DE1619737B1

DE1619737B1 - Horizontal gelagerter Zentrifugal-Filmverdampfer für Hochvakuumbetrieb

Info

Publication number: DE1619737B1
Application number: DE19671619737
Authority: DE
Inventors: Shinichiro Terao; Tomoharu Ueda; Seizo Yabuta
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1966-07-05
Filing date: 1967-07-05
Publication date: 1971-01-07
Also published as: US3464478A; CH478394A; GB1139875A

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft einen horizontal dungsgemäßen Filmverdampfer die Fließrichtung des gelagerten Zentrifugal-Filmverdampfer für Hoch- Konzentrates in diesem Abschnitt derart verändert, vakuumbetrieb, welcher sich insbesondere für die daß das Konzentrat nicht in den Abschnitt zum AbVerarbeitung von hochviskosen Lösungen eignet. scheiden der Brüden gelangt, sondern praktisch voll-Horizontal gelagerte Zentrifugal-Filmverdampfer 5 ständig aus der Öffnung zum Austragen der Dickweisen gegenüber einem vertikal gelagerten Filmver- lauge entnommen werden kann. Durch die Vergrößedampfer den Vorteil auf, daß sich ein Endprodukt rung des Innendurchmessers des Abschnittes zum mit höherer Konzentration herstellen läßt. Die Abscheiden der Brüden und die Außenkühlung der üblichen horizontal gelagerten Zentrifugal-Filmver- Innenwand dieses Abschnittes wird weiterhin erreicht, dämpfer mit Gleichstrombetrieb weisen jedoch bei io daß sich in diesem Abschnitt die Geschwindigkeit der der industriellen Anwendung den schwerwiegenden Brüden wesentlich verringert, so daß der geringe mit Mangel auf, daß ein Konzentrat mit hoher Viskosität den Brüden noch mitgerissene Anteil des Konzenunter dem vorherrschenden Druck in den Abschnitt trates abgeschieden werden kann, während gleichfür das Abscheiden der Brüden einfließen und daß es zeitig der Brüden an der Oberfläche der gekühlten an der Innenwandung dieses Abschnittes haften- 15 Innenwand ohne wesentlichen Druckverlust konbleibt, ohne vollständig aus der Entnahmeöffnung für densiert.

das Konzentrat ausgetragen zu werden. Infolgedessen Infolge dieses Kondensierungseffektes kann auch

verstopft sich die Auslaßöffnung für die Brüden all- die Oberfläche des Kondensators für die aus diesem

mählich durch dieses Konzentrat, wodurch ein wei- Abschnitt abziehenden Brüden und damit der Druck-

terer Betrieb des Verdampfers unmöglich wird. Diese 20 verlust in dem Kondensator wesentlich verringert

unerwünschte Erscheinung tritt insbesondere dann werden, was sich sehr vorteilhaft für den Betrieb des

auf, wenn das Konzentrat eine Viskosität oberhalb Filmverdampfers im Hochvakuum auswirkt.

etwa 100 bis 300 Poise aufweist. Mittels des erfindungsgemäßen Filmverdampfers

Andererseits können die üblichen horizontal ge- ist es ohne weiteres möglich, Lösungen entsprechend

lagerten Zentrifugal-Filmverdampfer mit Gegen- 25 den Anforderungen der chemischen Industrie und der

strombetrieb nicht im industriellen Maßstab für die Nahrungsmittelindustrie bei einem absoluten Druck

Verarbeitung von hochviskosen Lösungen eingesetzt von 1 mm Hg oder darunter zu verarbeiten,

werden, weil ein wesentlicher Anteil der einzudamp- Die Erfindung wird nachstehend an Hand der bei-

fenden Lösung infolge der Druckverteilung über dem gefügten Zeichnungen näher erläutert. In diesen

Lösungsmittelfilm im Verdampfer bis in den Ab- 30 Zeichnungen bedeutet

schnitt für die Brüdenabscheidung mitgerissen wird; F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungs-

beispielsweise werden bei einem Konzentrat mit einer gemäßen Filmverdampfer,

Viskosität von 100 bis 300 Poise etwa 30°/o der zu- Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-A' von

geführten Lösung von den Dämpfen mitgenommen. FJg-I₅

Erfindungsgemäß ist es nun überraschenderweise 35 F i g, 3 eine perspektivische Darstellung eines prakmöglich, die Vorteile eines horizontal gelagerten tisch ringförmigen Einbaugliedes und
Zentrifugal-Filmverdampfers auch für die Verarbei- F i g. 4 eine perspektivische Darstellung eines praktung von hochviskosen Lösungen im Vakuumbetrieb tisch scheibenförmigen Nebelabscheiders,
beizubehalten, ohne daß jedoch die vorstehend er- Gemäß F i g. 1 weist die Verdampfertrommel 1 des wähnten Nachteile auftreten. Insbesondere wird ein 40 horizontalen Filmabscheiders eine Einlaßöffnung 2 Mitreißen des Konzentrates in den Abschnitt zum für das zu verdampfende Material auf, und sie ist von Abscheiden der Brüden praktisch ganz vermieden. einem Heizmantel 3 umgeben. Durch die Verdampfer-Der erfindungsgemäße horizontal gelagerte Zentri- trommel 1 hindurch erstreckt sich eine rotierende fugal-Filmverdampfer für Hochvakuumbetrieb be- Welle, welche mit radial angeordneten Flügeln 4 besteht aus einer mit Heizmantel versehenen Ver- 45 stückt ist. Die äußeren Enden dieser Radialflügel 4 dampfertrommel, einem Abschnitt zum Abscheiden erstrecken sich parallel zu der Innenwand der Verder Dicklauge und einem Abschnitt zum Abscheiden dampfertrommel 1, wobei ein geringer Zwischenraum der Brüden und ist dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der äußeren Kante der Flügel und der an die Verdampfertrommel anschließende und damit Innenwand vorhanden ist. Am vorderen Ende der in direkter Verbindung stehende, einen separaten 5° Verdampfertrommel 1 ist ein Abschnitt 5 zum Ab-Heizmantel aufweisende Abschnitt zum Abscheiden scheiden der Dicklauge (Konzentrat) angeordnet, der Dicklauge einen größeren Innendurchmesser als welcher mit der Verdampfertrommel in direkter Verdie Verdampfertrommel aufweist, wobei sich die bindung steht und dessen unteres Ende in der Öff-Seitenwände dieses Abschnittes kegelförmig nach nung 6 zum Austragen der Dicklauge mündet. Dieser unten verengen und in der Öffnung zum Austragen 55 Abschnitt zum Abseheiden der Dicklauge ist von der Dicklauge münden, daß der an den Abschnitt einem separaten Heizmantel 7 umgeben. An diesen anschließende Abschnitt zum Abscheiden der Brüden Abschnitt schließt sich ein weiterer Abschnitt 9 zum von einem Kühlmantel umgeben ist, gleichfalls einen Abscheiden der Brüden an, der eine obere Auslaßgrößeren Innendurchmesser als die Verdampfer- Öffnung 12 für die abziehenden Brüden und eine trommel aufweist und von dem Abschnitt durch ein 60 untere Auslaßöffnung 10 für das Kondensat aufweist, ringförmiges Einbauglied getrennt ist, daß sich ferner Dieser Abschnitt 9 zum Abscheiden der Brüden ist eine über die Länge der Verdampfertrommel mit von einem Kühlmantel 11 umgeben. Die Heizradial angeordneten Flügeln bestückte rotierende mantel 3,7 bzw. der Kühlmantel 11 werden unWelle durch diese Trommel sowie durch die beiden abhängig voneinander geregelt und in jedem Mantel Abschnitte erstreckt, wobei die äußeren Enden der 65 zirkuliert ein geeignetes Heiz- bzw. Kühlmedium mit Flügel noch etwas in den Abschnitt hineinragen. der erforderlichen Temperatur. Das Bezugszeichen 8 Durch die besondere Konstruktion des Abschnittes bezieht sich auf ein praktisch ringförmiges Einbauzum Abscheiden der Dicklauge wird bei dem erfin- glied, welches in F i g. 3 perspektivisch dargestellt ist.

Claims

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Mit den Bezugszeichen 13 sind die Wellendichtungen Innenwand des Abschnittes 9 zum Abscheiden der bezeichnet. Brüden vermieden. Um ein Vermischen des Konden-Bei dem Betrieb eines solchen Filmverdampfers sates mit dem Konzentrat zu verhindern, ist auf der wird die zu verarbeitende Lösung über die Einlaß- Welle 'hinter dem Abschnitt 5 ein praktisch ringöffnung 2 in die Verdampfertrommel 1 eingeführt, 5 förmiges Einbauglied 8 fest angeordnet. Falls der wo sie auf der Innenwand dieser Trommel einen Film Nebel schon im Abschnitt 5 gesammelt werden soll, bildet, durch die mit hoher Geschwindigkeit um- kann der in F i g. 4 perspektivisch dargestellte scheilaufenden Flügel 4 gerührt wird und sich in Richtung benförmige Nebelabscheider auf der rotierenden auf den Abschnitt 5 für die Abscheidung der Dick- Welle vor dem ringförmigen Einbauglied 8 fest anlauge fortbewegt, wobei die Verdampfung stattfindet. io geordnet werden. Durch Regulierung der Temperatur Es wurde bereits vorstehend darauf hingewiesen, des Kühlmediums im Kühlmantel 11 läßt sich die daß die besondere Konstruktion des Abschnittes 5 Menge des abgeschiedenen Kondensates innerhalb für das Abscheiden der Dicklauge ein wesentliches eines weiten Bereiches einstellen. Infolge des Kon-Merkmal der Erfindung darstellt. Wie sich aus F i g. 1 densationsvorganges in dem Abschnitt 9 zum Abergibt, ist der Innendurchmesser dieses Abschnittes 5 15 scheiden der Brüden läßt sich die Belastung des größer als der Innendurchmesser der Verdampfer- Kondensators und demgemäß der Druckverlust in trommel 1. Wie weiterhin aus F i g. 2 ersichtlich ist, diesem Kondensator wesentlich herabsetzen,
verengen sich die Seitenwände dieses Abschnittes 5 Die beiden Abschnitte 5 und 9 weisen vorzugskegelförmig nach unten und münden schließlich in weise den gleichen Durchmesser auf.
der Öffnung 6 zum Austragen der Dicklauge. Die 20

vorderen Enden der Flügel 4 auf der rotierenden Ausiuhrungsbeispiel
^ Welle ragen noch etwas in den Abschnitt 5 hinein. Der verwendete Filmverdampfer hat eine beheiz- ψ Auf diese Weise wird erreicht, daß die sich axial auf bare Oberfläche von 0,1 m². Der Innendurchmesser der Wand der Verdampfertrommel 1 vorwärts der Verdampfertrommel 1 beträgt an der Zufühbewegende hochviskose Dicklauge beim Erreichen 25 rungsseite der Beschickung 155 mm und auf der des Abschnittes 5 mit vergrößertem Durchmesser in Seite des Abschnittes 5 für das Abscheiden der Dickvertikaler Richtung längs der Innenwand dieses Ab- lauge 130 mm. Die Verdampfertrommel hat eine schnittes abfließt, wobei diese Fließrichtung in F i g. 1 Länge von 265 mm. Die äußeren Enden der Flügel durch einen Pfeil angedeutet ist. Diese Änderung der auf der rotierenden Welle ragen auf etwa 20 mm in Bewegungsrichtung beruht auf den Zentrifugalkräften, 30 den Abschnitt zum Abscheiden der Dicklauge hinein, welche sich unter der Einwirkung der Wellenflügel 4 Dieser Abschnitt 5 hat einen Innendurchmesser von entwickeln. Die Geschwindigkeit des radial von der 250 mm und mündet in eine Auslaßöffnung 6 mit Welle abfließenden hochviskosen Konzentrates wird einem Durchmesser von 70 mm. Der Abschnitt zum infolge der viskosen Reibungskräfte zwischen der Abscheiden der Brüden weist eine obere Auslaß-Flüssigkeit und der Wand des Abschnittes 5 allmäh- 35 öffnung 12 mit einem Durchmesser von 100 mm und lieh verringert, wobei auch das Gewicht des Konzen- eine untere Auslaßöffnung 10 für das Kondensat mit trates selbst eine Rolle spielt. Die Geschwindigkeits- einem Durchmesser von 40 mm auf.
komponente in einer Richtung radial zu der rotieren- Unter Verwendung dieses Filmverdampfers wird den Welle sinkt auf Null ab, bevor das Konzentrat eine Lösung mit einer Dichte von 1,1 bis 1,3 und die den Umfang begrenzende Wand dieses Ab- 40 einer Viskosität von Ibis 10 Poise verarbeitet, welche schnittes senkrecht zu der rotierenden Welle erreicht etwa 70 bis 80 % an verdampfbaren Stoffen enthält, hat. Infolgedessen beginnt das hochviskose Konzen- Sie wird in den Verdampfer mit einer Geschwindigtrat unter der Einwirkung der Schwerkraft nach unten keit von 10 bis 20 kg/h eingeführt. Die Temperatur } entlang der Wand des Abschnittes 5 abzufließen und des Heizmantels 3 für die Verdampfertrommel wird wird am unteren Ende dieses Abschnittes über die 45 auf 200 bis 270⁰C gehalten, die Temperatur des Öffnung 6 ausgetragen. Wie sich aus den punktierten Heizmantels 7 für den Abschnitt 5 wird auf 150 bis Linien in F i g. 2 ergibt, wird dabei nur der Abschnitt 200⁰C gehalten, und die Temperatur des Kühlder Wand in der Nähe und unterhalb der rotierenden mantels 11 für den Abschnitt 9 wird auf 30 bis Welle durch das Konzentrat benetzt, was bedeutet, 100° C gehalten. In dem Filmverdampfer wird ein daß das Konzentrat nicht bis zu demjenigen Wandteil so Vakuum von 0,3 bis 1,0 mm Hg aufrechterhalten, hingelangt, welcher sich parallel zu der rotierenden Der Verdampfer wird 100 Stunden lang in Betrieb Welle erstreckt. Auf diese Weise wird ein Eindringen gehalten. Auf diese Weise wird ohne jede Schwierigdes Konzentrates in den anschließenden Abschnitt keiten ein Konzentrat (Dicklauge) mit einer Viskozum Abscheiden der Brüden vermieden. sität von 100 bis 500 Poise erhalten, welches nur Ein weiteres charakteristisches Merkmal des erfin- 55 noch 1 bis 5% an verdampfbaren Bestandteilen entdungsgemäßen Filmverdampfers besteht in der be- hält. Während des Betriebes läßt sich das Kondensatsonderen Konstruktion des Abschnittes 9 zum Ab- verhältnis im Abschnitt 9 zum Kondensator durch scheiden der Brüden. Da innerhalb dieses Abschnittes entsprechende Regelung der Temperatur des Kühldie Geschwindigkeit der Brüden stark absinkt, fällt mantels im Bereich von 1 bis 10 variieren,
der aus der Verdampfertrommel 1 abfließende Nebel 6° .
des Konzentrates unter dem Einfluß der Schwerkraft Patentansprüche:
in dem Abschnitt 5 mit vergrößertem Durchmesser 1. Horizontal gelagerter Zentrifugal-Filmver- und in dem Abschnitt 9 nach unten. Andererseits dämpfer für Hochvakuumbetrieb, bestehend aus wird der Brüden auf der gekühlten Innenwand des einer mit Heizmantel versehenen Verdampfer-Abschnittes 9 kondensiert und löst dabei die Nebel- 65 trommel, einem Abschnitt zum Abscheiden der tröpfchen auf, welche sich auf der Wandoberfläche Dicklauge und einem Abschnitt zum Abscheiden infolge der Schwerkraft abgesetzt haben. Auf diese der Brüden, dadurch gekennzeichnet, Weise wird ein Anhaften des Konzentrates auf der daß der an die Verdampfertrommel (1) an-

schließende und damit in direkter Verbindung stehende, einen separaten Heizmantel (7) aufweisende Abschnitt (5) zum Abscheiden der Dicklauge einen größeren Innendurchmesser als die Verdampfertrommel (1) aufweist, wobei sich die Seitenwände dieses Abschnittes kegelförmig nach unten verengen und in der Öffnung (6) zum Austragen der Dicklauge münden, daß der an den Abschnitt (5) anschließende Abschnitt (9) zum Abscheiden der Brüden von einem Kühlmantel (11) umgeben ist, gleichfalls einen größeren Innendurchmesser als die Verdampfertrommel (1) aufweist und von dem Abschnitt (5) durch ein ringförmiges Einbauglied (8) getrennt ist, daß sich ferner eine über die Länge der Verdampfertrommel (1) mit radial angeordneten Flügeln (4) bestückte rotierende Welle durch diese Trommel sowie durch die beiden Abschnitte (5,9) erstreckt, wobei die äußeren Enden der Flügel (4) noch etwas in den Abschnitt (5) hineinragen.
2. Filmverdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Abschnitt (5) auf der Welle vor dem ringförmigen Einbauglied (8) ein vorzugsweise scheibenförmiger Nebelabscheider (F i g. 4) fest angeordnet ist.
3. Filmverdampfer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (9) eine untere Auslaßöffnung (10) für das Kondensat und eine obere Auslaßöffnung (12) für die abziehenden Brüden aufweist.
4. Filmverdampfer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (5) und (9) praktisch den gleichen Innendurchmesser aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen