DE2315835B2 - Kontinuierlich arbeitender verdampfungs-kristallisations-apparat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen kontinuierlich arbeitenden Verdampfungs-Kristallisations-Apparat, mit einem geschlossenen zylindrischen Kessel mit vertikaler Achse, dessen unterer Teil durch radiale Trennwände in mehrere, nach oben offene, mit einer ungesättigten Lösung des zu kristallisierenden Produkts gespeiste Abteilungen aufgeteilt ist, wobei aufeinanderfolgende Abteilungen, mit Ausnahme der letzten Abteilung und der unmittelbar auf diese folgenden Abteilung, durch öffnungen in den Trennwänden miteinander in Verbindung stehen.

Ein derartiger Apparat wird in der DT-AS 16 19 806 beschrieben. Bei diesem Apparat führt von einer Quelle für die ungesättigte Lösung je eine getrennte Speiseleitung zu jeder Abteilung, und in jeder Speiseleitung ist ein Steuerschieber angeordnet, der von einem Regelsystern so gesteuert wird, daß jede Abteilung kontinuierlich die erforderliche Lösungsmenge erhält. Es handelt sich hierbei um ein kompliziertes und aufwendiges Zuspeisesystem.

Bei diesem bekannten Apparat ist auch eine Spülung für die Abteilungswänue vorgesehen, die eine Vielzahl von ortsfesten und nahe den Abteilungswänden angeordneten Bespülungselementen aufweist, die jeweils über Leitungen mit einem rotierenden Verteiler verbunden sind, der seinerseits über die Speiseleitung mit der Lösungsquelle verbunden ist. Der Verteiler führt die ihm kontinuierlich zufließende Lösung aufeinanderfolgend den Bespülungselementen zu. Diese Spülung ist ebenfalls aufwendig und kompliziert. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Appaiat zu schaffen, bei dem die bemessene Speisung der Abteilungen und die Spülung der Abteilungswände mit einfachsten Mitteln durchgeführt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine der Speisung aller Abteilungen mit der Lösung dienende Zuflußröhre oder -rampe oberhalb der Trennwände rotierend mit der vertikalen Kesselachse als Drehachse angeordnet ist, welche im Zuge jedes Umlaufs aufeinanderfolgend über alle Abteilungen hinweg wandert und jeder Abteilung unter Bespülung der Innenwand des Kessels und der Trennwände die Lösung zuführt, und daß zur Einstellung des in jede Abteilung gelangenden Anteils der während eines Umlaufs zugeführten Lösung am oberen Teil der Trennwände bewegbare, den Querschnitt der oberen öffnungen der Abteilungen bestimmende Klappen angeordnet sind.

In vorteilhafter Weise ist es nicht mehr erforderlich, eine Vielzahl von Speiseleitungen mit Steuerventilen vorzusehen. Auch ist eine getrennte, aus vielen Bauelementen bestehende Spülung nicht mehr nötig. Es ist nur ein einziges rotierendes Zuflußrohr vorgesehen, welches gleichzeitig zuspeist und spült, wobei die Zuspeisung durch ein einfaches, nicht störanfälliges Klappensystem gesteuert wird.

Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kristallisations-Apparat,

F i g. 2 einen Querschnitt durch den Apparat nacr Fig. 1.

Fig.3 eine schematische Abwicklung des Apparate:

nach Fi g. 1,

F i g. 4 einen Vertikalschnitt durch eine abgeändert* Ausführungsform und

F i g. 5 einen Querschnitt durch den Apparat nacl F ig. 4.

b5 Der in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Apparat weis einen zylindrischen Kessel 10 mit vertikaler Achse au der an seinen Enden durch konische Abdeckungen 1 und 14 verschlossen ist.

Der Kessel ist durch vertikale und radiale Trennwände 15. die sich vom Boden des Kessels bis zu etwa zwei Drittel seiner Höhe erstrecken, in acht Abteilungen 0 bis 7 unterteilt. Die Trennwände sind an der Kesselwand und an einem zentralen Stab 16 befestigt.

Die Trennwände tragen an ihrem oberen Ende dreieckige Klappen 18, die am oberen Ende ^er Trennwände um eine horizontale Achse 20 geschwenkt werden können. Durch eine nicht gezeigte, von außen zugängliche Einrichtung kann die Neigung der Klappen geändert und in der gewählten Lage fixiert werden. Jede Klappe hat die Form eines gleichschenkeligen Dreiecks, dessen der Kesselachse benachbarte Spitze einen Winkel bildet, der kleiner als die oder gleich der Hälfte des kleinsten der Winkel ist, die von der die Klappe tragenden Trennwand und den beiden benachbarten Trennwänden gebildet werden. Durch diese Ausbildung werden die Bewegungen der Klappe nicht durch die benachbarten Klappen behindert.

Der Rauminhalt der durch die Trennwände 15 abgegrenzten Abteilungen 1 bis 7 vergrößert sich gleichmäßig von Abteilung 1 bis zur Abteilung 7. In diesen Abteilungen erfolgt die Kristallisation, während Abteilung 0 zum Eindicken der Lösung dient. Die in Strömungsrichtung letzte Abteilung 7 ist mit einem Auslaßrohrstutzen 24 versehen.

Jede Abteilung steht mit den benachbarten Abteilungen durch Öffnungen 28 in den Trennwänden 15 in Verbindung, mit Ausnahme der Abteilungen 0 und 7, die nicht miteinander verbunden sind.

Im unteren Teil des Kessels ist ein im Querschnitt kreisförmiges Bündel 30 von Heizelementen angeordnet. Zwischen dem Umfang des Bündels und der Kesselwand ist ein ringförmiger Zwischenraum vorhanden. Das Bündel kann aus Rohren oder radialen oder· kreisförmigen Platten bestehen.

Es können auch für jede Abteilung Einzelbündel vorgesehen werden oder Bündel mit verschiedener Ausführung für mehrere Abteilungen. Insbesondere kann in Abteilung 0 und in der ersten Abteilung oder in den ersten Abteilungen ein Bündel verwendet werden, dessen Elemente enger nebeneinander angeordnet sind, denn die in diesen Abteilungen zirkulierende Lösung ist wenig konzentriert und relativ dünnflüssig.

Im oberen Teil des Kessels ist ein Zuflußrohr oder eine Zuflußrampe 32 angeordnet, das oder die um die Kesselachse rotiert. Das Zuflußrohr 32 wird durch einen Getriebemotor oder eine andere Vorrichtung mit konstanter, aber änderbarer Geschwindigkeit gedreht. Über eine Drehkupplung ist das Zuflußrohi an eine nicht dargestellte Speiseleitung angeschlossen.

Die Austrittsöffnungen des Zuflußrohres sind so angeordnet, daß die Austrittsstrahlen gegen die Trennwände und die Kesselwand gerichtet sind. Das Zuflußrohr kann auch mit Düsen ausgerüstet sein, die Austrittsstrahlen von geeigneter Form und Richtung erzeugen.

Das Zuflußrohr 32 ist gegenüber der Horizontalen geneigt, und dessen Neigung ist gleich der des oberen Randes der Klappen, wenn diese senkrecht stehen. Sie könnte auch anders geneigt oder horizontal angeordnet sein.

Der untere Teil des Kessels kann von einem Mantel 33 umgeben sein, in dem eine Heizflüssigkeit zirkuliert.

Im Betrieb wird die ungesättigte Lösung des zu kristallisierenden Produktes nach und nach und periodisch durch das sich drehende Zuflußrohr allen Abteilungen zugeleitet. In der Abteilung 0 ist die Lösung durch Verdampfen eines Teiles der Lösung durch Einwirkung der durch das Heizbündel zugeführten Wärme bis zur Übersättigung konzentriert. Die konzentrierte Lösung wird der Abteilung 1 zugeführt,

der außerdem Kristallkeime oder eine konzentrierte Lösung mit ungelösten Kristallen zugeführt wird. Die auf diese Weise gebildete Mischung durchfließt alle Abteilungen und wird schließlich aus der Abteilung 7 über den Auslaßrohrstutzen 24 abgezogen.

ιυ Die durch das Zuflußrohr 32 in jede Abteilung geleitete Lösungsmenge muß geregelt werden, um das Volumen des verdampften Lösungsmittels auszugleichen, damit der Sollwert der Übersättigung der Lösung erhalten bleibt. Diese Regelung wird mit Hilfe der Klappen 18 durchgeführt, deren Neigung variiert werden kann, so daß sich der Querschnitt der oberen Öffnung der Abteilungen ändert, wie es in F i g. 3 dargestellt ist. Da die Menge der Lösung, die bei jeder Umdrehung des Zuflußrohres in jede Abteilung geleitet wird, vom Querschnitt der oberen öffnung der Abteilung abhängt, kann die Verteilung der vom Zuflußrohr 32 bei jeder Umdrehung abgegebenen Gesamtmenge mit Hilfe der Klappen 18 verändert werden.

Ein bei kontinuierlich arbeitenden Verdampfungs-Kristallisations-Apparaten bekanntes Regelsystem kann dafür eingesetzt werden, die Zufuhrmenge des Zuflußrohres in Abhängigkeit von der verbrauchten Heizdampfmenge oder von der Konzentration der zugeführten Lösung oder von besonderen Eigenschaften des Produktes in einer Abteilung oder bei seinem Austritt zu regeln. Anstatt die Zufuhrmenge des Zuflußrohres zu regeln, kann auch die Menge oder der Druck des Heizdampfes in bekannter Weise geregelt werden.

Eine an die Speiseleitung für die ungesättigte Lösung angeschlossene Leitung 38 ermöglicht die Zufuhr einer Zusatzmenge in die Abteilung 7. Durch eine auf einen Schieber 39 einwirkende, in der Leitung 38 angeordnete Regeleinrichtung kann diese Zusatzmenge in Abhängigkeit von der Dichte, der Viskosität oder einer anderen Kenngröße des aus der Abteilung 7 abgezogenen Produktes automatisch geregelt werden, um diese Größe auf einem Sollwert zu halten. Die Leitung 38 kann an ein in der Abteilung 7 an einer Trennwand oder an der Kesselwand oberhalb des Spiegels der Lösung angeordnetes Berieselungsrohr angeschlossen werden.

In bestimmten Fällen kann anderen Abteilungen eine Zusatzmenge zugeführt werden.

Die von dem Zuflußrohr 32 auf die Trennwände und die Kesselwand gespritzte Lösung bildet auf diesen Wänden einen Flüssigkeitsfilm, der die dort festgesetzten Kristalle auflöst.

Die Drehgeschwindigkeit des Zuflußrohres wird so gewählt, daß ein wirksames Abwaschen der Trennwände und der Kesselwand sichergestellt ist.

Der im Apparat erzeugte Dampf wird über einen an eine Unterdruckquelle angeschlossenen Abzugsstutzen 34 ibgesaugt.

Der Druck des Heizdampfes und die Größe des Unterdruckes können, wie bei allen Kristallisation- Apparaten, eingestellt werden.

Die Lösung kann in einem getrennten Apparat eingedickt werden. In diesem Falle käme die Abteilung 0 in Fortfall, und die konzentrierte Lösung und die Kristallkeime oder die Lösung mit ungelösten Kristallen werden der ersten Abteilung zugeführt werden.

Die F i g. 4 und 5 zeigen einen Apparat, der sich vom

Apparat der Fig. 1 bis 3 nur durch bauliche Details unterscheidet; die Trennwände 15' sind in gleichen Abständen angeordnet, und die sechs Abteilungen haben dieselben Volumina.

Andererseits ist das ringförmige Bündel aus Heizelementen an der Kesselwand befestigt, und zwischen der Innenwand dieses Bündels und dem zentralen Stab 16' ist ein zentraler Raum geschaffen. Das Heizelementbündel besteht aus hohlen, vertikalen und radial angeordneten Platten, wobei lange Platten 40 mit kurzen Platten 42 abwechseln, um die Wärmeaustauschfläche zu vergrößern.

Die Platten jeder Abteilung werden unter Zwischenschaltung eines Dampfkastens 44 gespeist, so daß die Heizung jeder Abteilung einzeln eingestellt werden kann.

Die Heizelemente können auch als konzentrische, kreisförmige Platten ausgebildet sein oder aus einem Rohrbündel bekannter Bauart bestehen.

Die Form des Kessels, sein Aufbau und die Anordnung der Heizbündel können weitgehend modifiziert werden, insbesondere könnten für diesen Apparat bereits ausgeführte oder vorgeschlagene Bauarten und Anordnungen für nicht kontinuierlich arbeitende Siedekessel übernommen werden.

Die Erfindung ist für die Kristallisation eines in einem verdampfbaren Lösungsmittel aufgelösten Produktes anwendbar, insbesondere, aber nicht ausschließlich, für die Herstellung von Zuckerkristallen aus Zuckersaft.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Kontinuierlich arbeitender Verdampfung .ristallisationsapparat, mit einem geschlossenen zylindrischen Kessel mit vertikaler Achse, dessen unterer Teil durch radiale Trennwände in mehrere, nach oben offene, mit einer ungesättigten Lösung des zu kristallisierenden Produkts gespeiste Abteilungen aufgeteilt ist, wobei aufeinanderfolgende Abteilungen, mit Ausnahme der letzten Abteilung und der unmittelbar auf diese folgenden Abteilung, durch Öffnungen in den Trennwänden miteinander in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Speisung aller Abteilungen (0 bis 7) mit der Lösung dienende Zuflußröhre oder -rampe (32; 32') oberhalb der Trennwände (15; 15') rotierend mit der vertikalen Kesselachse als Drehachse angeordnet ist, welche im Zuge jedes Umlaufs aufeinanderfolgend über alle Abteilungen hinweg wandert und jeder Abteilung unter Bespülung der Innenwand des Kessels (10; 10') und der Trennwände die Lösung zuführt, und daß zur Einstellung des in jede Abteilung gelangenden Anteils der während eines Umlaufs zugeführten Lösung am oberen Teil der Trennwände bewegbare, den Querschnitt der oberen Öffnungen der Abteilungen bestimmende Klappen (18; 18') angeordnet sind.

2. Kristallisationsapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen (18; 18') auf dem oberen Rand der Trennwände (15; 15') schwenkbar angeordnet sind.

3. Kristallisations-Apparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen (18; 18') die Form von Dreiecken ausweisen, deren der Kesselachse benachbarte Spitzen einen Winkel bilden, der kleiner als die oder gleich der Hälfte des kleinsten der Winkel ist, die von der die Klappe tragenden Trennwand und den beiden benachbarten Trennwänden gebildet werden.

4. Kristallisationsapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuflußröhre bzw. -rampe (32; 32') auf die Trennwände (15; 15') und die Wand des Kessels (10; 10') gerichtete Düsen aufweist.

5. Kristallisationsapparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuflußröhre bzw. -rampe (32; 32') zur Horizontalen geneigt ist und ihre Neigung annähernd gleich der maximalen Neigung der oberen Kante der Klappen (18; 18') ist.

6. Kristallisationsapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte Abteilung (7) eine Leitung (38) für eine Ergänzungs-Zufuhrmenge mit einem Schieber (39) aufweist, dessen öffnung regelbar ist, um eine Kenngröße des aus dem Apparat abgezogenen Produkts gleichmäßig auf einem Sollwert zu halten.