DE1619678A1

DE1619678A1 - Vorrichtung zum Eindicken einer zugefuehrten Fluessigkeit

Info

Publication number: DE1619678A1
Application number: DE19671619678
Authority: DE
Inventors: Usher John Dennis
Original assignee: APV Corp Ltd
Current assignee: SPX Flow Technology Crawley Ltd
Priority date: 1966-03-15
Filing date: 1967-03-01
Publication date: 1970-12-10
Also published as: US3469615A; FR1514648A; SE328550B; GB1170601A; ES337990A1; IL27462A

Description

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PATENTANWÄLTE

DIPL.-INQ. FRITZ THIELEKE DR.-INQ. RUDOLF DORINQ DR. JOACHIM FRICKE

BRAUNSCHWEia - MÜNCHEN

!Ehe Α·Ρ·Ύ. Company, limited Manor Royal, Crawley, Sussex, England

"Vorrichtung zum Eindicken einer zugeführten Flüssigkeit^

Die Erfindung 'betrifft eine Vorriohtüng zum Eindicken zugeführten Flüssigkeit, "bei der ein Satz unter Zwischenschaltung von Dichtungen aneinanderliegender Platten abwechselnd aufeinander folgende Durchs tr ömrauine für ein Heizmittel und für die zu kochende Flüssigkeit bilden _$ die sich jeweils von'Eintritts öffnungen bis zu Alis tritt s öffnungen erstrecken, die; von fluchtenden Löchern in. den Plätten gebildet v/erden«

Bei allen Arten bekannter Verdampfer öder Kocher ist es wichtig, daß eine gute Flüseigkeitsverteilung über die Heizüberflachen gewährleistet ist_? weil sonst dieGefahr eines Stillstandes oder einer Stagnation der Flüssigkeit auf der Heizfläche besteht und ein Anbrennen des Produktes möglich ist* Beim Anbrennen entsteher Ablagerungen und Yerkrustungen_f welche die lebensdauer bzw. Standzeit oderÄrbeitßceit einer Anlage bis zur nächstfälligen Reinigung wesentlich verkurzen_c Solche Anlagerungen oder Yerkrustungen bilden sich besonders an den Auelaßenden der Heiz—

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oberflächen, weil dort die Konzentration besonders hoch ist und infolge der Konzentration die Strömungsgeschwindigkeit der flüssigkeit wiederum besonders klein wird. Diese Verkleinerung oder Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit ist von besonderer Bedeutung, wenn es sich um sogenannte Hinweg— verdampfer oder Verdicker handelt, weil sich gerade bei diesen im Gegensatz zu den Zirkulationsverdampfern mit zunehmender Konzentration starke Verringerungen der Strömungsgeschwindigkeit ergeben» Einwegverdampf er oder-!Eindicker finden besonders dann Anwendung, wenn die zu behandelnden Flüssigkeiten besonders empfindlich sind, weil dann deren geringe Aufenthaltszeit eine Gewähr dafür bietet, daß keine oder nur eine geringe Beeinträchtigung der Qualität des Produktes'hervorgerufen wird. Wenn die Konzentrationsverhältnisse hoch werden und damit die Strömungsgeschwindigkeiten des Produktes, d.h. der !Flüssigkeit sehr niedrig werden,ist es häufig erforderlich, die Rückzirkulation oder Rückführung eines gewissen Anteiles des Produktes zur Eintrittsöffnung des Verdampfers anzuwenden, um jene Mindestströmungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit über die Heizoberflächen aufrechtzuerhalten, welche ein Anbrennen verhindert. Die Rückführung oder RÜokzirkulationen ist jeduch unerwünscht, weil durch sie eine Steigerung oder Vergrößerung der Verweilzeit des Produktes im Eindicker oder Verdampfer hervorgerufen wird und zugleich auch eine Senkung des Wärmeübertragungs- oder Übergangskoeffizienten eintritt, so daß die wesentlichen Vorteile eines Einwegverdampfers unter solchen Voraussetzungen nicht genutzt werden können*

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Bei einer "bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art, welche als Steig-, Fall Mimeindicker oder -Kocher bekannt ist, wird die Flüssigkeit,, die zu kochen ist, in eine Anzahl plattenförmiger paralleler Einheiten eingeleitet, wobei jede Einheit aus einer Gruppe von vier Platten besteht. Die Flüssigkeit tritt am·Boden oder Grunde eines plattenförmigen Elementes ein und steigt in diesen in Höhenriehtung unter gleichzeitigem Kochen der Flüssigkeit an, bis der obere Bereich oder das obere Ende des plattenförmigen Elementes erreicht ist. Am oberen Ende tritt die kochende Flüssigkeit durch eine Übertrittsöffnung und gelangt so in ein Fall-Element, in welchem eine Bewegung in Fallrichtung stattfindet, während welcher die Konzentration oder Verdiekung unter dem Einfluß des Koohvorganges fortschreitet. Das entstehende Gemisch aus Flüssigkeit und Dampf verläßt am Boden des.Fallplattenelementes dieEinheit und tritt in eine Führung oder Rohrleitung e Jn, durch welche- es einer Trennvorrichtung wie einem Zyklon zugeführt wird. Die Steig- und Fallplattenelemente sind durch weitere !Plattenelemente voneinander getrennt, denen Heizmittel, insbesondere Heizdampf zugeführt wird. Alle vier Platten sind unter Zwischenanordnung von Gummidichtungen aufeinandergesetzt. Alle aus Gruppen von vier solchen Platten gebildeten Einheiten der bekannten Vorrichtungen sind in Parallelschaltung mit der Zuführleitung für die zu behandelnde Flüssigkeit verbundene Wenn daher

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eine hohe Konzentration oder Eindickung erforderlich ist, wird es notwendig, einen Teil des Produktes durch Rtictozirkulation oder HickfÜhrung eingangsseitig wieder den Platteneinheiten zuzuleiten, um die sich durch die hohe Konzentration oder Eindickung ergebende niedrige Strömungsgeschwindigkeit zu kompensieren, bzw.auf das erforderliche Maß zu steigern. Dadurch ergeben sich aber die Nachteile, die· bereits genannt worden sind«

Um die erwünschte nötige Strömungsgeschwindigkeit des Produktes, über die Platten zu erhalten wird vorgeschlagen, die Anzahl der Platteneinheiten zu verringern, welche Dampf und hochkonzentriertes Produkt führen, indem von einer Parallel·- zu einer ReihenparallelanOrdnung der einzelnen Platteneinheiten oder Elemente übergangengn wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Platten oder eine Vorrichtung mit plattenförmigen Elementen zum Eindicken einer zugefiihrten flüssigkeit in zwei oder mehr Gruppen unterteilt wird, welche eine gemeinsame Dampfzuführeinrichtung aufweisen und in dem zur Trennung des anfallenden, aus einer Gruppe austretenden Produktes vor Eintritt in die nächste Gruppe eine Einrichtung vorgesehen wird, welche teilkonzentriertes oder vorkonzentri elites Produkt und Dampf voneinander scheidet.

Durch zwei Gruppen .von Platten wird die Strömungsgeschwindigkeit des Produktes pro riatteiieinheit im we s ent liehen verdoppelte 009850/1715

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Erfindüngsgemäß kennzeicTmet sich eine Torriciitung der einleitend genannten Art dadurch, daß der Plattensatz "mittels einer oder mehrerer ^wischenelemente in zwei oder mehr Plattengruppen unterteilt istund das oder die Zwischenelemente eine mit den HeizmittelzufuhrOffnungen der Plattengruppen fluchtende Öffnung aufweist, um alle Plattengruppen von nur einer förderleitung zu speisen und daß Mittel vorgesehen, sind, um das die Plattengruppen verlassende Produkt in Dampf- und Konzentrat zu trennen, während weitere Mittel dazu dienen, das aus einer Plattengruppe gewonnene Te!!"- oder Vorkonzentrat einer zweiten -Plattengruppe zur weiteren Eindickung zuzuleiten*

Normalerweise werden nur zwei Plattengruppen vorgesehen.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der neuen Vorrichtung sieht die Erfindung vor, daß jede Plattengruppe in eine Seihe paralleler Einheiten unterteilt ist, von denen jede einen in Steigrichtung und einen in Fallrichtung durchflossenen Durehatrömraum zum Kochen der FlUoalgkeik aufweist, wobei die in Bteigrichtuhg dut'chflosaene -Raum mit einer %xx£uhröffnung, der In Fall rich bung durch.fl ου u en e Raum -mit .-einer Ablei't öffnung und beide Räume ml beinander durch eine überbrlitsöffnung verbunden. Bind,

Vorteilhaft ist es, wenn ein Sumpf zum Austragen des zugeführten Konzentrates dient.-

Durch diese Ausgestaltung wird nur ein Zyklon für -jeden Eindicker oder Kocher «rforderlich·

Die erfindungsgemäß ausgebildete Verdichtung ist vornehmlich zu Zwecken zu verwenden, bei welchen hohe Konzentrationsverhältnisse erzielt werden sollen und wo die Strömungsgeschwindigkeit des Produktes pro Platteneinheit gering ist und normalerweise Rückzirkulation oder Rückführung des Produktes anzuwenden wäre. Bei hoher Konzentration steigt auch die Dichte und Viskosität des Produktes auf hohe Werte an, so daß eine sehr geringe Zerkleinerung des Konzentrates auftritt. Das hochkonzentrierte Produkt fällt daher auf den Boden der Dampfleitungen in den Platten und wird über diese im Sumpf des Zwischenelementes angesammelt und nicht in Form feiner Tröpfchen vom Dampf mitgeführt, wie das bei geringen Konzentrationen möglich ist. Somit wird auch der wesentliche Anteil des Konzentrates nicht zum Separator geführt. Die Wirksamkeit einer solchen Ausgestaltung der Vorrichtung hängt offensichtlich von der zufriedenstellenden Ansammlung des Produktes im Sumpf des Zwischeneleinentes ab» Versuche haben ergeben, daß bei hoher Dichte und hoher Viskosität des Konzentrates diese Ansammlung in zufriedenstellender Weise erfolgt und nur geringe Produktanteile mit dem Dampfstrom in den Hauptseparator bzw. das Hauptzyklon gelangen.

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Ein Ausgestaltungsbeispiel der neuen Vorrichtung ist in den Zeichnungen dargestellt.

Pig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der neuen Vorrichtung.

Pig. 2 zeigt Einzelheiten der in Pig. 1 wiedergegebenen Vorrichtung.

In Pig. 1 sind zwei Plattengruppen P1 und P;2 gezeigt, welche in einem· Rahmen aufgenommen sind. Der Rahmen weist ein Kopfstück H, ein Gegenelement P und ein Endstück E auf„ Die Platten der Plattengfuppen sind z"wi,\ chen dem Kopfstück H und dem Gegenelement P mittels Klemmstangen T zusammengepreßt. Sie werden von einer Oberschiene B und einer Bodenschien.e U zwischen dem Kopfstück und dem Endstück E gehalten. Die Zufuhr des zu behandelnden Produktes bzw. der Flüssigkeit erfolgte durch das Kopfstück H bei A. Die Anordnung der einzelnen Platten in jeder Gruppe ist im wesentlichen identisch mit der Anordnung der Platten, die bereits in der UIC Patentschrift 859,876 (Deutsehe Patentschrift 1 059 ?85) beschrieben ist.

Die blatten sind in Einheiten von vier Einzelplatten zusammengefaßte Die Platteneinheiten sind, parallel geschaltet und es weist jede Platteneinheit einen Durchströmraum mit ansteigendem Durchtritt des S.trömungsmediums und einen Durchs tr oin- oder Kochraum mit fallendem Durchströmmedium auf, wobei die beiden Steig- und FaI!räume durch eine tibertrittsöf fiiung miteinander verbunden sind,

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Ks ist üblich, daß die Platten Dampfeinlaßöffnungen ¥ und Dampf« und KönzentrataustrittsÖffnungen Z (siehe Fig. 2) aufweisen,, während ProduktzufUhröffnungen und Kondensataustrittsöffnungen zwar ebenfalls vorgesehen, in den Pig. jedoch nicht dargestellt sind. Eine Zwischen- oder Sammelplatte Gr (Zwischenelement) ist mit Öffnungen ausgerüstet, die mit den öffnungen ¥ und Z fluchten, jedoch die Zufuhröffnungen für das Produkt sperren.

Die zugeführte Flüssigkeit wird den Platten bei A zugeleitet und in der Plattengruppe Pl teilverdichtet oder eingedickt. Das Gemisch aus Dampf und vorkonzentrierter Flüssigkeit tritt in einen Separator oder ein Zyklon S ein. Hier wird der Dampf einer Leitung 7 zugeführt und das teilverdichtete oder eingedickte Konzentrat durch eine Pumpe Q abgezogen und der Plattengruppe P2 durch das Gegenelement F bei 0 zugeführt» Die zweite Stufe des Eindickungsvorganges vollzieht sich in der Plattengruppe P2 und das Endprodukt wird dem Separator S durch die Dampfströmung durch die öffnung Z zugeführt, wobei es in einen Sumpf D im Boden der.Zwischenplatte G fällte Dort wird es mittels einer 3?umpe oder anderer geeigneter Einrichtungen ab^kgezogen. Der Sumpf der Zwischen- oder Sammelplatte ist in geeigneter ¥eise geformt, um freien Raum für/den Durchtritt der Bodenschiene U des Rahmens zu schaffen.

•Es ist zu erkennen, daß das Produkt, anstatt gleichmäßig Über alle Gruppen der Platten P1 und P2 verteilt zu werden, wie dies ohne das Zwis dienelernent der Fall wäre, nunmehr bei der

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neuen besehr!ebenen Vorrichtung durch die Gegenwart des Zwischenelementes nacheinander durch beide. Plattengruppen Pl und P2 geführt wird, ,so daß die Plattengruppen Ϊ1 und P2 gewissermaßen in Reihe geschaltet sind und das Endprodukt nur über die Plattengruppen P2 verteilt werden muß* Pas hat zur Folge, daß die Strömungsgeschwindigkeit pro Platte nahezu verdoppelt wird.

Der konstruktive Aufbau der Zwischen- oder Sammelplatten oder des Zwischenelementes ist in Einzelheiten in Fig·2 wiedergegeben· Das Zwischenelement besteht aus einem in Höhenrichtung aufgehängtem Glied M , das aus geeignetem Werkstoff gegossen oder in anderer Weise hergestellt werden kann.Das Zwischenelement weist eine langgestreckte Öffnung X auf, welche den Eintritt von Dampf ermöglicht _r der durch das Kopfstück durch eine Dampfleitung % in die Plattengruppe P2 eintritt* Das hängende Glied M ist mit Rollen R ausgerüstet₅ die eine längsverschlebung auf der Oberschiene B des Rahmens gestatten. Am unteren Ende des hängenden Gliedes M ist ein kurzes Stück eines Führungsrohres Y-"'befestigt," das, wenn die Zwischenplatte zwischen den Plattengruppea. P1 und P2 eingeschaltet ist, einen feil des kontinuierlichen Dampfdurchs tr b'mraumes bildet, duräi

welchen das Konzentrat und der Dampf die Plattengruppen Pt und unc]/\

P2 verläßt in den Separator S"eintritt.- Diese Führungsrohrleitung ϊ kann aujä rostfreiem Stahl odar anderem korrosions- oder widerötamlfähigem Werkstoff gefertigt werden.

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Es weist einen Sumpf D auf, der in eine Entnahmeleitung J übergeht. Zu beiden Seiten der Zwischen- oder Sammelplatte sind "benachbarte Kochplatten K und ET vorgesehen „ Diese weisen Öffnungen Wl und W2 auf, welche mit der Öffnung X in der Zwischenplatte kommunizieren oder fluchten und sind außerdem mit Öffnungen Zl und Z2 ausgerüstet, die Dampföffnungen darstellen, welche mit der Rohrleitung Y fluchten, sobald Platten und Zwischenplatten zusammengefaßt sind. Das vom Dampf ausgetragene Endkonzentrat durchsetzt die Öffnung Z1 und fällt in den Sumpf D, der Rohrleitung Y, wo es durch die Rohrans oh lußver bindung J ausgetragen wird.

Es ist möglich, zwei oder mehrere der genannten Zwischenplatten anzuwenden, wenn es die erforderliche, zu erzielende Konzentration der Flüssigkeit notwendig macht, bzw. wenn es die einzuhaltende oder zu erzielende Mindestströmgeschwindigkeit des konzentrierten Produktes erfordert. -

Im Rahmen des Erfindungsgedankens können weitgehende Variationen der als Ausführungsbeispiel beschriebenen Vorrichtung vorgenommen werden. So ist es möglich, die Zufuhr der zu behandelnden Flüssigkeit bei O vorzunehmen und das vorkonzentrierte Produkt bei D abzuziehen und bei A wieder zuzuleiten. Damit sind zwar theoretisch gewisse Nachteile verbunden, da einige Anteile des Vorkonzentrates übertreten und den Sumpf D übergehen und mit dem Endkonzentrat

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vermischt werden unddort dessen Konzentration zu senken oder zu beeinträchtigen suehfcn.

Es ist aber außerdem auch' möglich, eine tJberwaohungsvorrichtung zur Überwachung des Produktstandes im rohrförmigen Grljß d Y anzuordnen, etwa im Sinne eines Wasserstandglases, so daß im Falle eines Versagens der Pumpe zum Ausziehen des Endproduktes durch die Rohrverbindung J und einem sich dadurch einstellenden Überfluten des Sumpfes D mit dem Endprodukt die Dampfzufuhr zum Verdampfer automatisch unterbrochen werden kann, ehe auch noch die Platten mit dem hochviskosen Konzentrat überflutet werden Und eine Situation eintritt, die zu gewissen Ablagerungen und Verkrustungen an den Kocher- oder Verdampferoberflächen führt.

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Claims

Ι» Vorrichtung zum Eindicken einer zugeführten Flüssigkeit, bei der ein Satz unter Zwischenschaltung von Dichtungen in einem Rahmen aneinanderliegender Platten abwechselnd aufeinanderfolgende Durchströmräume für eine Heizmittel und für die zu kochende Flüssigkeit bilden, die sich jeweils von Eintrittsöffnungen bis zu Austrittsöffnungen erstrecken,, die von fluchtenden Löchern in den Platten gebildet werden, dadurch gekennzeichnet , daß der Plattensatz mittels einer oder mehrerer Zwischenelemente in zwei oder mehr Plattengruppen unterteilt ist und das oder die Zwischenelemente eine ,mit den ^Heizmittelzufuhröffnungen der Plattengruppen fluchtende Öffnung aufweist, um alle Plattengruppen von nur einer Förderleitung zu speisen und daß Mittel vorgesehen sind, um das die Plattengruppen verlassende Produkt in Dampf- und Konzentrat zu trennen, während weitere Mittel dazu dienen, das aus einer Plattengruppe gewonnene Teil- oder Vorkonzentrat einer zweiten Plattengruppe zur weiteren Eindickung 'zuzuleiten«
2„ Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zwei, von nur einem Zwischenelement voneinander getrennte Plattengruppen vorgesehen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß jede Plattengruppe in eine

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Reihe paralleler Einheiten unterteilt ist, von denen Jede einen in Steigrichtung und einen in Fallriehtung durchflossenen DurOhatrömraum zum Kochen, der !"lüssigkeit aufweist, wobei der in Steigrichtung durchf lossene Baum mit einer Zufuhröffnung, der in Fallriehtung durchflossene Raum mit einer AMeitÖffnung und beide Räume miteinander durch eine .Übertrittsöffnung verbunden sind*
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und/oder 3 ,d a d. u r c h g e k e η η ze i c h η e t , daß das Zwischenelement eine mit den Rückführöffnungen für das Produkt (Dampf) der Plattengruppen fluchtende öffnung aufweist, welche die Zuleitung des Produktes

(Dampfes) zu einer einzigen gemeinsamen !Brenneinrichtung, wie einem Zyklon, gestattet und daß das Zwischenelement mit einem Sumpf ausgerüstet 1st* der zum Ausfällen des Hauptanteiles des Konzentrates dient, wenn das Dampfkönzentrat-Gemisch aus einer Plattengruppe durch die mit deren BUo kführöffnungen fluchtende Öffnung des Zwischenelementes strömt.

5· Vörriöhtung nach Anspruch 4 , d a d, .u ·ν ο h g e k e η η ζ e i c h η e t , daß der Sumpf zum Austragen des zugeführten Konzentrates dient*

6, Vorrichtung nach Anspruch 4 und/oder 5 » d a d u r ο h g e k β η η ζ θ ί q ϊι η Qt , daß der Sumpf mit einer Über-WÄChungs#iiii?ichfe zur l^berwaohung des Plüssigkelts~(Koiizentraf )-

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Standes und einer von dieser Überwachungseinrichtung be" tätigbaren Steuereinrichtung ausgerüstet ist, welche die Heizmittelzufuhr bei einer Überflutung des Sumpfes unterbricht.

ORIGINAL
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Leers e i t e