DE1161539B

DE1161539B - Evaporation device for solids

Info

Publication number: DE1161539B
Application number: DENDAT1161539D
Authority: DE
Inventors: Rene Perieres; Louis Ruelle
Original assignee: Pechiney SA
Current assignee: Pechiney SA
Publication date: 1964-01-23

Description

Verdampfervorrichtung für feste Stoffe Die Erfindung bezieht sich auf die konstruktive Verbesserung einer Verdampfervorrichtung für feste Stoffe mit einem wärmeisolierten Kasten, einem zentralen Hohlraum sowie einem Raum zur Aufnahme des zu verdampfenden festen körnigen Stoffes mit aus wärmeleitendem Material bestehenden, elektrisch beheizbaren Wänden.Solid matter evaporator device The invention relates to on the structural improvement of an evaporator device for solids with a thermally insulated box, a central cavity and a space for receiving it of the solid granular material to be evaporated with a material made of thermally conductive material, electrically heated walls.

Eine wichtige Forderung an derartige Verdampfervorrichtungen ist für hohe Stundenleistung ein völlig kontinuierlicher Betrieb und eine möglichst große Verdampferfläche. An important requirement for such evaporator devices is for a high hourly output a completely continuous operation and as much as possible large evaporator surface.

Es ist an sich bereits ein Sublimierapparat für größere Leistungen bekannt, bei dem in der Vorlage mehrere heizbare Platten übereinander angeordnet sind. It is in itself a subliming machine for greater performance known, in which several heatable plates are arranged one above the other in the template are.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Verdampfervorrichtung der oben bezeichneten Art zu schaffen, die diese Forderung optimal erfüllt. It is now the object of the invention to provide an evaporator device to create the type described above that optimally meets this requirement.

Ausgehend von einer Verdampfervorrichtung für feste Stoffe mit einem wärmeisolierten Kasten, einem zentralen Hohlraum sowie einem Raum zur Aufnahme des zu verdampfenden festen körnigen Stoffes mit aus wärmeleitendem Material bestehenden, elektrisch beheizbaren Wänden ist erfindungsgemäß der Raum zur Aufnahme des zu verdampfenden Feststoffes vom zentralen Hohlraum durch Gitterwände getrennt, die aus einer Mehrzahl schwach geneigter, parallel übereinander angeordneter rechteckiger Platten bestehen, die so bemessen sind, daß der feste körnige Stoff aus dem Raum unter Bildung von Schüttwinkel in die Zwischenräume zwischen den Platten rutscht. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Trennwand als erwärmte Gitterwand wird eine Vergrößerung der Verdampfungsfläche und der eigentlichen Heizfläche erreicht. Durch die direkte Berührung der Wärmequelle mit der Gitterwand wird außerdem eine schnelle und sehr wirksame Aufheizung erzielt. Dadurch ist ein fortlaufender Betrieb der Verdampfungsvorrichtung, und zwar mit beträchtlicher Stundenleistung möglich, und auch die Inbetriebsetzung der erfindungsgemäßen Anordnung ist bei guter Wärmeausnutzung sehr schnell durchführbar. Starting from an evaporator device for solids with a thermally insulated box, a central cavity and a space to accommodate the solid granular material to be evaporated with consisting of thermally conductive material, According to the invention, electrically heatable walls are the space for accommodating the to be evaporated Solid separated from the central cavity by lattice walls made of a plurality consist of slightly inclined rectangular plates arranged in parallel one above the other, which are dimensioned so that the solid granular material leaves the room with the formation of Angle of repose slips into the spaces between the plates. By the invention Designing the partition wall as a heated grid wall increases the evaporation area and the actual heating surface. By touching the heat source directly with the grid wall, rapid and very effective heating is also achieved. As a result, continuous operation of the evaporation device is possible, namely with considerable hourly output possible, and also the commissioning of the invention Arrangement can be carried out very quickly with good heat utilization.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Gitterwand aus einem einen elektrischen Widerstand bildenden Material herzustellen. Je nach den zu behandelnden Stoffen kann diese Gitterwand dabei z. B. aus Kohlenstoff bestehen. Für den Fall, daß die Gitterwand aus einem elektrisch nichtleitenden Material besteht, können sich durch die Gitterwand Heizelemente erstrekken, die mit der Gitterwand in gutem wärmeleitendem Kontakt stehen. Zweckmäßigerweise ist die den zu verdampfenden Stoff umschließende gasundurchlässige Wand von dem zu verdampfenden Stoff selbst im Betrieb gebildet, indem bei der Verdampfung gebildete flüchtige Stoffe in einer von der Heizzone entfernten Zone niedriger Temperatur sich zwischen dem körnigen Gut niederschlagen und erstarren und dabei das körnige Gut zu einer gasundurchlässigen Schicht zusammensintern bzw. zusammenbacken, wobei das außerhalb dieser Sinterzone befindliche körnige Gut des zu verdampfenden Stoffes die wärme isolierende Verkleidung bildet. Die Gitterwand kann aus kurzen, nach Art eines Wabengitters aufgeschichteten Rohrstücken aufgebaut sein. It has proven to be advantageous, the grid wall from one one to produce electrical resistance forming material. Depending on the treatment Substances can this grid wall while z. B. consist of carbon. In the case, that the grid wall consists of an electrically non-conductive material, can Heating elements that extend through the mesh wall work well with the mesh wall are in thermally conductive contact. Appropriately, this is the one evaporating substance enclosing gas-impermeable wall from the substance to be vaporized itself during operation formed by volatile substances formed during evaporation in one of the Zone of low temperature away from the heating zone are deposited between the granular material and solidify and thereby sinter the granular material together to form a gas-impermeable layer or bake together, with the granular material located outside this sintering zone of the substance to be evaporated forms the heat-insulating cladding. The lattice wall can be made up of short pieces of pipe stacked like a honeycomb lattice be.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. The invention is described below with reference to schematic drawings explained in more detail using exemplary embodiments.

F i g. 1 und 2 zeigen im Aufriß zwei um 900 voneinander verschiedene Schnitte durch eine erfindungsgemäße Verdampfervorrichtung mit nur einem einzigen Verdampfer; F i g. 3 und 4 zeigen im Aufriß zwei um 900 voneinander verschiedene Schnitte eines anderen Verdampfermodells; Fig. 5 zeigt im horizontalen Schnitt eine Verdampferart von parallelepipedischer Form mit mehreren Verdampfern; F i g. 6 zeigt im Aufriß einen Schnitt nach A-A der Fig. 5 und F i g. 7 im Aufriß einen Schnitt nach B-B der Fig. 5 und 6. F i g. 1 and 2 show, in elevation, two 900 different from each other Sections through an evaporator device according to the invention with only a single one Evaporator; F i g. 3 and 4 show, in elevation, two 900 different from each other Sections of another evaporator model; Fig. 5 shows a horizontal section Type of evaporator of parallelepiped shape with multiple evaporators; F i g. 6 shows in elevation a section along A-A of Figs. 5 and F i g. 7 in elevation a section along B-B of FIGS. 5 and 6.

In den F i g. 1 und 2 ist 1 ein parallelepipedischer, aus einem den Betriebsbedingungen der Apparatur angepaßten und vorzugsweise wenig oder sehr schwach elektrisch leitenden Material konstruierter Kasten; 2 und 2' sind zwei Reihen von annähernd waagerechten, parallel zueinander angeordneten rechteckigen Platten, welche zwei gitterartige, mit ihren seitlichen Enden auf den Kasten 1 gestützte Wände bilden und aus einem elektrisch leitenden Material, wie z. B. Graphit, bestehen; 3 ist die Zone, welche mit dem zu behandelnden festen Stoff gefüllt ist, der durch 4-4' eingeführt und zwischen dem Kasten 1 und den Reihen von Platten 2-2' gehalten wird, die so bemessen sind, daß der zu behandelnde feste Stoff zufolge seiner natürlichen Böschung auf ihnen aufliegt; 5 ist ein den Plattenreihen 2-2' gemeinsames Endstück aus elektrisch leitendem Material. In the F i g. 1 and 2, 1 is a parallelepiped, from a den Operating conditions of the apparatus adapted and preferably little or very weak electrically conductive material constructed box; 2 and 2 'are two rows of approximately horizontal, parallel to each other arranged rectangular plates, which form two grid-like walls supported with their lateral ends on the box 1 and of an electrically conductive material, such as. B. graphite, are made; 3 is the zone which is filled with the solid substance to be treated, which is divided by 4-4 ' inserted and held between the box 1 and the rows of panels 2-2 ', which are dimensioned so that the solid substance to be treated according to its natural Embankment rests on them; 5 is an end piece common to the plate rows 2-2 ' made of electrically conductive material.

6-6' und 7 sind Zuleitungen für den elektrischen Strom, welche einen nicht dargestellten Einphasentransformator mit Vielfachstecker mit den Plattenreihen 22-22' verbinden, die auf diese Weise einen Stromkreis mit bestimmtem Widerstand bilden, in welchem durch Joule-Effekt die zur Verdampfung des zu behandelnden festen Stoffes nötige Energie aufgebracht wird; 8 ist die zentrale, leere Hülse, durch welche die im Verlauf der Verdampfung erzeugten flüchtigen Produkte, Gase oder Dämpfe entweichen; 9 ist eine Leitung, die diese Hülse mit einem in der Figur nicht dargestellten Sammelraum verbindet; 10 ist eine den Kasten 1 umgebende wärmeisolierende Verkleidung; 11 ist eine tragende starre Metallwand.6-6 'and 7 are supply lines for the electric current, which one Single-phase transformer, not shown, with multiple plugs with the rows of plates 22-22 'connecting in this way a circuit with a certain resistance form, in which by Joule effect the vaporization of the solid to be treated The necessary energy is applied to the substance; 8 is the central, empty sleeve, through which are the volatile products, gases or vapors generated in the course of evaporation escape; 9 is a line that connects this sleeve with a not shown in the figure Collecting space connects; 10 is a heat insulating lining surrounding the box 1; 11 is a load-bearing rigid metal wall.

In den F i g. 3 und 4 ist 21 ein parallelepipedischer, aus einem beliebigen, den Betriebsbedingungen der Apparatur angepaßten Material konstruierter Kasten; 22-22' sind zwei Reihen von waagerecht und parallel zueinander angeordneten rechteckigen Platten, die zwei gitterartige, mit ihren seitlichen Enden auf den Kasten 21 gestützte Wände bilden und aus einem wärmeleitenden, den Betriebsbedingungen der Apparatur angepaßten Material bestehen; 23 ist die Zone, welche mit dem zu behandelnden festen Stoff gefüllt ist, der durch 24-24' eingeführt und zwischen dem Kasten 21 und den Reihen von Platten 22-22' gehalten wird, die so bemessen sind, daß sie den zu behandelnden festen Stoff aus Zone 23 zufolge seiner natürlichen Böschung aufnehmen. 26-26' und 27 sind die Zuleitungen für Heizelemente, die in den Reihen von Platten angeordnet sind, jedoch nicht in elektrischem Kontakt mit denselben stehen, so daß die zur Verdampfung des zu behandelnden festen Stoffes nötige Energie in den Heizelementen erzeugt und durch Wärmeleitung auf die Platten übertragen wird; 28 ist die zentrale, leere Hülse, durch welche die im Verlauf der Verdampfung erzeugten flüchtigen Produkte, Gase und Dämpfe entweichen; 29 ist eine Leitung, welche diese Hülse mit einem in der Figur nicht dargestellten Sammelraum verbindet; 30 ist eine den Kasten 21 umgebende wärmeisolierende Verkleidung; 31 ist eine starre Metallwand, die der ganzen Vorrichtung die nötige Stabilität verleiht. In the F i g. 3 and 4, 21 is a parallelepiped, of one any material adapted to the operating conditions of the apparatus Crate; 22-22 'are two rows of horizontally and parallel to each other rectangular plates, the two lattice-like, with their lateral ends on the Box 21 form supported walls and from a thermally conductive, the operating conditions consist of material adapted to the apparatus; 23 is the zone which is to be treated with the solid material is filled, which is inserted through 24-24 'and between the box 21 and the rows of plates 22-22 'which are sized to accommodate the absorb solid material to be treated from zone 23 according to its natural slope. 26-26 'and 27 are the leads for heating elements, which are in the rows of plates are arranged, but are not in electrical contact with the same, so that the energy required to vaporize the solid substance to be treated in the heating elements generated and transferred to the plates by conduction; 28 is the central empty sleeve through which the volatile products generated in the course of evaporation, Gases and vapors escape; 29 is a line that connects this sleeve with an in the figure connects collecting space, not shown; 30 is one surrounding the box 21 heat-insulating cladding; 31 is a rigid metal wall that supports the whole device gives the necessary stability.

In den Fig. 5, 6 und 7 ist 41 ein parallelepipedischer, aus einem beliebigen, den Betriebsbedingungen der Apparatur angepaßtem Material konstruierter Kasten; 42 und 45 sind Reihen von parallel angeordneten Platten, welche zwei Haupthülsen als Verdampfungselemente in Form von gitterartigen Wän- den bilden und aus einem den Betriebsbedingungen der Apparatur angepaßten Material konstruiert sind; 43 ist die Zone, welche mit dem zu behandelnden festen Stoff gefüllt ist, der durch 44 eingeführt und zwischen dem Kasten 41 und den Plattenreihen 42 und 45 gehalten wird; 46 und 47 sind die Heizelemente enthaltende Kanäle, die für die gebildeten flüchtigen Produkte undurchdringliche, eng mit den Plattenreihen verbundene Wände aufweisen, wobei die Platten somit durch die direkte Leitfähigkeit der Kanalwände geheizt werden, um welche herum sie für den zu behandelnden festen Stoff Wärmeverteilungsrippen bilden; 48 sind leere Hülsen, durch welche die im Verlauf der Verdampfung erzeugten flüchtigen Produkte, Gase und Dämpfe entweichen; 50 ist eine den Kasten 41 umgebende wärmeisolierende Verkleidung; 51 ist eine die Gesamtvorrichtung versteifende starre Metallwand. In Figs. 5, 6 and 7, 41 is a parallelepiped, one of a kind any material adapted to the operating conditions of the apparatus Crate; 42 and 45 are rows of plates arranged in parallel, which have two main sleeves as evaporation elements in the form of grid-like walls to form and from one materials are constructed to suit the operating conditions of the apparatus; 43 is the zone which is filled with the solid substance to be treated, which is defined by 44 inserted and held between box 41 and rows of plates 42 and 45; 46 and 47 are the channels containing the heating elements, which are volatile for the formed Products have impenetrable walls that are closely connected to the rows of panels, the plates are thus heated by the direct conductivity of the duct walls, around which they have heat distribution ribs for the solid material to be treated form; 48 are empty pods through which the generated in the course of evaporation volatile products, gases and vapors escape; 50 is one surrounding the box 41 heat-insulating cladding; 51 is a rigid one that stiffens the entire device Metal wall.

Die in den Figuren dargestellten Heizelemente sind elektrische Heizwiderstände, die insbesondere zur Erzielung hoher Temperaturen bevorzugt verwendet werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann jedoch auch auf andere Weise beheizt werden. The heating elements shown in the figures are electrical heating resistors, which are preferably used in particular to achieve high temperatures. the However, the device according to the invention can also be heated in other ways.

Im erfindungsmäßigen Verdampfersystem lassen sich verschiedene Verdampfungszonen leicht auf unterschiedliche Temperaturen bringen. So kann beispielsweise eine höhere Zone auf einer von einer mittleren Zone verschiedenen Temperatur gehalten werden, welche ihrerseits auf einer von einer unteren Zone verschiedenen Temperatur gehalten wird; zu diesem Zweck genügt es, entsprechende Heizelemente vorzusehen. Various evaporation zones can be used in the evaporation system according to the invention easily bring to different temperatures. For example, a higher Zone are kept at a different temperature from a central zone, which in turn are kept at a different temperature from a lower zone will; for this purpose it is sufficient to provide appropriate heating elements.

Das erfindungsmäßige Verdampfersystem kann insbesondere zur Gewinnung von Metallen durch Zersetzung ihrer Karbide oder Nitride im Vakuum angewendet werden. Auch andere Zersetzungsprozesse sind in der Vorrichtung der Erfindung durchführbar, beispielsweise die Gewinnung von BaO aus BaCO5, auch zur Entwässerung, beispielsweise von kristalliner Borsäure, kann die Vorrichtung dienen; ferner ist sie verwendbar für Sublimationsvorgänge, beispielsweise zur Reinigung von Jod oder Kampfer durch Sublimation. The evaporator system according to the invention can in particular be used for extraction of metals by decomposition of their carbides or nitrides in a vacuum. Other decomposition processes can also be carried out in the device of the invention, for example the extraction of BaO from BaCO5, also for dewatering, for example of crystalline boric acid, the device can serve; it can also be used for sublimation processes, for example to purify iodine or camphor Sublimation.

Claims

Claims: 1. Evaporation device for solids with a thermally insulated box, a central cavity and a space to accommodate the solid granular material to be evaporated with consisting of thermally conductive material, electrically heated walls, characterized in that the space (3; 23; 43) for receiving the solid to be evaporated from the central cavity (8; 28; 48) is separated by grid walls (2, 2 '; 22, 22'; 42, 45) which are made up of a plurality consist of slightly inclined rectangular plates arranged in parallel one above the other, which are dimensioned so that the solid granular material from the space (3; 23; 43) under formation from angles of repose into the spaces between the plates.

2. Evaporator device according to claim 1, characterized in that that the grid wall consists of a material which forms an electrical resistance.

3. Evaporator device according to claim 1, characterized in that that through the Lattice wall heating elements (26, 27) extend, those with the grid wall not in electrical contact, but in good heat-conducting contact Be in contact.

4. evaporator device according to claim 1 to 3, characterized in that that the gas-impermeable wall (1; 21; 41) is formed by the substance to be vaporized itself during operation by the Evaporation of volatile substances in a zone remote from the heating zone At low temperatures, precipitate and solidify between the granular material and at the same time the granular material becomes a gas-impermeable layer. sintered together or bake together, with the granular material located outside this sintering zone to be evaporated, the heat-insulating cladding (10; 30; 50) forms.

5. Modification of the evaporator device according to claim 1 to 4, characterized characterized in that the lattice wall is stacked from short in the manner of a honeycomb lattice Pipe pieces is built.

Documents considered: French patent specification No. 1,135,536; A. J. Kies er, "Handbuch der Chemisch-Technische Apparate", Volume 4, Berlin 1941, p. 1660.