DE1254589B - Kontinuierlich arbeitender Verdampfungs-Kristallisator - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT . Int. CL:

AUSLEGESCHRIFT

BOId

Deutsche Kl.: 12 c - 2

Nummer: 1254 589

Aktenzeichen: S 89427IV c/12 c

Anmeldetag: 7. Februar 1964

Auslegetag: 23. November 1967

Die Erfindung bezieht sich auf kontinuierlich arbeitende Verdampfungs-Kristallisatoren, d. h. aut Geräte, in denen die Beschickung und die Verdampfung des Muttersirups, die Bildung und das Wachstum der Kristalle und das Ausnehmen des Endproduktes fortlaufend und automatisch durchgeführt werden.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Kristallisatoren, die einen zylindrischen, horizontal angeordneten Kessel besitzen, der durch feste Trennwände, die senkrecht zur Achse des Kessels angeordnet sind, in mehrere Abteilungen unterteilt ist, die miteinander durch in diesen Trennwänden vorgesehene Öffnungen in Verbindung stehen, sowie aus einem im Kessel angeordneten Heizbündel, das aus mehreren Heizelementen besteht.

Bei diesen Geräten muß die sich im Kristallisationsstadium befindliche Masse gleichmäßig in einem nicht gestörten Strom über die Heizelemente des Bündels fließen, damit sich Kristalle an allen Stellen ao der Lösung bilden können und damit diese Kristalle regelmäßig wachsen können. Es können infolgedessen keine Rührgeräte verwendet werden, um die sich in der Kristallisation befindliche Masse über die Elemente des Heizrohrbündels laufen zu lassen. In den bekannten Geräten werden jedoch Heizrohrbündel mit rohrförmigen Elementen verwendet, die eine ziemlich unregelmäßige Zirkulation der sich in Kristallisation befindlichen Masse erzeugen, da der Abschnitt für den Durchlauf dieser Masse sowohl in einer Ebene senkrecht zur Achse des Kessels veränderlich ist als auch von einer Ebene zur anderen. Daraus ergibt sich eine nicht gleichmäßige Zirkulation der Masse und somit eine Bildung von Kristallen verschiedener Größen und weiterhin ein Eintreten von zu kleinen Kristallen in das nächste Abteil. Andererseits ist diese Zirkulation nicht sehr intensiv, und es ist erforderlich, verschiedene Spiegel- oder Druckunterschiede zwischen den einzelnen , Abteilungen vorzusehen, um die sich in Kristallisation befindliche Masse von einem Abteil zum anderen zu bringen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verdampfungs-Kristallisator zu schaffen, der die Nachteile der bekannten Geräte vermeidet und mit einfachen Mitteln eine intensive Zirkulation ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Heizelemente in an sich bekannter Weise durch vertikale, parallel nebeneinander anger , ordnete Hohlplatten gebildet sind und daß die Heizbündel eine Symmetrieebene besitzen, die mit der des Kristallisatorkessels zusammenfällt, wobei ein Kontinuierlich arbeitender
Verdampfungs-Kristallisator

Anmelder:

Societe Fives Lille-Cail, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. A. Wedde, Patentanwalt,

München 27, Schumannstr. 2

Als Erfinder benannt:

Francis Dambrine, Lille, Nord (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 27. Februar 1963 (926 177)

Zwischenraum zur Rückführung der behandelten Masse zwischen der Wandung des Kessels und dem Heizelementbündel vorgesehen ist. Nahe den in den Trennwänden vorgesehenen Öffnungen können dabei Leitbleche angeordnet sein, wobei vorzugsweise die Größe der Öffnungen oder die Neigung der Leitbleche regelbar ausgeführt wird.
■ Es kann auch eine endlose Schraube mit waagerechter Achse in dem Kessel unter dem Heizbündel, aufeinanderfolgende Abteile durchlaufend, angeordnet werden.

Bei einem erfindungsgemäß ausgeführten Kristallisator ist eine intensive Zirkulation der in Kristallisation befindlichen Masse sichergestellt. Diese Zirkulation erfolgt insbesondere in Ebenen, die im wesentlichen senkrecht zur Achse des Kessels liegen; es ist ferner gewährleistet, daß die behandelte Masse verlustarm von einem Abteil zum anderen weitergeleitet wird.

Die Erfindung wird nachfolgend in zwei beispielsweisen Ausführungsformen beschrieben; dabei zeigt

F i g. 1 eine schematische Längsschnittansicht eines Gerätes nach der Erfindung,

F i g. 2 eine Querschnittansicht des Gerätes nach der Fig. 1,

F i g. 3 eine schematische Längsschnittansicht einer abgeänderten Ausführungsform des Gerätes nach der F i g. 1 und

F i g. 4 das Arbeitsschema des Gerätes nach Fig. 1.

. Das in den F i g. 1 und 2 gezeigte Gerät besteht aus einem Kessel, in dem ein Heizbündel angeordnet

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ist, das aus mehreren flachen Platten 2 besteht, die parallel zu der Längssymmetrieebene 3 des Kessels sind. Dieses Bündel besteht aus Konstruktions- und Betriebsgründen des Gerätes aus zwei voneinander getrennten Teilen 1 und 4 und wird durch Verteilerkasten 5 und 6 mit Dampf beschickt, die an jedem Ende des Behälters angeordnet sind.
Die Rolle des Heizbündels ist zweifach:

1. Es erlaubt die Verdampfung des Muttersirups, indem sich die Kristalle in Suspension befinden, wobei diese Mischung im nachfolgenden mit »in Kristallisation befindliche Masse« bezeichnet wird. Diese Verdampfung ist erforderlich, um den Muttersirup in einem während der Kristallisation gegebenen Übersättigungszustand zu halten.

2. Es versetzt die in Kristallisation befindliche Masse in Umlauf. Dazu sind an jeder Seite des aus flachen Platten gebildeten Bündels freie Räume 7 und 8 (Fig. 2) zwischen den äußeren Platten 9 dieses Bündels und der Wand des Kessels 10 vorgesehen, um der in Kristallisation befindlichen Masse nach ihrer Aufwärtsbewegung in dem Bündel (Pfeil 11 in F i g. 2) zu erlauben, auf jeder Seite dieses Bündels (Pfeil 12 in F i g. 2) wieder abzusteigen und in diesen zurückgeführt zu werden. Eine derartige Anordnung ist aus zwei Gründen vorteilhaft:

Die für den Umlauf der in Kristallisation befindlichen Masse vorgesehenen Räume können so bestimmt werden, daß ein minimaler Strömungsverlust auftritt: der Umlauf wird dadurch intensiv;

. ein gegebener Teil der in Kristallisation befindlichen Masse bewegt sich in einem Raum, der zwischen zwei parallelen Ebenen festgelegt werden kann, die zu der Symmetrieebene des Kessels senkrecht sind.

Die aufzukristallisierende Lösung wird an einem der Enden 13 des Gerätes eingeführt, und die Mischung von Kristallen und Muttersirup wird an dem anderen Ende 14 abgenommen.

Die senkrechten Trennwände 15, die zur Symmetrieebene des Kessels senkrecht liegen, sind so angeordnet, daß das Gerät in verschiedene Abteile 13, 14, 16 unterteilt wird. Die Entfernungen zwischen diesen Trennwänden sind so festgelegt, daß Abteile verschiedener Aufnahmefähigkeiten gebildet werden, von denen jede im wesentlichen ein Volumen besitzen, das zu der Menge der in Kristallisation befindlichen Masse proportional ist, die in jedes Abteil eintritt.

In diesen Trennwänden sind Öffnungen 17 vorgesehen, die gegebenenfalls vom Äußeren des Kessels einstellbar sind. Diese öffnungen sind in den Trennwänden durch Ausschneiden hergestellt, wobei der ausgeschnittene Teil an der Trennwand fest bleibt und so geneigt wird, daß er einen Ableiter bildet, der den Strom von in Kristallisation befindlicher Masse in das benachbarte Abteil entsprechend den Pfeilen 18 ableitet. Die Neigung der Ableiter kann ebenfalls einstellbar sein. Diese Öffnungen sind vorzugsweise in den Rücklaufkreisen am Ausgang des Bündels angeordnet, so daß in dem Strömungskreis der in Kristallisation befindlichen Masse geringe Strömungsverluste entstehen.

Das letzte Abteil 14 ist mit einer verstellbaren Verlängerung 26 versehen, mit der das Volumen des Erzeugnisses in dem Gerät konstant gehalten werden kann.

Um zu vermeiden, daß sich Kristalle zu lange in dem Gerät befinden und übermäßig wachsen, ist eine Schnecke 19 im untersten Punkt des Gerätes angeordnet, die in Längsrichtung entweder alle Abteile

5 oder nur die Abteile durchläuft, in der die in Kristallisation befindliche Masse konzentriert ist und deren Aufgabe es ist, die ableitfähigen Kristalle in Richtung auf den Ablauf stutzen 20 zuzubewegen. Sehr genau abgepaßte Öffnungen 21 sind in den Trennwänden 15 vorgesehen, die als Durchlaß für die Schnecke dienen, die durch ein regelbares Untersetzungsgetriebe 22 angetrieben wird.

In einer abgeänderten Ausführungsform des Gerätes nach dieser Erfindung werden die flachen Hcizplatten 2 in senkrechten Ebenen angeordnet, die zu der Symmetrieebene des Kristallisationsgerätes senkrecht liegen, wie dies in der F i g. 3 gezeigt ist.

Über der Dampfkammer 23 ist ein Abscheider 24 bekannter Art angeordnet. Andererseits sind die

ao Sirupeinlässe 25, im allgemeinen je einer pro Abteil, auf geeignete Art und Weise an mehreren Stellen des Gerätes angeordnet.

Das Arbeitsschema ist in F i g. 4 dargestellt. An einem Ende des Gerätes wird in das erste Abteil 13 der zu verdickende Sirup eingeführt und durch ein bekanntes Mittel, wie etwa eine Zumeßpumpe 27, werden proportional die erforderlichen Kristallisationskeime eingebracht, um am Ende des Kochvorganges Kristalle der erwünschten Größe zu erhalten.

Die Menge des in das erste Abteil eingeführten Sirups kann gesteuert werden, um entweder die Konzentration des Sirups in diesem Bereich konstant und auf dem erwünschten Wert zu halten, wobei die Verdampfungsgeschwindigkeit durch die entsprechenden Drücke in dem Bündel 4 und in dem Raum 23 bestimmt wird, oder aber um die an dem Ausgang des genannten Gerätes erwünschte Abgabemenge zu erzielen, wobei die Konzentration der Lösung in dem ersten Abteil dann durch die Verdampfungsgeschwindigkeit in diesem Abteil geregelt wird, und zwar durch Einwirkung mit Hilfe des Schiebers 28 auf den Dampfdruck, mit dem das Bündel 4 beschickt wird.

Die in Kristallisation befindliche Masse läuft von Abteil zu Abteil entsprechend dem Weg, der mit den in der F i g. 4 gezeigten Pfeilen, wie oben angeführt, angegeben ist, wobei sie in gewissem Maß eine Schraubenbewegung mit veränderlichem Gewindegang durchführt. In jedes Abteil wird durch die Leitungen 25 die erforderliche Sirupmenge eingebracht, um die Übersättigung des Muttersirups auf dem erwünschten Wert zu halten.

Die aus den Bündeln ausgezogenen, nicht kondensierbaren Gase können ebenfalls mit Hilfe gewisser dieser Leitungen in die in Kristallisation befindliche Masse zurückgeführt werden, um die Bewegung des Erzeugnisses in dem Gerät zu fördern.

Die Parameter, die die Einführung von Sirup in das Gerät bestimmen, sind die Kristallisationsgeschwindigkeit und die Verdampfungsleistung des Heizbündels. Die Verdampfungsgeschwindigkeit muß jedoch eine Funktion der Kristallisationsgeschwindigkeit sein, wobei diese letztere hauptsächlich bei einer gegebenen Übersättigung und Reinheit von der Größe der Kristalle abhängt.

Zur Regelung dieser zwei Geschwindigkeiten sind getrennt oder gleichzeitig die zwei folgenden Mittel verfügbar:

1. Beschickung der zwei Bündel eines gleichen Gerätes mit Dämpfen, die unter verschiedenen Drücken stehen, und zwar mit Hilfe der Regelschieber 28 und 29, wobei das in den ersten Abteilen angeordnete Heizbündel mit Dampf geringeren Druckes beschickt wird;

2. Trennung der Abteile voneinander und Aufrechterhaltung von verschiedenen Drücken mit Hilfe von Regelschiebern 30.

Das letzte Abteil 14 ist das Abnahmeabteil; dieses Abteil ist mit einem einstellbaren Überlauf versehen, das die Höhe der in Kristallisation befindlichen Masse in dem Gerät auf dem gewünschten Wert halten soll. Der unter dem Auslaßstutzen 20 angeordnete Regelschieber 31 dient dazu, in dem Abnahmeabteil einen genügenden Flüssigkeitsspiegel aufrechtzuerhalten.

Anstatt alle Abteile in einem gleichen Kessel anzuordnen, kann natürlich jedes Abteil aus einem getrennten Kessel bestehen, wobei die verschiedenen Kessel miteinander durch geeignete Mittel in Verbindung stehen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Kontinuierlich arbeitender Verdampfungs-Kristallisator, der aus einem waagerechten zylindrischen Kessel besteht, der durch senkrecht zur Kesselachse angeordnete feste Trennwände in mehrere Abteile unterteilt ist, die miteinander durch in diesen Trennwänden vorgesehene öffnungen in Verbindung stehen, sowie aus einem im Kessel angeordneten Heizbündel aus mehreren Heizelementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente in an sich bekannter Weise durch vertikale, parallel nebeneinander angeordnete Hohlplatten (2) gebildet sind und daß die Heizbündel eine Symmetrieebene besitzen, die mit der des Kristallisatorkessels (10) zusammenfällt, wobei ein Zwischenraum (7, 8) zur Rückführung der behandelten Masse zwischen der Wandung des Kessels und dem Heizelementbündel vorgesehen ist.

2. Kristallisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nahe den in den Trennwänden (15) vorgesehenen Öffnungen (17) Leitbleche angeordnet sind.

3. Kristallisator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Öffnungen (17) und/oder die Neigung der Leitbleche regelbar sind.

4. Kristallisator nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizbündel aus zumindest zwei unabhängigen Teilbündeln (1, 4) besteht, die in getrennten Abteilen oder Abteilgruppen angeordnet sind.

5. Kristallisator nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizplatten (2) in Längsrichtung angeordnet sind.

6. Kristallisator nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine endlose Schraube (19) mit waagerechter Achse in dem Kessel unter dem Heizbündel, mehrere aufeinanderfolgende Abteile durchlaufend, angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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