DE1519578A1

DE1519578A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Eindampfen von salzhaltigen Loesungen,insbesondere Spinnbaedern

Info

Publication number: DE1519578A1
Application number: DE1965E0029753
Authority: DE
Inventors: Karl Ebner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1965-07-21
Filing date: 1965-07-21
Publication date: 1970-04-09
Also published as: DE1519578B2

Description

"Verfahren und Vorrichtung um Eindampfen von salzhaltigen Lösungen, insbesondere Spinnbädern" ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ - ~ ~ ~ - ~ ~ ~ ~ ~ Wenn man salzhaltige Lösungen eindampft, insbesondere solche, in denen noch kolloidale Teilchen in Suspension sind, besteht sehr leicht die Möglichkeit ; daß lokale Verkrustungen auftreten. Verkrustungen können einmal dadurch entstehen, daß sich infolge au geringer Geschwindigkeit bereits ausgesohiedene Salzkristalle verbunden mit kolloidalen Teilchen ablagereF @ es können aber auch Salzansätze, ebenfalls bedingt durch zu geringe Strömungsgeschwindigkeiten, inabesondere an den Heizflächen der Eindampfapparate dadurch entsteheh, daß sich die bei der Eindamfpung bildenden Kristallkeime ungestört anlagern können. Solehe Ablagerungen führer naturgemäß zu einer Vermin- nderung der Verdampferleistung und erfordern auch Reinigungsperioden in kürzeren Zeitabständen. i Um diese Übelstände zu vermeiden, ist es zweckmäßig, mit gröBeren Strömungsgeschwindigkeiten zu arbeiten bzw. zu. verhindern, daß die Ausdampfung an den Heizflächen in Ruhe stattfindet. Am besten erreicht man dies durch einen Zwangsumlauf der einzudampfenden Lösung. Der Zwsangsumlauf wird erreicht durch Umpumpen, beispielsweise unter Anwendung von Zentrifugalpumpen, oder durch die Verwendung von Luft oder Gas nach dem Prinzip der Druckgasflüssigkeitshebung.
Es ist bekannt, den Zwangsumlauf so zu fuhren, d&B die einzudampfende Fliissigkeit vom Verdampfkörper durch den Heizkdrpar geführt wird und von dort aus wieder in den Verdampfungsraumzurückgeleitetwird.Hierbeiströmtalso die einzudampfendeLosungvonobennach unten durch den Heizkörper, so daß auf alle Fälle vermieden wird, daß eine Verdampfung an den Heizflächen stattfindet. Bei dieser Art der Flüssigkeitsumwälzung ist zusätzliche Energie aufzuwenden, da die Flüssigkeit entsprechend ihrer Erwärmung an den Heizflächen bestrebt ist, Dampf zu bilden, der dann entweichen kann, wenn die über den betreffenden Flüssigkeitsteilchen stehende Flüssigkeitssäule geringer oder gleichgroß ist als der Dampfdruck der entstehenden Dampfblase.
Wenn z. B. in der zweiten Verdampferstufe einer Vierfahcheffekteindampfanlage mit einer Flüssigkeitstemperatur von 85° gearbeite gerbes wird ird, die sich in einem Heizrohr auf 88° anwärmt, dann entsprechen 85° einem Wasserdampfdruck von 0,59 ata. 88° entsprechen einem Wasserdampfdruck von 0,665 ata. Zwischen diesesn beiden Temperaturen ist also eine Durckdifferenz vorhe@@en von 0, 075 ata bzw. 750 mm Wassersäule, d. h. mit ander@@ Worten, wenn die auf 88° angewärmte Flüssigkeit über ai@@ @@@ine Flüssigkeitssäule hat, deren Druck großer ist als 75@ @@ @sersäule entsprechend, dann wird Wasser-Dampf frei. @@@ @r @@@iwerdende Wasserdampf würde die über i@@ lastende @@@ @@@ t@@l@@ise verdrängen, so daß ein Lampt-5, ; :.'w : ~ ..... m... ~. .-x~>0. ata :, w'x. ja :.-=. . F- C ? C : 4. a.. r. C. :.. 1 'c : s.- .. y',. . fv ;. 8. a.'6.. , r : dr. Whw. blaeenbildung noch weiter unterhalb des Flüssigkeitapiegels eintreten. Wenn man nun annimmt, daß in den meisten Fällen nur Heizrohre von 3 m lange Anwendung finden, dann bedeutet diea, daß gemaß vorstehendem Beispiel über dem Heizrohr mindestens 750 mm Flüssigkeit stehen müssen, um eine Dampfbildung zu vermeiden und daß auch ein Zangsumlauf erfolgen muß, damit keine Dampfblase entsteht. Die zusätzliche Flüssigkeitshöhe über den Heizrohren erfordert größere Eindampfapparate, außerdem ist zusätzliche Energie aufzuwenden, um den thermisch bedingten Auftrieb der Flüssigkeit im Heizrohr zu überwinden.
Gelas der vorliegenden Erfindung soll das Eindampfenvon salzhaltigen Lösungen, insbesondere schwefelsaurer Spinnbrader, unter Zwangsumlauf mit Anwendung von Luft oder geeigneten Gasen nach dem Prinzip der Gasflüssigkeitshebung so erfolgen, daß die einzudampfende Lösung mit Unterstützung des thermischen Auftriebes von unten nach oben durch Heizflkehen bzw. Heizrohre geführt wird. Bei dieser Art der Flüssigkeitsumwälzung soll bewußt in den Heizrohren Wasserdampf entstehen, damit ein großer spez. Gewichtsunterschied vorhanden ist zwischen dem Flüssigkeits-Dampfgemisch im Innern des Rohres und dem Verbindungsrohr zwischen dem Heiz-und Verdampfkdrper Um eine Salz-oder Schmutzablagerung im Heizrohr zu vermeiden, muS nun für einen stetigen Flüssigkeitszustrom gesorgt werden.
@ Durch das Einblasen vonLuft oder Gas unterhalb der Heizrohre vorzugsweise durch ein Verteilersystem wird eine ausreichende Flüssigkeitszufuhr zu den Heizflächen bewirkt, damit dort gleichzeitig eine gute Spülswirkung erreicht wird.
Erfindungsgemäß wird das Verfahren zum Eindampfen von salzhaltigen Lösungen. sowie Spinnbädern in einem Verdampfer mit in einer Umwälzleitung übereinanderliegenden Brüdenabscheider und Heizkörper in der Weise ausgeführt, daß dem Heizkörper unterhalb der Heizrohre Luft oder Gas vorzugsweise unter Vermischung mit der Umwälzflüssigkeit zugeführt wird.
Beispielsweise wird daher im zweckmäßig konisch ausgebildeten Unterteil des Heizkörpers Luft zugeführt, die zweckmäßig über eine oder mehrere gelochte Ringleitungen so verteilt wird, daß eine gute Durchmischung mit der Flüssigkeit stattfindet. Die Luftbläschen gelangen anschließend mit der einzudampfenden Flüssigkeit in die Heizrohre und leiten dort eine Zirkulation der einzudampfenden Flüssigkeit zwischen dem Verdampf-und Heizkörper ein. Bei der Aufwärtsströmung im Heizrohr expandiert in zunehmendem Maße die Luft, wodurch ein großer spez. Gewichtsunterschied erhalten wird zu der Flüssigkeit, die im Verüindungsrohr zwischen dem Heiz-und Verdampfkörper vorhanden ist. Unterstützt vrird dieser spez.
Gewichtsunterschied nunmehr durch die vorzeitig im Heizrohr einsetzende Wasserdampfbildung, wodurch mit einer relativgeringen Luftmenge ein sehr gober Flüssigkeitsumlauf erhalten wird, der erforderlich ist, um die Heizrohre und das Verdampfersystem krustenfrei zu halten. Damit eine vorzeitige Dampfbildung begunstigt wird, soll der Flüssigkeitsspiegel tber den Heizrohren nur ganz gering sein.
Zur intensive Durchmischung der umzuwälzenden Flüssigkeit mit der Luft oder einem anderen geeigneten Gas können Leitbleche im Unterteil des Heizkörpers angeordnet werden, damit die Flüssigkeit gleichmäßig aufgeteilt wird. Die Luftverteilung kann hierbei innerhalb der Leitbleche liegen, sie kannjedoch auch beispielsweise durch eine Brause zugeführt werden.
Eine andere Möglichkeit, die Luft oder die Gase den Heizrohren gleichmäßig zuzufUhren, besteht darin, daB man die Heizrohre etwas aus dem Rohrboden herausragen läßt und jedes Heizrohr mit einer oder mehreren Durchtrittsöfnungen von beispielsweise 2-3 mm versieht. Die Luft kann in diesem Fall unmittelbar unter dem Rohrboden eingeleitet werden, so daß sich ein Luftpolster bildet. In dem Maße wie nun Luft zugefuhrt wird, strömt diese in die Rohre und bewirkt so in jedem einzelnen Rohr die Flüssigkeitsförderung.
In der beiliegenden Zeichnung ist zur Erläuterung der Erfindungsgegenstand schematisEh dargestellt.
Fig. 1 stellt beispielsweise eine vierstufige Eindampfanlage dar, welche in die Verdampferstufen 1, 2, 3 und 4 aufgeteilt ist. Unterhalb der Verdampferstufen sind unmittelbar in den Boden einmundende Heizkörper 5, 6, 7 und 8 angeordnet, die weiterhin mit den äußeren Verbindungsleitungen 9,10,11 und 12 ihrer Verdampferstufen verbunden sind.
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Diese vom Unterteil der Heizkörper verlaufenden Verbindungsrohre schließen direkt an den Boden der Verdampfer an und ragen nicht in die Verdampferstufen hinein, damit ein guter Flüssigkeitsumlauf erreicht ~ An den Unterteilen der Heizkörper sind Zuleitungen 13, 14 t 15 bzw. 16 für Luft oder geeignete Gase angebrachte Unter Vermischung der Luft oder des Gases mit der Flüssigkeit stroma in die Heizrohre ein Gasflüssigkeitsgemisoh ein, wodurch ein Zwangsumlauf eingeleitet und durchgeführt wird.
Die einzudampfende Flüssigkeit wird durch die Rohrleitung 17 zugefihrt und über die Verbindungsleitung 18, 19 und 20 bzw. 21 auf die einzelnen Verdampferstufen aufgeteilt.
Das-8berleiten der Flüssigkeit von einer Stufe zur anderen erfolgt durch die Rohrleitungen 117, 118 und 119. Diese Rohre sind so ausgebildet, daß sie nur wenig in die Verdampferstufe als Uberlaufrohre hineinragen, damit eine mbglichstgeringeFlüssigkeitshöhezwischendemHeizkörper und dem Flüssigkeitsspiegel vorhanden ist.
Dadurch wird erreicht, daß in den Heizrohren eine vorzeitige Dampfbildung stattfindet die weit unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche erfolgt. Man erreicht hierdurch verbunden mit dem noch in der Flüssigkeit vorhandenen Gas einen intensiven Auftrieb bzw. eine sehr große Flüssigkeitsumwälzung.
Die den einselnen Verdampferstufen ablaufende Flüssigkeit wird nicht-wie dies normalerweise üblich istzur Entspannung in den Verdampfungsraum der nächstfolgenden Stufe fe sondernindenunterstenTeildesfolgenden Heiskorpersbsw.direktindieUmwälsleitungvor ihrem Eintritt in den betreffenden Heizkörper. Dadurch findet eine zusätzliche Erwärmung der Flüssigkeit statt, die wiederum eine vorzeitig Damfbildung im Heizrohr zur Folge hat, wodurch die Umlaufwirkung weiter verstärkt werden kann.
Der Heizkörper 5 wird bei 22 mit Dampf beheizt, während der in der Stufe 1 freiwerdende Wasserdampf durch die Rohrleitung 23 dem Heizkörper 6 der zweiten Verdampferstufe zugeführt wird. Die Rohrleitungen 24 und 25 stellen die entsprechende Verbindung mit den folgenden Heizkörpern 7 bzw. 8 her.
Der Abdampf der letzten Verdampferstufe 4 wird durch die Rohrleitung 26, beispielsweise dem Mischkondensator 27, zugeführt, tuber die Rohrleitung 28 erfolgt die Entlüfung durch die Luftpumpe 29. Durch die Rohrleitung 30 wird die eingedickte Flüssigkeit abgeleitet.
Das Kondeneat aus den Heizkörpern 5, 6,7 und 8 wird bei 31, 32, 33 und 34 entfernt, die EntlUftung der Heiskörper erfolgt bei 35,36 bzw. 37.
Die Figur 2 zeigt in vergrößertem Mat3stab ein Unterteil eines Heizkdrpers mit beispielsweise Konischem/Boden 35. Im Inneren dieses Bodens sind Leitbleche, beispielsweise 36, 37 angeordnet, damit eine möglichst gleichmäßige Aufteilung der Flüssigkeit erfolgt. 38 sind Heizrohre. Bei 39 wird Luft, ein Gas-Luftgemisch oder geeignete Base zugeführt und über die Ringleitungen 40 und 41 möglichst gleichmäßig verteilt, tu welchem Zweck sie durch Löcher, die nach verschiedenen Richtungen hin gebohrt sein können, austritt.
Figur 3 zeigt eine andere Ausfuhrungsform, bei welcher zwischen der Rohrplatte und der FlUssigkeit im unteren Teil des Rohrbodens 42 eine Gasschicht gelegt wird. 43 sind die Heizrohre, die liber den Rohrboden hinausragen. Unmittelbar unter dem Rohrboden weisen sie die Gasdurchtrittsöffnungen 44 auf, so daß jedes einzelne Rohr eine bestimmte Gasmenge zugeführt erhält, wodurch eine gute Umwälzwirkung erreicht wird.

Claims

Ansprüche 1.) Verfahren zum Eindampfen von salzhaltigen Lösungen, sowie Spinnbädern in einem Verdampfer mit in einer Umwälzleitung übereinanderliegenden Brüdenabscheider und Heizkkrper, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Heizkörper unterhalb der Heizrohre Luft oder Gas, vorzugsweise unter Vermischung mit der Umwälzflüssigkeit, zugeführt wird.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Heizkörper oben austretende Umwälzflüssigkeit unmittelbar am Boden des Dampfabscheiders eintritt und daß der Ablauf der einzudampfenden Flüssigkeit oberhalb des Bodens des Verdampfers durch eine tberlauSleitung unter Aufrechterhaltung eines niedrigen Fliissigkeitsspiegels erfolgt.
3.) Veriahren nach Anspruch 1 bis 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei Mehrstufenverdampfung die von Stufe zu Stufe dberzufUhrende Eindampflösung unter dem Boden des folgenden Heizkörpers zugeleitet wird.
4.) Verdamofer für salzhaltige Lösungen sowie Spinnbädern mit in einer Umwälzleitung liegendem Brüdenabscheider und Heizkörper zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, daß an dem Heizkörper unterhalh der Bodenplatte der Heizrohre eine Luftzuleitung mit Verteilung über die Bodenplatte angeordnet ist.
5.) Verdampfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem vorzugsweise kegelförmig ausgebildeten Unterteil des Heizkröpers unterhalb der Bodenplatte mit Zulauf der Eindampflösung Leitbleche oder Verteilungsbleche und eine Luftzuleitung mit verteilten Austrittsöffnungen, vorzugsweise durch gelochte Ringleitungen, innerhalb der verschiedenen, durch die Leitbleche gebildeten Räume angeordnet sind.
6.) Verdampfer nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Heizrohre am unteren Ende der Locplatte überragend und an den überragenden Teilen mit seitlichen Luftlöchern ausgebildet sind und daB eine Luftzuführung unterhalb der Lochplatte vorgesehen ist.
7.) Ausführungsform nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daB der unterhalb seines Brüdenabscheiders angeordnete Heizkörper mit seiner oberen Öffnung in den Boden des Dampfkörpers einmündet.
8.) Ausführungsform nach Anspruch 4 bis 7, d a d u r c h ge kennzeichnet, daB bei einem rstufenverdampfer die Zuleitung der von Stufe zu Stufe überführenden Lösung am unteren Boden des Heizkörpers angesetzt ist.
9.) Ausfuhrungsform nach Anspruch 4 bis 8, dadurchgekennzeichnet, daß die Überführungsleitung der eindampfenden Lösung in dem vorhergehenden Brüdenabscheider als Uberlaufrohr in dem Boden eingesetzt ist.