DE1519578C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Eindampfen von salzhaltigen Lösungen, insbesondere Spinnbädern - Google Patents

Description

eine ausreichende Flüssigkeitszufuhr zu den Heizflächen bewirkt, damit dort gleichzeitig eine gute Spülwirkung erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird das Verfahren zum Eindampfen von salzhaltigen Lösungen, insbesondere Spinnbädem in einem Verdampfer mit übereinanderliegenden! Brüdenabscheider und Heizkörper, welche mit einer Umwälzleitung verbunden sind, wobei im Verdampfer durch Einleiten von Luft oder Gas ein Zwangsumlauf nach dem Prinzip der Gas-Flüssigkeitshebung aufrechterhalten wird, in der Weise ausgeführt, daß die Luft oder das Gas dem Heizkörper unterhalb der Heizrohre 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 Verbindungsrohr zwischen dem Heiz- und Verdampfkörper vorhanden ist. Unterstützt wird dieser spez. Gewichtsunterschied nunmehr durch die vorzeitig im Heizrohr einsetzende Wasserdampfbildung, wodurch mit einer relativ geringen Luftmenge ein sehF großer Flüssigkeitsumlauf erhalten wird, der erforderlich ist, um die Heizrohre und das Verdampfersystem krustenfrei zu halten. Damit eine vorzeitige Dampfbildung begünstigt wird, soll der Flüssigkeitsspiegel über den Heizrohren nur ganz gering sein.

Zur intensiven 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 kann jedoch auch beispielsweise durch eine Brause zugeführt werden.

Eine andere Möglichkeit, die Luft oder die Gase den Heizrohren gleichmäßig zuzuführen, besteht darin, daß man die Heizrohre etwas aus dem Rohrboden herausragen läßt und jedes Heizrohr mit einer oder mehreren Durchtrittsöffnungen von beispielsweise 2 —3 mm versieht. Die Luft kann in diesem Fall unmittelbar unter dem Rohrboden eingeleitet werden, y> so daß sich ein Luftpolster bildet. In dem Maße wie nun Luft zugeführt wird, strömt diese in die Rohre und bewirkt so in jedem einzelnen Rohr die Flüssigkeitsförderung.

Nach einer besonderen Ausführungsform der neuen Arbeitsweise wird die aus dem Heizkörper austretende Umwälzflüssigkeit unmittelbar am Boden des Brüdenabscheiders in diesem eingeleitet und die einzudampfende Flüssigkeit durch eine Überlaufleitung unter Aufrechterhaltung eines niedrigen Flüssigkeitsspiegels im Brüdenabscheider abgeleitet.

Bei Mehrstufenverdampfung hat sich bewährt, die von Stufe zu Stufe überzuführende Eindampflösung unter dem Boden des folgenden Heizkörpers zuzuleiten.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah- f>5 rens erfolgt in einem Verdampfer mit übereinanderliegenden! Brüdenabscheider und Heizkörper, welche mit einer Umwälzleitung verbunden sind, wobei im Heizkörper unterhalb der Bodenplatte der Heizrohre eine Luft- oder Gaszuleitung mit einem Verteiler angeordnet ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der neuen Vorrichtung sind in dem kegelförmig ausgebildeten Unterteil des Heizkörpers Verteilerbleche für die Umwälzflüssigkeit und gelochte, innerhalb der durch die Verteilerbleche gebildeten Räume befindlichen Ringleitungen für die Luft- oder Gaszufuhr angeordnet.

Es hat sich ferner bewährt, die Heizrohre am unteren Ende des Rohrbodens überstehend auszubilden und an die überstehenden Teile mit seitlichen Luft- oder Gasdurchtrittsöffnungen zu versehen.

In der Zeichnung ist zur Erläuterung der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt.

F i g. 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 einmündende Heizkörper 5,6, 7 und 8 angeordnet, die weiterhin mit den äußeren Verbindungsleitungen 9, 10, 11 und 12 ihrer Verdampferstufen verbunden sind. 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 wird.

An den Unterteilen der Heizkörper sind Zuleitungen 13, 14, 15 bzw. 16 für Luft oder geeignete Gase angebracht.

Unter Vermischung der Luft oder des Gases mit der Flüssigkeit strömt in die Heizrohre ein Gasflüssigkeitsgemisch ein, wodurch ein Zwangsumlauf eingeleitet und durchgeführt wird.

Die einzudampfende Flüssigkeit wird durch die Rohrleitung 17 zugeführt und über die Verbindüngsleitung 18, 19 und 20 bzw. 21 auf die einzelnen Verdampferstufen aufgeteilt.

Das Überleiten der Flüssigkeit von einer Stufe zur anderen erfolgt durch die Rohrleitungen 17, 18 und 19. Diese Rohre sind so ausgebildet, daß sie nur wenig in die Verdampferstufe als Überlaufrohre hineinragen, damit eine möglichst geringe Flüssigkeitshöhe zwischen dem Heizkörper 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 aus den einzelnen Verdampferstufen ablaufende Flüssigkeit wird nicht — wie dies normalerweise üblich ist — zur Entspannung in den Verdampfungsraum der nächstfolgenden Stufe geleitet, sondern in den untersten Teil des folgenden Heizkörpers bzw. direkt in die Umwälzleitung vor ihrem Eintritt in den betreffenden Heizkörper. Dadurch findet eine zusätzliche Erwärmung der Flüssigkeit statt, die wiederum eine vorzeitige Dampfbildung 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 dar.

Der Abdampf der letzten Verdampferstufe 4 wird durch die Rohrleitung 26, beispielsweise dem Mischkondensator 27, zugeführt. Über die Rohrleitung 28 erfolgt

die Entlüftung durch die Luftpumpe 29. Durch die Rohrleitung 30 wird die eingedickte Flüssigkeit abgeleitet.

Das Kondensat aus den Heizkörpern 5, 6, 7 und 8 wird bei 31, 32, 33 und 34 entfernt, die Entlüftung der Heizkörper erfolgt bei 35,36 bzw. 37.

Die F i g. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab ein Unterteil eines Heizkörpers 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 Gase zugeführt und über die Ringleitungen 40 und 41 möglichst gleichmäßig verteilt, zu welchem Zweck sie durch Löcher, die nach verschiedenen Richtungen hin gebohrt sein können, austritt.

F i g. 3 zeigt eine andere Ausführungsform, bei welcher zwischen der Rohrplatte und der Flüssigkeit im unteren Teil des Rohrbodens 42 eine Gasschicht gelegt wird. 43 sind die Heizrohre, die über 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 den Heizflächen in Ruhe stattfindet. Am besten erreicht Patentansprüche: man dies durch einen Zwangsumlauf der einzudampfen den Lösung. Der Zwangsumlauf wird erreicht durch

1. Verfahren zum Eindampfen von salzhaltigen Umpumpen, beispielsweise unter Anwendung von Lösungen, insbesondere von Spinnbädern, in einem 5 Zentrifugalpumpen, oder durch die Verwendung von

■ Verdampfer mit übereinanderliegenden! Brüdenab- Luft oder Gas nach dem Prinzip der Druckgasflüssigscheider und Heizkörper, welche mit einer Umwälz- keitshebung.

leitung verbunden sind, wobei im Verdampfer durch Es ist bekannt, den Zwangsumlauf so zu führen, daß

Einleiten von Luft oder Gas ein Zwangumlauf nach die einzudampfende Flüssigkeit vom Verdampfkörper dem Prinzip der Gas-Flüssigkeitshebung aufrechter- io durch den Heizkörper geführt wird und von dort aus halten wird, dadurch gekennzeichnet, daß wieder in den Verdampfungsraum zurückgeleitet wird. die Luft oder das Gas dem Heizkörper unterhalb der Hierbei strömt also die einzudampfende Lösung von Heizrohre unter Vermischung mit der Umwälzflüs- oben nach unten durch den Heizkörper, so daß auf alle sigkeit zugeführt wird. Fälle vermieden wird, daß eine Verdampfung an den

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 15 Heizflächen stattfindet. Bei dieser Art der Flüssigkeitszeichnet, daß die aus dem Heizkörper austretende umwälzung ist zusätzliche Energie aufzuwenden, da die Umwälzflüssigkeit unmittelbar am Boden des Flüssigkeit entsprechend ihrer Erwärmung an den Brüdenabscheiders in diesen eingeleitet wird und Heizflächen bestrebt ist, ,Dampf zu bilden, der dann daß die einzudampfende Flüssigkeit durch eine entweichen kann, wenn die über den betreffenden Überlaufleitung unter Aufrechterhaltung eines nied- 20 Flüssigkeitsteilchen stehende Flüssigkeitssäule geringer rigen Flüssigkeitsspiegels im Brüdenabscheider oder gleichgroß ist als der Dampfdruck der entstehenabgeleitet wird. den Dampfblase.

3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch Wenn z. B. in der zweiten Verdampferstufe einer gekennzeichnet, daß bei Mehrstufenverdampfung Vierfacheffekteindampfanlage mit einer Flüssigkeitsdie von Stufe zu Stufe überzuführende Eindampflö- 25 temperatur von 85° gearbeitet wird, die sich in einem sung unter dem Boden des folgenden Heizkörpers Heizrohr auf 88° anwärmt, dann entsprechen 85° einem zugeleitet wird. Wasserdampfdruck von 0,59 ata. 88° entsprechen einem

4. Verdampfer mit übereinanderliegenden! Brü- Wasserdampfdruck von 0,665 ata. Zwischen diesen denabscheider und Heizkörper, welche mit einer beiden Temperaturen ist also eine Druckdifferenz Umwäzleitung verbunden sind, zur Durchführung 3° vorhanden von 0,075 ata bzw. 750 mm Wassersäule, d. h. des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn- mit anderen Worten, wenn die auf 88° angewärmte zeichnet, daß im Heizkörper unterhalb der Boden- Flüssigkeit über sich keine Flüssigkeitssäule hat, deren platte der Heizrohre (38) eine Luft- oder Gaszulei- Druck größer ist als 750 mm Wassersäule entsprechend, tungmit einem Verteiler angeordnet ist. dann wird Wasserdampf frei. Dieser freiwerdende

5. Verdampfer nach Anspruch 4, dadurch gekenn- 35 Wasserdampf würde die über ihm lastende Flüssigkeit zeichnet, daß in dem kegelförmig ausgebildeten teilweise verdrängen, so daß ein Dampfflüssigkeitsge-Unterteil (35) des Heizkörpers Verteilerbleche (36, misch entsteht, dessen spez. Gewicht geringer ist als das 37) für die Umwälzflüssigkeit und gelochte, inner- Gewicht der Flüssigkeit. Dadurch kann die Dampfblahalb der durch die Verteilerbleche gebildeten Räume senbildung noch weiter unterhalb des Flüssigkeitsspiebefindlichen Ringleitungen (40,41) für die Luft-oder 40 gels eintreten. Wenn man nun annimmt, daß in den Gaszufuhr angeordnet sind. meisten Fällen nur Heizrohre von 3 m Länge Anwen-

6. Verdampfer nach Anspruch 4, dadurch gekenn- dung finden, dann bedeutet dies, daß gemäß vorstehenzeichnet, daß die Heizrohre (43) am unteren Ende dem Beispiel über dem Heizrohr mindestens 750 mm des Rohrbodens (42) überstehend ausgebildet und an Flüssigkeit stehen müssen, um eine Dampfbildung zu den überstehenden Teilen mit seitlichen Luft- oder 45 vermeiden und daß auch ein Zwangsumlauf erfolgen Gasdurchtrittsöffnungen (44) versehen sind. muß, damit keine Dampfblase entsteht. Die zusätzliche

Flüssigkeitshöhe über den Heizrohren erfordert größe-

re Eindampfapparate, außerdem ist zusätzliche Energie

aufzuwenden, um den thermisch bedingten Auftrieb der 50 Flüssigkeit im Heizrohr zu überwinden.

Wenn man salzhaltige Lösungen eindampft, insbeson- Gemäß der vorliegenden Erfindung soll das Eindamp-

dere solche, in denen noch kolloidale Teilchen in fen von salzhaltigen Lösungen, insbesondere schwefel-Suspension sind, besteht sehr leicht die Möglichkeit, daß saurer Spinnbäder, unter Zwangsumlauf mit Anwenlokale Verkrustungen auftreten. Verkrustungen können dung von Luft oder geeigneten Gasen nach dem Prinzip einmal dadurch entstehen, daß sich infolge zu geringer 55 der Gasflüssigkeitshebung so erfolgen, daß die einzu-Geschwindigkeit bereits ausgeschiedene Salzkristalle dampfende Lösung mit Unterstützung des thermischen verbunden mit kolloidalen Teilchen ablagern, es können Auftriebes von unten nach oben durch Heizflächen bzw. aber auch Salzansätze, ebenfalls bedingt durch zu Heizrohre geführt wird. Bei dieser Art der Flüssigkeitsgeringe Strömungsgeschwindigkeiten, insbesondere an umwälzung soll bewußt in den Heizrohren Wasserden Heizflächen der Eindampfapparate dadurch entste- 60 dampf entstehen„damit ein großer spez. Gewichtsunterhen, daß sich die bei der Eindampfung bildenden schied vorhanden ist zwischen dem Flüssigkeits-Dampf-Kristallkeime ungestört anlagern können. Solche gemisch im Innern des Rohres und dem Verbindungs-Ablagerungen führen naturgemäß zu einer Verminde- rohr zwischen dem Heiz- und Verdampfkörper. Um rung der Verdampferleistung und erfordern auch eine Salz- oder Schmutzablagerung im Heizrohr zu Reinigungsperioden in kürzeren Zeitabständen. 65 vermeiden, muß nun für einen stetigen Flüssigkeitszu-

Um diese Übelstände zu vermeiden, ist es zweckmä- strom gesorgt werden.

Big, mit größeren Strömungsgeschwindigkeiten zu Durch das Einblasen von Luft oder Gas unterhalb der

arbeiten bzw. zu verhindern, daß die Ausdampfung an Heizrohre vorzugsweise durch ein Verteilersystem wird