DE2408631C2 - Dünnschicht-Verdampfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dünnschicht-Verdampfer, der sich insbesondere für chemische Verfahren eignet:

In den letzten Jahren hat sich bekanntlich zur Verwendung bei verschiedensten Verdampfungs-, Destillations- und Reaktionsverfahren von Verbindungen die Technik der Dünnschicht- oder Filmverdampfer allgemein entwickelt.

Diese Geräte dienen dazu, zwei oder mehrere verschiedene Siedepunkte aufweisende Komponenten zu trennen oder flüssige Gemische zu entgasen und bestehen im wesentlichen aus einem länglichen Zylinder, der aus rostfreiem Stahl besteht und in mehrere Abschnitte unterteilt ist. In dem Zylinder ist ein sich mit großer Geschwindigkeit drehender und mit mehreren Nasen oder Klingen ausgestatteter Läufer drehbar gelagert. Das Spiel zwischen den Spitzen der Nasen oder Klingen des Läufers und der Innenwand des Verdampfers läßt sich je nach der Bauart und den Abmessungen der Geräte zwischen einigen Zehnteln eines Millimeters und einigen Millimetern variieren.

Das zu behandelnde Gut wird durch ein besonderes, am Oberteil des Gerätes selbst angeordnetes Mundstück eingeführt. Innerhalb des Gerätes hält der mit Nasen oder Klingen versehene Läufer dank der durch seine Drehbewegung erzeugten Zentrifugalkraft das Gut auf die Innenwand des Verdampfers dünnschichtig verteilt. Auf diese Art und Weise werden ideale Bedingungen geschaffen, um viele chemische Reaktionen, wie z. B. die Destillation, die Fraktionierung, die Trocknung und die Entgasung von Substanzen /u beschleunigen.

Damit die genannten Verfahren stattfinden können, ist es selbstverständlich erforderlich, daß in dem das Gerät umgebenden Zwischenraura-Dampf bei zweckmäßiger Temperatur strömt Vom Kopf des Gerätes her werden die destillierten Fraktionen abgezogen, die danach in besonderen Kondensatoren niedergeschlagen werden, während vom Boden des Gerätes her die konzentrierten Fraktionen abgezogen werden.

Es sei noch hervorgehoben, daß die Verweilzeiten des ίο zu behandelnden Gutes in einem Dünnschicht-Verdampfer die Größenordnung von wenigen Sekunden haben.

Diese Geräte haben sich auch für andere Verwendungszwecke als besonders geeignet erwiesen, weil sie sowohl unter Druck als auch unter Vakuum kontinuierlich betrieben werden können.

Die bisher handelsüblichen Dünnschicht-Verdampfer weisen jedoch funktionsmäßige Nachteile auf, die ihre praktische Leistung erheblich herabsetzen. So müssen die bekannten Geräte eine im Verhältnis zu ihrer Verdampfungskapazität beträchtliche Länge aufweisen. Außerdem werden für die Wartungsarbeiten am Läufer umständliche und kostspielige Einrichtungen benötigt.

Ein weiterer wichtiger Nachteil, der bei herkömmlichen Verdampfern vorkommt, liegt darin, daß der Läufer mit den Spitzen seiner Nasen die Innenwand der Verdampfer leicht streifen kann.

Ai¹S den genannten Gründen kommt es mit einer gewissen Häufigkeit infolge unerwarteter Schwingungen des Läufers und/oder wegen dessen Flexibilität vor, daß der Läufer die Innenwand des Verdampfers derart berührt, daß ein Stillsetzen des Gerätes hervorgerufen wird.

Aus der DE-OS 15 19 611 ist ein Verdampfer bekannt, bei dem der Läufer aus einer Mehrzahl von koaxialen konischen Trennwänden besteht, zwischen welche Kanäle gebildet sind, von denen jeder zweite von der zu behandelnden Flüssigkeit und die dazwischenliegenden Kanäle von dem Behandlungsmedium, beispielsweise Dampf, durchströmt werden. Die Kanäle für die Flüssigkeil haben ihre Einlasse in der Mitte und ihre Auslässe am Au3enumfang, während das Behandlungsmedium vom Außenumfang in die zugehörigen Kanäle gelangt und durch Kondensation wieder peripher austritt.
Die konische Ausbildung der Trennwände erfordert jedoch eine verhältnismäßig große Höhe des Verdampfers.

Es ist daher die Aufgabe dieser Erfindung, einen Dünnschicht-Verdampfer zu schaffen, der keinen der geschilderten Nachteile aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Durch die Erfindung wird im Verdampfer ein kontinuierlicher, flacher, vertikaler und spiralförmiger Zwischenraum geschaffen, der durch den vom Unterteil des Gerätes her eingeführten Dampf erhitzt wird.

Darüber hinaus sind im Läufer zwei voneinander genau abgetrennte Kammern vorhanden, von denen die eine, die Erhitzungskammer, durch den gewölbten Boden und durch den spiralförmigen, von den unten offenen Spiralwindungen gebildeten Zwischenraum und die andere, die Verdampfungskammer, durch den spiralförmigen, von den oben offenen Spiralwindungen gebildeten Zwischenraum begrenzt ist.

h^r> Die Verdampfungsoberfläche kann beliebig verändert werden, indem man die Anzahl der den Läufer bildenden Spiralen verändert.

Hs sei noch hervorgehoben, dall die Spiralen des Lau-

fers sowohl am Anfangs- als auch am Endteil geöffnet sind.

Die besondere Struktur des erfindungsgemäßen Läufers gestattet es. Verdampfer herzustellen, die sehr begrenzte Durchmesser und Höhen aufweisen.

Gegenüber dem Verdampfer der DF-OS 15 19 611 wird der Vorteil erzielt, daß bei gleichbleibendem Durchmesser und im wesentlichen gleicher Fläche der die Kammern trennenden Wände, mit denen die Medien in Berührung gelangen, die Höhe wesentlich geringer ist.

Außerdem besteht im erfindungsgemäßen Verdampfer keine Störungsmöglichkeiten zwischen Läufer und Ständer, weil der Abstand zwischen dem feststehenden und dem beweglichen Teil keine Bedeutung für die Verfahrenszwecke hat und innerhalb von Sicherheitswerten gehalten werden kann.

Diese und weitere Merkmale des erfindungsgemäßen Dünnschicht-Verdampfers gehen aus der folgenden Beschreibung und der schematischen Zeichnung hervor, in der die einzige Figur ein Schnitt durch einen erfindungsgemäßen, teilweise aufgebrochen dargestellten Dünnschicht-Verdampfer ist.

Gemäß der Zeichnung besieht ein erfindungsgemäßer Dünnschicht-Verdampfer aus einem feststehenden Außenkörper t, der im Querschnitt kreisförmig und mit einem gewölbten Boden versehen ist.

In dem Außenkörper 1 ist ein gemäß einer doppelgängigen Spirale ausgebildeter Läufer 2 drehbar angeordnet, wobei die Spiralen am Ende miteinander verbunden sind. Der Läufer 2 besteht aus zwei konzentrischen, spiralförmig angeordneten und ineinandergreifenden Blechen 3 und 4. Die Spirale des einen Bleches 3 ist mit derjenigen des anderen Bleches 4 oben und unten so verbunden, daß sie zusammen eine kontinuierliche, im Querschnitt Zickzack- oder zierbandförmige Fläche bilden. Von den verschiedenen Spiralenabschnitten (A, A', Λ "etc.) des Bleches 3 und den Spiralenabschnitten (B, B', ß"etc.) des Bleches 4 ist der Spiralenabschnitt A oben über einen horizontalen Wandungsteil 5 mit dem Spiralenabschnitt B und dieser Spiralenabschnitt B unten über einen horizontalen Wandungsteil 6 mit dem Spiralenabschnitt A 'verbunden.

Auf gleiche Weise ist A'oben mit B', B'unten mit A", A"oben mit ß"und so weiter verbunden. Der äußerste Spiralenabschnitt A ist unten durch einen gewölbten Boden C verschlossen. Im Läufer 2 befinden sich somit zwei Kammern, vcn denen die eine, die Erhitzungskammer, durch den Boden C und die inneren Flächen von /4-5-ß-6-/4'-5-ß'-6-/4"etc. und die andere, die Verdampfungskammer, unten durch die äußeren Flächen von B-6-/4'-5-ß'-6-A"etc. begrenzt ist. Der Läufer 2 ist unten und im Mittelteil mit einer Hohlwelle 12 versehen, die den Läufer trägt und mittels Kugellager in einem Lager abgestützt ist, das mit dem feststehenden Außenkörper 1 kraftschlüssig verbunden ist. Der Läufer 2 wird von einem Elektromotor 11 angetrieben, der über Riemenscheiben und Riemen die Hohlwelle 12 antreibt, die als Lager der Spiralen dient. Das Vakuum oder der innerhalb des feststehenden Körpers 1 herrschende Druck wird durch mechanische Dichtungen oder andere geeignete herkömmliche Mittel aufrechterhalten. Die Spiralen des Läufers 2 werden durch Dampf erhitzt, der der Erhitzungskammer über eine Drehkupplung 10 von unten zugeführt wird, von der auch der kondensierte μ Dampf über das Innenrohr der Hohlwelle 12 wiedergewonnen wird.

Die zu behandelnde Flüssigkeit wird in die Mitte des spiralförmigen Läufers 2 durch das Mundstück 7 einer besonderen Rohrleitung eingeführt. Von hier aus berührt die Flüssigkeit dank der durch die Drehbewegung des Läufers 2 erzeugten Zentrifugalkraft leicht die ganze warme Fläche der Spiralen des Läufers und wird an dem offenen Endteil ausgeworfen. Das aus den Spiralen des Läufers herausfließende Gut wird gegen die Innenwand des feststehenden Körpers 1 gerichtet und fällt durch Schwerkraft längs der Wand nach unten auf den gewölbten Boden des Außenkörpers 1, wo es sich ansammelt und von wo es über eine Rohrleitung 8 abgezogen wird.

Längs des Durchflusses durch die Spiralen wird aus der zu behandelnden, mit den erhitzten Wänden in Berührung kommenden Flüssigkeit die Phase mit niedrigerem Siedepunkt ausgeschieden und der so hergestellte, durch das Vakuum oder Abkühlmittel aufgefangene Dampf wird über ein Mundstück 9 abgezogen.

Wegen seiner besonderen Struktur kann der erfindungsgemäße Dünnschicht-Verdampfer sowohl vertikal als auch horizontal arbeiten.

Des weiteren können die Spiralen des Läufers sowohl durch flüssige als auch gasförmige Mittel erhitzt werden. Die Spiralen können aus durchlochtem Blech oder porösem Material hergestellt werden, falls eine direkte Berührung des erhitzenden Mittels mit dem zu verdampfenden und/oder zu trocknenden Gut erreicht werden soll.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Dünnschicht-Verdampfer mit einem feststehenden,™ Querschnitt kreisförmigen Außenkörper und einem drehbaren Läufer, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (2) als doppelgängige Spirale ausgebildet ist, wobei die Spiralen am Ende miteinander verbunden sind und aus zwei konzentrischen ineinandergreifenden Blechen (3, 4) bestehen, und wobei jede Spirale des einen Bleches mit der Spirale des anderen Bleches sowohl oben als auch unten so verbunden ist, daß sie zusammen eine kontinuierliche Fläche bilden, die einen zickzackförmigen Querschnitt aufweist, und der äußerste Spiralenabschnitt (A) unten durch einen gevölbten Boden (C) verschlossen ist.

2. Dünnschicht-Verdampfer nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (2) im unteren Mittelteil eine ihn lagernde Hohlwelle (12) aufweist, die mittels Kugellager an einem Lager abgestützt ist, das mit dem feststehenden Außenkörper (1) kraftschlüssig verbunden ist, wobei die Hohlwelle durch einen Elektromotor (11) über Riemenscheiben und Riemen angetrieben wird.

3. Dünnschicht-Verdampfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf über eine Drehkupplung (10) und das Innenrohr der Hohlwelle (12) von unten in den Läufer (2) eingeführt wird.

4. Dünnschicht-Verdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralen des Läufers (2) aus durchlochtem Blech oder porösem Material hergestellt sind.