DE2315835C3 - Kontinuierlich arbeitender Verdampfungs-KristalHsations-Apparat - Google Patents
Kontinuierlich arbeitender Verdampfungs-KristalHsations-ApparatInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen kontinuierlich arbeitenden Verdampfunigs-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 Kegelsystern 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 Abteilungswände 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 Apparat zu schaffen, bei dem die bemessene Speisung
der Abteilungen und die Spülung der Ahteilungswände mit einfachsten Mittein durchgeführt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine der Speisung aller Abteilungen mit der Lösung
dienende Zuflußrohre 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
♦o öffnungen der Abteilungen bestimmende Klappen
angeordnet sind.
In vorteilhafter Weise isi 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.
\usführungsbeispiele der Erfindung sind in der
Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen
Kristallisationis-Apparat,
F i g. 2 einen Querschnitt durch den Apparat nach Fig. 1.
F i g. 3 eine schematiche Abwicklung des Apparates
F i g. 3 eine schematiche Abwicklung des Apparates
nach Fig. 1,
Fig.4 einen Vertikalschnitt durch eine abgeänderte
Ausführungsform und
Fig. 5 einen Querschnitt durch den Apparat nach F ig. 4.
bO Der in den F i g. I bis 3 dargestellte Apparat weist
einen zylindrischen Kessel 110 mit vertikaler Achse auf, der an seinen Enden durch konische Abdeckungen 12
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 der
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 Zuflubrampe 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 Zuflußrohr an eine
nicht dargestellte Speiseleitung angeschlossen.
Die Austrittsöffnungen des Zuflußrohres sind so angeordnet, daß die Austrittsstrahlen gegen die
Trennwände und riie 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.
ίο 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 ob.. ·_·η öffnung der
Abteilung abhängt, kann die Veiierung 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 au/ einen Schieber 39 einwirkende, in der Leitung 38 angeordnete
Regeleinrichtung kann diese Zusatzmenge in Abhängigke.. 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.
so Die von dem Zuflußrohr 32 auf die Trennwände und die Kesselwand gespritzte Lösung bildet auf diesen
Wänden einen Flüssigkeitsfilm, der die dort festgesetzten Yristalle 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 abgesaugt.
Der Druck des Heizdampfes und die Größe des Unterdruckes können, wie bei allen Kristallifations-Apparaten,
eingestellt werden.
Die Lösung kann in einem getrennten Apparat eingedickt werden. In diesem Falle käme die Abteilung 0
hr) 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. I 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 Heizeiementen
an der Kesselwand befestigt, und /wischen der Innenwand dieses Bündels und dem zentralen Stab 16'
ist ein zentraler Raum geschaffen. Das Heizelementbündcl
besteht aus hohlen, vertikalen und radial angeordneten Platten, wobei lange Platten 40 mit kurzen Platten
42 abwechseln, um die Wärmeaustauschfläche /u
vergrößern.
Die Platten jeder Abteilung werden unter Zwischenschaltung eines Dampfkastens 44 gespeist, so daß die
Heizung jeder Abteilung einzeln eingestellt werden
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 modifi
ziert 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)
1. Kontinuierlich arbeitender Verdampfungs-Kristallisationsapparat,
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 Zuflußrohre oder
-rampe (32; 312') 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 v/ährend 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. Kristalllsiations-Apparat nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, da3 die Klappen (18; 18') die Form von Dreiecken aufweisen, 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 Zuflußröhrt; bzw. -rampe (32; 32') zur Horizontalen geneigt ist und ihre Neigung annähernd gleich
der maximalen Neigung der oberen Kante der Klappen (18; Hl') ist.
6. Kristallisationsapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte Abteilung (7)
eine Leitung (3B) 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.
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