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Einrichtung zum Konzentrieren von Lauge Gegenstand der vorliegenden
Erfindung ist eine Einrichtun g zum Konzentrieren von Lauge, die wenigstens ein
durch ein flüssiges ärmeI1bertragungsmittel im gegenstrom beheiztes Fallfilm-Verdampferrohr
besitzt.
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Es ist bekannt, als Wärmeübertragungsmittel eine Salzschmelze zu verwenden;
dadurch ist es an sich möglich, die zum eindampfen der Lauge zwecks Konzentrierung
von Z,B. 50% auf 100% Wasserfreiheit notwendige Wärmemenge dem fallenden Laugenfilm
während seines einmaligen i)urohlaufs durch das Vordampferrohr zuzuführen. bs hat
sich nun aber gezeigt, dass die Durchführung dieses Verdampfungsprozess in der Praxi8
mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden ist. Da die Verdampfung in Verdampferrohr
fortschreitend von oben nach unten zu, nehmen soll, wobei mit Eintrittstemperaturen
von etwa 140°C und mit Austrittstemperaturen von etwa 400°C gerechnet werden sollte,
muss auch fUr ein entsprechendes Temperaturgefälle zwischen Sinlass und Auslass
des Wärmeübertragungsmittels
gesorgt @erden; anderseits muss ein
sehr honer @@rmeübergang an der Verda@pferrohrwand erzielt werden, wenn ein wirtschaftlicher
@etrieb gew@hrleistet wer@en soll.
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@ac@ bisheriger @@ffassu@ widersprechen sich diese @e-@ingun @en
bei er üblichen Praxis, reitiv voiu i@öse wär-Me@ittel@an@le verzusenen, da i@ diesem
Fall zwar refativ @lei@e @tro ungs@@sc@ indigkeiten ein @halten werden können, dafär
aber v@ @in@ass @@ @ @e enstrom zur @allfil fliesqde-i 2rot-; £ti .--un-- b ~ L
:is LiS ZU essen ..?i2SC kein solcher emberatur@bfall erzielt wird, dass das e@ünschte
@iedete@ e@aturgefille i @allfilm erreicht @@@ @ @@ @n.
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Demgegenuber bezweckt die @@rliegende rridU ~ aje @enaffung einer
@inrichtung zu@ @o@ze@trieren von @@@ge der genannten Art, die nicht ; none @r@e@bertra
ungs@@@len bei relativ niearigen @tr@ ungsgesc@windigkeits übertragungsmittels,
sozuern auch die gewünsente @iedetemperaturerhönung zwischen der sinlasszone der
@a @e @nd der Auslasszone des @enzentr ts erreichen lässt. za @iesem -vieck ist
die erfindungs e e-se @i@richtung @@@@rch gekennzeichnet, dass 3 Fallro@n von einem
koaxialen Heizmantel umgeben ist, wobei Rohr und @antel zwischen @inlass und Auslass
des wärmeübertragungsmittels einen @ings@alt von wenigen illimetrn für den Durchtritt
des @ürme@bertragungsmittels begrenzen,m und dass am Finlass und a@ @@@lass des
wärmeübertragungsmittels je ein das Fallrohr u@gebe@der kingraum vorgesehen ist,
dessen raid@ radiale breite grösser ist
als jens des Ringspaltes.
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Die genannten, relativ breiten Ringräume all Einlass und - Auslass
fur das Wärmeübertragungsmittel gewährleisten, eine gleichförmige Verteilung des
einströmenden Wärmeübertragungsmittels auf den Ganzen Spaltquerschnitt bzw. ein
gleichförmiges Abstien des Mittels gegen den Auslass hin; dadurch werden trotz des
sehr engen R1 t paltes, innerhalb welchem die WärleUbertragung an das Rohr, bzw.
den Laugenfilm erfolgen fluss, auch bei relativ niedriger Strömungsgeschwindigkeit
von z.B. lm/sec oder weniger a.hr gute Wärmeübertragungswerte von z.B. mehr als
200.000kcall/m2 erreicht, was bei Verwendung einer Salzbschmelze genügt um am Austritt
des Konzentrats aus dem Fallrohr Temperaturen von annähernd 400°C zu erreichen.
Da aber derRlntppalt wie gesagt, sehr eng ist und seine Breite z.B. nur 2 bis 3
mm beträgt, nimmt jeweils nur eine relativ kleine Menge an Wärme übertragungsmittel
an Wärmeaustausch teil, was zufolge der genannten guten Wärmeübertragungswerte zu
einem relativ grossen Temperaturgefälle wischen Einlass und Auslass führt; in der
Praxis lässt sich so am Laugeneinlass eine gewünschte Temperatur von z.B. etwa 1400C
einhalten.
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In der beiliegenden Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel ein Teil
einer erfindungsgemässen Einrichtung im Axialschnitt durch ein Verdampferrohr, beispielsweise
ein stehend angeordnetes Verdampferrohr dargestellt, auf
dessen
oberen Endteil eine Laugenverteilvorrichtung 2 angeordnet ist. Der Laugeneinlass
2a dieser Vorrichtung liegt etwa tiefer als die freie Rohroberkante la, die als
Ueberlauf dient und mit Einschnitten versehen ist. Ein oberer Abschnitt des Verdampferrohres
1 ist von einem Mantel 3a umschlossen, in welchen ein Dehnungskompensator 4 angeordnet
ist. An seinen beiden Stirnenden liegt der Mantel 3a dicht gegen das Verdampferrohr
1 an. Das untere Ende des iantels 3a geht in eine Manschette db Uber, die einen
das Verdampferrohr 1 umschliessenden ringraum 5 begrenzt.
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An diesen Hingraum 5 der manschette 3b ist ein Heizmittelauslass 6
angeschlossen. An die Manschette 3b schliesst sich ein antelrohr 3c an, das an seinen
unteren binde eine zweite Manschette 3d aufweist. Diese manschette 3d sitzt dicht
auf einer Schulter eines Rohrstuckes 7, welches das Verdampferrohr 1 fest umschliesst.
Dieses Rohrstück 7 besitzt oberhalb der genannten Schulter einen sich nach seik
nem freien Ende nin konisch verjüngenden Ansatz 7a, der mit der manschette 3d einen
Ringraum 8 begrenzt, der diffusorartig in den zwischen dem mantelrohr 3c und dem
Verdampferrohr 1 gebildeten Ringspalte 9 übergeht; das obere Ende dieser Ringspaltes
9 steht mit dem Ringraum 5 der manschette 3b in Verbindung. In den Ringraum 8 der
Manschette 3d mündet ein Finlass 10 fUr das flüssige Heizmittel. Der diffusorartige
Ringraum 8 der Manschette 3d und der zylindrische Ringraum 5 der Manschette db besitzen
etwas grössere radial Breite als der diese Ringräume verbindende Ringspalt 9,
dessen
radiale Breite nur wenige Millimeter beträgt und der zwischen den beiden Ringräumen
5 und 8 bezw. den zugeordneten Ein- und Auslassrohren 6 und 10 als Drosselstelle
wirkt.
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Beim Betrieb der beschriebenen Einrichtung wird die zu konzentrierende
Lauge z. B. 50%-iges NaOH durch den Laugeneinlass 2a der Verteilvorrichtung 2 zugeführt.
Ueber die geschlitzte Oberkante la des Verdampferrohres 1 gelangt die Lauge in Form
eines dünnen, gleichmässig über den Rohrumfang verteilten Filmes auf die Innenwand
des Verdampferrohres 1, wo dieser zusammennangende Film nach unten durch die zwischen
Auslass 6 und Einlass 10 für das Beizmittel gebildete Heizzone fliesst und das Verdampferrohr
1 an dessen unteren Ende als Konzentrat verlässt. Gleichzeitig wird das zweckmässig
durch eine Salzschmelze von z.B. etwa 4500 Eingangstemperatur gebildete Beizmittel
durch eine nicht gezeichnete Pumpe dem Ringraum 8 zugeführt, wo es gleichmässig
über den Umfang des Verdampferrohres verteilt und durch den düsenartigen, oberen
Endteil dieses Ringraumes dein Ringspalt 9 zwischen Mantelrohr 3c und Verdampferrohr
1 zugeführt wird. Das im Gegenstrom zum taugenfilm durch den Ringspalt 9 geförderte
Beiznittel gelangt liner den als Sammler dienenden Ringraum 5 und den Auslass 6
zur Pumpe bez. zur Aufheizstelle für das Heizmittel zurück.
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Im Allgem@inen ist eine Einrichtung zum Konzentrieren von Lauge mit
einer Mehrzahl von parallel geschalteten Verdampferrohren der beschriebenen Art
versehen.
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In diesem Fall wird
das Heizmittel durch eine allen
Rohren gemeinsam zugeordnete Pumpe den einzelnen Heizmänteln zugeführt. Die Rohrquerschnitte
des Verteilsystems sind so bemessen, dass in diesem System nur relativ kleine Druckverluste
entstehen, sodass der Hauptdruckverlust in dem als Drosselstelle wirkenden Ringspalt
der verschiedenen Heizmantel auftritt; damit wird erreicht, dass über alle Heizflächen,
d.h. durch die Ringspalte aller Heizmantel gleiche Mengen von Heizmittel strömen.
bie hrbeitsbedingungen sind demnach in allen Verdampferrohren gleich, sodass in
allen der gleiche Grad der Laugenkonzentrierung und eine gleichmässige Leistungsverteilung
auf jedes Verdampferrohr erreicht wird.
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In der Praxis hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, das
Heizmittel durch einen Ringspalt von etwa 2 bis 2.5 mm radialer Breite zu fUhren.
Versuche haben z.B. gezeigt, dass bei einem Verdampferrohrdurchmesser von 120 mm
und einem Heizmantelquerschnitt von 6 bis 8 cm2 und bei einer Heizmittelgeschwindigkeit
im Ringspalt von weniger als lm/Sek Wärmeübertragungswerte von 200.000 bis 250.000
kcal/ m2 und ein Temperaturgefälle im IaugenSilm zwischen Heizmitteleinlass und
Heizmittelauslass von z.B. 4000C auf 14000 erreicht werden kdnnen. Der enge Ringspalt
9 in der Heizzone und die durch die erwiterten Ringräume 5 und 8 gewährleistete
gleichmässige Zu- und Wegführung des Heizmittels ergeben somit im Laugenfilm die
der gewunscfiten Zunahme der Konzentration entsprechende Siedepunkterhöhung.