DE1167856B - Vorrichtung zum Abstreifen von Ansaetzen auf einem sich drehenden Waermeaustauscher - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES VMWWl· PATENTAMT Internat. Kl.: F 25 h

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 17 f-10/01

Nummer: 1167 856

Aktenzeichen: B 625681 a /17 f

Anmeldetag: 20. Mai 1961

Auslegetag: 16. April 1964

Unter den verschiedenen bekannten Typen von Kristallisatoren hat sich der rotierende Trommelwärmeaustauscher gut bewährt. Mit den Kristallisatoren anderer Bauart hat er allerdings den Nachteil gemeinsam, daß die Wärmeaustauschflächen bei der Abscheidung von Kristallen aus einer heißen Lösung sehr schnell von einer Kristallkruste überzogen werden, die den weiteren Wärmeaustausch in zunehmendem Maße erschwert, wenn nicht die Beseitigung oder die Verhinderung der Entstehung dieser Krusten vorgenommen wird.

Es ist bekannt, diesen Effekt durch die Erzeugung einer hohen Differenzgeschwindigkeit zwischen Lösung und Wärmeaustauschfläche, etwa durch Einhalten einer hohen Umfangsgeschwindigkeit der rotierenden Trommel, zu erzielen. Dies gelingt besonders gut, wenn, ausgehend von einem anderen Strömungs- oder Rotationssystem, Kräfte aus anderer als der Drehrichtung der Trommel auf deren Oberfläche ausgeübt werden. Bei einem bekannten Kristallisator dieses Typs wird ein gegenläufiger Rührer zur Erzeugung der hohen Differenzgeschwindigkeit verwendet. Außer der aufwendigen Konstruktion hat dieser Kristallisator den Nachteil, daß auch eine entsprechende Energiemenge für die Bewegung des schnelllaufenden Rührers aufgewendet werden muß.

Ein nicht vorveröffentlichter Vorschlag betrifft die Vermeidung von Verkrustungen der Wärmeaustauschflächen durch Beschränkung der pro Flächen- und Zeiteinheit ausgetauschten Wärmemenge auf etwa 6000 bis 15 000 kcal pro Stunde und Quadratmeter. Eine derartige Regelung bedeutet für solche Kristallisatoren, bei denen die Wärmeaustauschflächen frei zugänglich sind, natürlich eine starke Beschränkung, da die Oberfläche des Wärmeaustauschers leicht durch mechanische Kratzer freigehalten werden kann. Die wirksame Anwendung solcher mechanischen Kratzer setzt jedoch voraus, daß bei rotierenden Trommelwärmeaustauschern die Trommeloberfläche durch Überdrehen eine genau zylindrische Form erhalten hat, so daß ein lückenloses Abstreifen der Kristalle möglich wird. Für die in der Praxis angewandten Drehtrommeln mit über 10 qm Wärmeaustauschfläche bedeutet dieses Überdrehen aber einen erheblichen technischen und finanziellen Aufwand.

Es wurde nun gefunden, daß die genannten Schwierigkeiten und die damit verbundenen Aufwendungen vermieden werden, wenn über den sich drehenden rotationssymmetrischen Wärmeaustauscher Schnüre schleifen, die auf dessen Oberfläche gepreßt werden. Der Querschnitt der Wärmeaustauscher parallel zur Rotationsachse kann beispielsweise ein Rechteck

Vorrichtung zum Abstreifen von Ansätzen auf
einem sich drehenden Wärmeaustauscher

Anmelder:

Badische Anilin- & Soda-Fabrik

Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/Rhein

Als Erfinder benannt:

Dr. Günther Hansen, Frankenthal (Pfalz)

sein. Der entsprechende Rotationskörper ist dann ein Zylinder oder eine Trommel.

Die zum Aufpressen der Schnüre auf die Oberfläche notwendige Kraft kann in einfacher Weise durch ein oder mehrere Gewichte geliefert werden, die an dem oder den Enden der Schnüre befestigt sind und von dem rotierenden Wärmeaustauscher herunterhängen.

Unter Schnüren sind auch Seile, Ketten, Riemen oder Drähte zu verstehen. Allgemein sind darunter Verbindungsglieder, die sich der Oberflächenform des rotierenden Körpers anpassen und die einen Zug auszuhalten vermögen, zu verstehen.

Die Vorrichtung eignet sich zur Verhinderung von Verkrustungen auf einer rotierenden Kühltrommel bei der Abkühlung salzhaltiger Lösungen unter ihren Sättigungspunkt. Es hat sich gezeigt, daß die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung benötigten Kräfte sehr klein sind, wenn man dafür sorgt, daß die Vorrichtung vor der Entstehung der Ansätze auf die blanke Körperoberfläche aufgelegt wird. Die sich während des Wärmeaustausches auf der Oberfläche des rotierenden Wärmeaustauschers abscheidenden Kristalle werden bei Berührung mit den Schnüren abgewischt, bevor sie eine geschlossene Schicht bilden können. Werden hierbei die Schnüre so angeordnet, daß jeder Punkt des Wärmeaustauschers während einer Umdrehung von einem Schnurstück berührt wird, so bleibt die ganze Wärmeaustauschfläche während der gesamten Dauer des Wärmeaustausches völlig frei von Kristallen, und als Folge hiervon steigt der Wärmedurchgang, d. h. dife Leistung des Kristallisators auf einen mehrfachen Wert gegenüber der bekannten Arbeitsweise.

Zweckmäßig werden die Schnüre schräg zur Rotationsachse und Rotationsrichtung des rotierenden Wärmeaustauschers angeordnet. Bei Vorrichtungen, die zwei schräg aufeinanderzulaufende Schnüre auf

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der Oberfläche enthalten, ist der durch die Schnüre gebildete Winkel hierbei zweckmäßig um so kleiner, je unebener die Oberfläche ist. Um zu vermeiden, daß auf dem Wärmeaustauscher eine nicht durch die Schnüre bestrichene Zone entsteht und daß das Gewicht, durch welches bzw. durch dessen Zug die Schnüre auf die Oberfläche gepreßt werden, nicht durch Schleifen auf dem rotierenden Wärmeaustauscher Beschädigungen hervorruft, lauf en die Schnüre zweckmäßig zu einem Knoten zusammen, der die Zugkraft des Gewichtes auf die Schnüre verteilt.

Beispiel

In einem Kristallisator für die Kristallisation von Ammoniumchlorid (Fig. 1 und 2) rotiert eine hochglanzpolierte Kühltrommel 1 mit einer Oberfläche von etwa 13 qm. Sie bewegt sich mit einer Umfangsgeschwindigkeit von etwa 1,5 m/sec durch die zu kühlende Lösung (8,5 m³). Durch Einleiten von 25 m³ ac Kühlwasser je Stunde von 9° C in das Innere der Trommel 2 werden die 8,5 m³ Lösung von der Einfülltemperatur 52° C bis zur Ablaßtemperatur 25° C indirekt gekühlt, wobei 590 kg Ammoniumchlorid auskristallisieren.

Zur Verhinderung der Verkrustung der Wärmeaustauschflächen ist eine 4 mm starke Schnur 3 aus Polyamid mit ihren beiden Enden so am Gehäuse des Kristallisators befestigt, daß ihr durch das Gegengewicht 4 von 1 kg belastetes Mittelteil auf der Länge von ein Viertel des Trommelumf angs über die Trommel schleift und der von den Schnurenden eingeschlossene Winkel annähernd 90° beträgt. Nach Einschalten der vollen Kühlwasserzufuhr in das Innere der Trommel streifen die Schnüre nun laufend die sich an den Kühlflächen sofort abscheidenden Kristalle ab, so daß die Wärmeaustauchfläche voll wirksam bleibt, bis nach der gewünschten Absenkung der Temperatur der Lösung die entstandene Kristallmaische aus dem Kristallisator abgelassen wird. Dies ist nach 75 Minuten der Fall. Entsprechend der spezifischen Wärme der Lösung (= 0,85 kcal/1) und der Kristallisationswärme des Ammoniumchlorids (= 72 kcal/kg) sind in dieser Zeit also 235 000 kcal über die freigehaltene Wärmeaustauschfläche ausgetauscht worden. Das bedeutet einen durchschnittlichen stündlichen Wärmeaustausch von 188 000 kcal und eine Ausbeute von 470 kg Ammoniumchlorid je Stunde.

Wenn der Kristallisator ohne aufliegende Schnüre, aber sonst unter gleichen Bedingungen betrieben wird, so überzieht sich die Oberfläche des Wärmeaustauschers mit einer bis zu 13 mm Dicke anwachsenden Schicht von Ammoniumchloridkristallen. Die Zeit bis zum Erreichen der Ablaßtemperatur beträgt nunmehr 240 Minuten. Hieraus errechnet sich ein durchschnittlicher stündlicher Wärmeaustausch von 59 000 kcal und eine Ausbeute von 150 kg Ammoniumchlorid je Stunde.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abstreifen von Ansätzen auf einem sich um eine Achse drehenden, rotationssymmetrischen Wärmeaustauscher, dadurch gekennzeichnet, daß über die Oberfläche des Wärmeaustauschers Schnüre (3) gelegt sind, die auf diese Oberfläche gepreßt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnüre schräg zur Rotationsachse und der Rotationsrichtung des Wärmeaustauschers angeordnet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 059 883.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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