DE2219650C2

DE2219650C2 - Fallstromverdampfer

Info

Publication number: DE2219650C2
Application number: DE2219650A
Authority: DE
Inventors: Esko Ensio Helsinki Huhta-Koivisto; Risto Väinö Juhani Luoma Saari
Original assignee: Individual
Current assignee: Santasalo Sohlberg Oy AB
Priority date: 1971-04-22
Filing date: 1972-04-21
Publication date: 1983-05-11
Also published as: FI47083C; DK137066B; DK137066C; GB1353444A; ATA355972A; SE390378B; AT325577B; US3875017A; FI47083B; DE2219650A1; IT954227B

Description

25

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fallstromverdampfer zum Destillieren von f lüssigkeiten gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Aus der DE-GMS 17 19 390 oder aus der DE-AS II 30 413 Ist ein Fallstromverdampfer der Im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art bekannt. Bei den daraus bekanntgewordenen Fallstromvcrdampfern ist der Zentrifugalabscheider f.Jr Abs·: '.leidung von Dampf und Flüssigkeit sowohl zur Crob- als auch zur Felnabschei-· dung bestimmt, so daß keine ein andfrele Trennung von Grob- und Feinabscheidung vorhanden Ist. Durch diesen Mischzustand bei der Zentrlfugalabscheidung leidet der Trennungswirkungsgrad, so daß ohne eine apparatetechnischen Mehraufwand keine ausreichende Destillation der zu behandelnden Flüssigkeit gewährleistet Ist. Durch einen solchen apparatetechnischen Mehraufwand leidet aber die Wirtschaftlichkeit des Destillationsverfahrens ganz allgemein, da relativ hohe Anlagenkosten in kauf genommen werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fall- *⁵ Stromverdampfer der gattungsgemäßen Art hinsichtlich der Dampf/FlOsslgkelts-Zentrlfugalabscheldung unter Erzielung eines möglichst kompakten Aufbaus eines solchen Fallstromverdampfers zu verbessern.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch den ^x kennzeichnenden TeIi des Patentanspruchs gelöst.

Bei dem erflndungsgemäßen Fallstromverdampfer erfolgt eine Grobabscheldung Im unteren Teil des Behälters selbsttätig und der nach der Erfindung vorgesehene Zentrifugalabscheider, dessen spiralförmiger Strömungskanal am Außenumfang Öffnungen aufweist, die In einen den Strömungskanal umgebenden, an seinen oberen Enden geschlossenen Raum münden, dient im wesentlichen hauptsächlich der Feinabscheidung, insbesondere von In dem Dampf mitgeführten Flüssigkelts- ^M tröpfchen. Durch diese funktionell und räumliche Trennung von Fein- und Grobabscheidung wird der Trennungswirkungsgrad beim Fallstromverdampfer nach der Erfindung wirksam verbessert. Da beide Abscheidezonen, d. h. sowohl die Zone für die Grob- als auch für die Feinabscheidung, räumlich getrennt, aber In ein und demselben Behälter untergebracht sind, ergibt sich eine äußerst gedrängte Bauwelse des Fallstromverdampfers mit der erfindungsgemäßen Auslegung, Durch diese wirksamere Trennung von Dampf und Flüssigkeit beim erfindungsgemäßen Fallstromverdampfer wird eine effektivere Destillation der zu behandelnden Flüssigkeit erreicht, ohne daß höhere Anlagekosten entstehen. Demzufolge ist auch die Destillation unter Verwendung des erfindungsgemäßen Fallstromverdampfers äußerst wirtschaftlich.

Aus der DE-PS 8 70 243 ist es bekannt, zvr Tröpfchenabscheidung aus gasförmigen Medien einen spiralförmig verlaufenden Strömungskanal vorzusehen, längs dem starke Zentrifugalkräfte auftreten, durch die die Tröpfchen nach außen geschleudert werden. Hieraus ist demnach die Tröpfchermbscheidung unter Verwendung von Zentrifugalkräften aus Gasen an sich bekannt. Hierbei handelt es sich aber um eine speziell nur zur Tröpfchenabscheidung aus Gasen bestimmten Anwendung, während eine Grobabscheldung bei diesem Anwendungsfall nicht erwähnt ist.

Beim erfindungsgemäßen Fallstromverdampfer hingegen wird zwar dieses Prinzip der Tropfenabscheidung durch die Zentrifugalkräfte angewandt; jedoch ist es baulich in einem Verdampfer zur Destillation von Flüssigkeiten vereint und ermöglicht hierdurch eine gedrängte Bauweise eines zur Destillation bestimmten Verdampfers mit äußerst günstigem Abscheidegrad.

Insbesondere Jst der erfindungsgemäße Fallstromverdampfer zur Verwendung beim Destillieren von Meerwasser oder zur Gewinnung von destilliertem Wasser, wie z. B. in der Pharmakologie, geeignet.

Die Erfindung wird nachstehend an Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

Fig. I eine schematische Vertikalschnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Fallstromverdampfers, und

Fig. 2 eine schematische Vertikalschnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Fallstromverdampfers.

In Fig. 1 ist ein Fallstromverrfampfer gezeigt, der beispielsweise für eine Destillationsphase bei mehreren aufeinanderfolgenden Destlliatlonsstufen bestimmt ist. In einem senkrecht angeordneten Behälter, dessen Wandung mit 79 bezeichnet ist. Ist ein vertikales Verdampferrohr 70 angeordnet. In welches der Dampf von der vorhergehenden Destillationsphase einströmt. Im Innern des Verdampferrohrs 70 befindet sich ein Kondensator 72. Ein Teil des Dampfes kondensiert Im Kondensator 72 und ein Teil an der Innenfläche des Verdampferrohrs 70. Das Kondensat sammelt sich am Boden des Verdampferrohrs 70 und geht über ein Austrittsrohr 86 zum nächsten Verdampfer in der nächsten Destillationsstufe. Das Wasser aus der vorhergehenden Destillationsstufe gelangt über ein Eintrittsrohr 74 in einen Wärmeaustauscher 75, wo es sich In Wärmeaustausch mit dem verdampften Wasser abkühlt, und steigt in einem Rohr 73 in einen ringförmigen Raum 71, der das obere Ende des Verdampferrohrs 70 umgibt. Von hier strömt das Wasser durch einen schmalen Spalt 84 längs der Außenfläche des Verdampferrohrs 70 nach unten und bildet einen dünnen Wasserfilm als Flüssigkeitsfilm. Wenn der Dampf auf der Innenfläche des Verdampferrohrs 70 kondensiert, gibt er Wärme an das an der Außenfläche fließende Wasser ab, so daß ein Teil davon verdampft. Die hierbei erzeugten Dampfblasen auf der Außenfläche des Verdampferrohrs 70 bewirken eine starke Turbulenz und verbesserten Wärmeaustausch. Gleichzeitig lösen sich aber auch Wassertropfen von der Außenfläche des Verdampferrohrs 70. An der Innenfläche eines Mantelrohrs

77, das das Verdampferrohr 70 umgibt, sind Strömungshindernlsse 78 angebracht, die die zum Mantelrohr 77 geschleuderten Wassertropfen auf die Außenfläche des Verdampferrohrs 70 zurücklelten. Die Strömungshindernisse 78 sind derart ausgebildet, daß sie sich jeweils um einen Abschnitt des Umfangs des Mantelrohrs 77 erstrecken. Somit geht der In dem Ringraum zwischen dem Verdampferrohr 70 und dem Mantelrohr 77 abwärtsströmende Dampf unbehindert durch. Am unteren Ende des Verdampfenohrs 70 tritt das Wasser noch In Wärmeaustausch In einem Wärmeaustauscher 76, In dem Kondensat von der vorangegangenen Destillationsstufe fließt. Am Boden des Verdampfers fließt das Wasser über das Rohr 85 zur nächsten Destillatlonsstufe ab.

Der bei der Destillationsphase freigesetzte Dampf steigt in dem Ringraum zwischen dem Mantelrohr 77 und der Wandung des zylindrischen Behälters des Fallstromverdampfers nach oben und muß durch einen spiralförmigen Strömungskanal 80 nach oben gehen. In diesem spiralförmigen Strömungskanal 80 nach oben gehen. In diesem spiralförmigen Strömungskanal 80 hat der Dampf eine hohe Geschwindigkeit, so daß sich die Beschleunigung in radialer Richtung ohne weiteres auf ein Mehrhundertfaches der Schwerkraftbeschlcunlgung beläuft. Von dem Dampf möglicherweise mitgeführte Wassertropfen werden durch kleine Öffnungen 81 hindurch in einen den Strömungskanal 80 umgebenden und an seinen oberen Enden geschlossenen ringförmigen Raum 82 geschleudert. Von dort bewegen sie sich nach unten zurück. Der so von den Wassertropfen befreite Dampf steigt welter hoch und tritt über ein Abzugsrohr 83 am oberen Ende des Behälters zur nachfolgenden Destillationsstufe aus.

Die In Fig. 2 gezeigte Bauweise des Fallstromverdampfers ist für verhältnismäßig kleine Destillationsanlagen zweckmäßig. Bei größeren Destillationsanlagen ist es möglich, In jeder Destillatlonsstufe mehrere Verdampfer 70 vorzusehen, die eine gemeinsame beltförmlge Wasservorlage 71 haben, Dabei ist jedes Verdampferrohr 70 von einem gesonderten Ringraum umgeben. Der als Tropfenabscheider dienende spiralförmige Strömungskanal 80 Ist zweckmäßigerweise für alle Verdampferrohre 70 gemeinsam.

Bei einer weiteren für Großanlagen bestimmten Bauart eines Fallstromverdampfers nach F i g. 2 enthält der zylinderische Behälter, dessen Wandung mit 79 bezeichnet lsi, mehrere zum Wärmeaustausch dienende Rohre 87, auf deren Innenfläche das zu destillierende Wasser unter Verdampfen abwärts fließt und an deren Außenfläche der von der vorangehenden Destillationsphase kommende Dampf kondensiert. Das Gemisch von Wasser und Dampf tritt aus den unteren Enden der Rohre 87 aus und sammelt sich am Boden des Behälters. Von dort steigt der Dampf in dem als Tropfenabscheider dienenden spiralförmigen Strömungskanal 80 nach oben. Das Wasser fließt über das Rohr 85 zur nächsten Destillationsstufe. Der als Tropfenabscheide^r dienende spiralförmige Strömungskana! 80 1st zweckm;'ßigerweise für alle Rohre 87 gemeinsam im Ringraum zwiscnen dem Mantel 88 des Verdampferrohrsystems und der Wandung 79 des zylindrischen Behälters angeordnet. Der Kondenstor 72 ist hierbei z. B. durch einen U-förmigen, im Innenraum des Mantelrohrs 80 angeordneten Wärmetauscher 89 ersetzbar. Das Wasser gelangt in die Rohre 87 von einer gemeinsamen bettförmigen Wasservorlage 90 über Düsen 91. Im Verhältnis zu dem in den Rohren 87 herrschenden Druck ist das Wasser im überhitzten Zustand, so daß ein Teil verdampft und sich ein Flüssigkeltsfilm auf der Rohraußenfläche bildet. Das in die erste Destillationsstufe einfließende Wasser wird z. B. mit Hilfe des oben genannten U-förmigen Wärmetauschers 89 in Verbindung mit Heißdampf überhitzt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Fallstromverdampfer zum Destillleren von Flüssigkeiten, bestehend aus einem senkrecht angeordneten zylindrischen Behalter, In dem ein außen- oder Innensei Ug behelzNres Verdampferrohr oder -rohrsystem angeordnet ist, dessen Innen- bzw. Außenfläche zur Erzeugung eines Flüssigkeitsfilmes bestimmt ist, einem DamplVFlOssIgkeltZentrifugalabschelder In Form eines spiralförmigen Strömungskanals und einem Dampfabzugsrohr am oberen Ende des Behälters, dadurch gekennzeichnet, daß der spiralförmige Strömungskanal (80) Im Ringraum zwischen einem das Verdampferrohr bzw. -rohrsystem umgebenden Mantelrohr (77, 88) und der Wandung (79) des zylindrischen Behälters angeordnet ist und der spiralförmige Strömungskanal am Außenumfang mit Öffnungen (81) versehen Ist, die in einen den Strömungskanal umgebenden, an seinen oberen Enden geschlos- senen Raum (82) münden.