DE3117496A1

DE3117496A1 - Process and device for reducing the resistance to flow during the evaporation of viscous media

Info

Publication number: DE3117496A1
Application number: DE19813117496
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Ing. 4600 Dortmund Ladwig
Original assignee: Holstein und Kappert GmbH; Holstein und Kappert Maschinenfabrik Phonix GmbH
Current assignee: APV Rosista Inc
Priority date: 1981-05-02
Filing date: 1981-05-02
Publication date: 1982-11-18

Abstract

The object is to counter the flow of the viscous medium with a lowest possible fluid resistance by an appropriate flow circuit and distribution and also arrangement of the heat exchanger to the separator, where the heat exchanger to be provided is a plate apparatus. The object is achieved by distributing the medium to be evaporated over the whole heat exchange surface of the upper region of a plate heat exchanger used and the medium is heated in a falling film from top to bottom and the readily volatile components are removed from the heat exchanger with the concentrate by means of underpressure. The heat exchanger provided is a plate heat exchanger (3), the upper primary region of which is provided with distributor tubes (3a), which have distribution ports, and which pass over the entire plate assembly. The proposed solution counters the flow of the viscous medium with an extremely low fluid resistance. The plate evaporator acts as a down-flow evaporator, in that the product to be evaporated flows through the plate channels from top to bottom under the force of gravity. At the same time, the vacuum through the connection pipe to the separator or condenser has a transporting action on the medium. <IMAGE>

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Verringerung des StrömungswiderstandesMethod and device for reducing the flow resistance

beim Eindampfen von viskosen Medien Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verringerung des Strömungswiderstandes beim Eindampfen von viskosen Medien sowic auf eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.in the evaporation of viscous media The invention relates to a method for reducing the flow resistance when evaporating viscous Media as well as a device suitable for carrying out the method.

Als Hochkonzentrator für hochv-iskose Medien sind beispielsweise Wlschhlattverdampfer bekannt, bei denen Probleme hinsichtlich der gleichmäßigen Verteilung des Produkts entlang der zylindrischen Fall-Länge auftreten. Hierdurch entstehen häufig partielle Anbrennungen, Verkrustungen und dergl., die eine Produktschädigung zur Folge haben.Wlschatt evaporators, for example, are used as high concentrators for highly viscous media known to have problems with the even distribution of the product occur along the cylindrical case length. This often results in partial Burns, incrustations and the like, which result in product damage.

Plattenwärmeaustauscher sind ebenfalls als Plattenverdampfer im Einsatz. Sie werden auch als Finisher nach normalen Verdampferstufen eingesetzt. Plattenapparate haben einmal die Aufgabe, zunächst eine Aufwärmung des Produkts auf eine bestimmte Oberhitzungstemperatur vorzunehmen, wobei nach einem Drosselvorgang das Medium ins Vakuum geflasht wird. Eine andere Schaltungsmöglichkeit des Plattenapparates bewirkt, daß das Vakuum des nachgeschalteten Kondensators bis in die Verdampferwege eingreift. Aus diesem Grunde muß das Produkt zwecks gleichmäßiger Verteilung in allen Plattengängen von unten nach oben strömen. Bei einer derartigen Durchströmungsrichtung durch die Platten von unten nach oben ist bei hochviskosen Medien ein entsprechend hoher Systemdruck aufgrund des hoben Fließwiderstundes erforderlich, so daß cin Verdamplen ln Temperaturen in einem Bereich unter 100 - 50 ° C nicht durch@eführt werden kann.Plate heat exchangers are also used as plate evaporators. They are also used as finishers after normal evaporator levels. Record apparatus once have the task of first warming up the product to a certain level Overheating temperature, whereby after a throttling process the medium enters Vacuum is flashed. Another possibility of switching the disk apparatus causes that the vacuum of the downstream condenser intervenes in the evaporator paths. For this reason, the product must be distributed evenly in all plate aisles flow from the bottom up. With such a direction of flow through the Plates from bottom to top is a correspondingly high system pressure with highly viscous media due to the increased flow resistance required so that a vaporizing Cannot be carried out at temperatures below 100 - 50 ° C.

Die vorliegende Erfindung hat sich unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile die Aufgabe gestellt, dem Durchfluß des viskosen Mediums einen möglichst kleinen Fließwiderstand durch entsprechende Schaltung und Verteilung sowie Anordnung des Wärmeaustauscht)rs zum Absebeiderentgegenzusetzen, wobei als Wärmeaustauscher ein Plattenappatat vorg sehen sein soll. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch @elös daß das einzudampfende Medium unter Einsatz eines Plattenwärmeaustauschers in dessen oberem Bereich über die gesamte Austauschfläche verteilt und im Fallfilm von oben nach unten aufgeheizt und die leich flüchtigen Komponenten mit dem Konzentrat unter Unterdruck dem Warnieaustauscher entzogen werden.The present invention has succeeded in avoiding the foregoing Disadvantages set the task, the flow of the viscous medium as possible low flow resistance through appropriate circuitry and distribution as well as arrangement of the heat exchange) rs to counteract the Absebeider, whereby as a heat exchanger a record player should be provided. This object is achieved according to the invention thereby @ elös that the medium to be evaporated using a plate heat exchanger in its upper area distributed over the entire exchange surface and in the falling film heated from top to bottom and the slightly volatile components with the concentrate be withdrawn from the warning exchanger under negative pressure.

Die zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß als Wärmeaustauscher ein Plattenwärmeaustausche vorgesehen ist, dessen oberer Primärbereich sich über das gesamte Plattenpaket erstreckende Verteilerrohre mit Verteilöffnurlger aufweist.The device suitable for carrying out the method is shown is characterized in that a plate heat exchanger is provided as the heat exchanger is, the upper primary area of which extends over the entire plate package Has distribution pipes with distribution opening.

Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß die Verteilerrohre insbesondere bei größeren Paketlängen beidseitig des Plattenapparatec gegeneinander gerichtet beschickbar ausgebildet sind.It has proven to be useful that the distributor pipes especially with larger package lengths on both sides of the plate apparatusec against each other are designed to be loaded directionally.

Mit der vorgeschlagenen Lösung wird dem Durchfluß des viskosen Mediums ein äußerst geringer Fließwiderstand entgegengesetzt. Der Plattenverdampfer wirkt als Fallstromverdainpfer, indem das einzudampfcndc Gut durch die Schwurkraft unterstützt von oben nach unten die Plattenkanäle durchströmt. Gleichzeitig wirkt das Vakuum durch die Verbindungsleitung zum Abscheider bzw. Kondensator transportfördernd auf das Medium. Zur schonenden Erhitzung liegt das Vakuum bis nahezu an dem Produkteintritt im Plattenbereich an.With the proposed solution is the flow of the viscous medium an extremely low flow resistance opposite. The plate evaporator works as a downdraft evaporator, in that the goods to be evaporated are supported by the oath flows through the plate channels from top to bottom. The vacuum acts at the same time through the connecting line to the separator or condenser for transport the medium. For gentle heating, the vacuum is almost up to the product inlet in the plate area.

Die entsprechenden Dampfblasen wirken dabei rührend bzw. schiebend auf die einzelnen Flüssigkeitspartikel in Richtung des Produktaustritts (unterer Plattenaustritt) ein.The corresponding vapor bubbles have a stirring or pushing effect on the individual liquid particles in the direction of the product outlet (lower Plate outlet).

Dosis einzudampfende Gut kann zusätzlich vor Eintritt in den Verdampfer itl eine sepdraten Plattenwärmetauscher so aufgeheizt werden, daß es im Vakuumbereich des Hochkonzentrators als überhitzte Flüssigkeit vorliegt. Im Bereich der Platten entsteht durch Einwirken des Vakuums die Entspannung, womit die Verteilung des Gutes auf die Plattenkanäle begünstigt wird.Dose to be evaporated can be added before entering the evaporator itl a separate plate heat exchanger can be heated so that it is in the vacuum range of the high concentrator is present as an overheated liquid. In the area of the plates the effect of the vacuum creates the relaxation, with which the distribution of the goods is favored on the plate channels.

Da für hochviskose Medien der Wärmetransport fast ausschließlich nur über Wärmeleitungen stattfindet, werden wegen der kleineren K-Werte große Wärmeaustauscherflächen benötigt, um eine akzeptable Verdampfunjsleistung des gesamten Systems zu erzielen. Da die aufkonzentrierten Medien häufig sehr hitzeempfindlich sind, erfolgt die Eindampfung bei sehr kleinen Unterdrücken. Physikalisch bedingt besitzen die entstehenden Brüden große Volumina, so daß auch aus diesem Grunde große Wärmeaustauscher mit großen Ein- und Austrittsquerschnitten vorgesehen sein müssen. Diese Platten, die as ein normal üblichen Baukastenplattensatz entnommen werden können sind von der Konstruktion her für riesige Durchsatzvolumina ausgelent.Since for highly viscous media the heat transport is almost exclusively only takes place via heat conduction, large heat exchanger surfaces are due to the smaller K values required to achieve an acceptable evaporation performance of the entire system. Since the concentrated media are often very sensitive to heat, the evaporation takes place at very low pressures. The resulting vapors have a physical condition large volumes, so that for this reason, too, large heat exchangers with large Entry and exit cross-sections must be provided. These plates, which can be taken from a normal construction kit plate set from designed for huge throughput volumes.

Die üblicherweise in solchen Wärmeaustauschern zu behandelnden Medien sind Gase oder wasserähnliche Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität.The media usually to be treated in such heat exchangers are gases or water-like liquids with low viscosity.

Das Vorlaufkonzentrat, welches nur in geringen Mengen vorlient, kann somit in Apparaten durchgesetzt werden, die von Haus au wie vorstehend beschrieben, hobe Leistunqen zu verarbeiten im Stande sind. Dies bedinat eine besondere Einrichtuno zur <ileichmäßiaen Flüssiekeitsverteiluno innerhalb des aesamten Plattenpaketes. Aus diesem Grunde sind im oberen Primärbereich sic tiber die gesamte Platten-Palette erstreckende Verteilerrohre mit entsprechenden Verteilöffnungen angeordnet, so daß das einzudaeafende Medium gleichmäßig über das gesamte Plattenpaket verteilt w!J.The pre-run concentrate, which is only available in small quantities, can can thus be enforced in apparatus that are inherently as described above, are able to process high services. This requires a special facility for the uniform distribution of liquid within the entire plate package. For this reason, the upper primary area includes the entire range of panels arranged extending manifolds with corresponding distribution openings, so that the medium to be collected is evenly distributed over the entire plate package w! J.

Im nachfolgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.In the following the invention is based on one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail.

Eine Pumpe 2 übernimmt aus einem Vorlaufgefäß 1 das einzudampfende Gut und fördert es in den Plattenapparat 3, in dem Verteilerrohre 3a mit einer Vielzahl von Verteilöffnungen eingegliedert sind. über die entsprechend angeordneten und dimensionierten Bohrungen wird innerhalb der Verteilerrohre 3a das Medium gleichmaäßig auf das gesamte Plattenpaket und die Plattenbreite verteilt. Es strömt im Iallfilm durch den zugeordneten Plattensatz, wobei es während des Durchströmvorganges von den beheizten Plattenseiten Wärmeenergie aufnimmt, so da leichtflüchtige Komponenten in die Dampfphase übertreten. Die so geschaffenen Konzentrate mit den ausgetriebenen Brüden werden vom Unterdruck, der im Kondensator 6 erzeugt wird, über eine Verbindungsleitung 4 zwischen dem Wärmeaustauscher und dem Brüdenabscheider 5 aus dem Platlenwärmeaustauscher 3 herausgefördert. Im Abscheider 5 erfolgl die lrennung der Brüden vom konzentrat, welches über eine Pumpe 7 abgefördert wird.A pump 2 takes over from a supply vessel 1 that to be evaporated Well and promotes it in the plate apparatus 3, in the manifold pipes 3a with a plurality are incorporated by distribution openings. via the appropriately arranged and dimensioned bores, the medium is evenly within the distribution pipes 3a Distributed over the entire plate package and the plate width. It flows in the Iallfilm through the assigned plate set, it being during the flow-through process from the heated plate sides absorbs thermal energy, so there are volatile components enter the vapor phase. The concentrates thus created with the expelled ones Vapors are generated from the negative pressure in the condenser 6 via a connecting line 4 between the heat exchanger and the vapor separator 5 from the plate heat exchanger 3 promoted. In separator 5 the vapors are separated from the concentrate, which is conveyed away via a pump 7.

über eine Rückcirkulationsleitung kann ein Teilstrom, einstellbar durch Ventile 10, 11, nochmals in den Verdampfungsprozess ulgelinkt werden Die Brüden werden im Kondensator 6 niedergeschlagen. A partial flow can be set via a return line The vapors are again linked into the evaporation process through valves 10, 11 are deposited in the capacitor 6.

Die Brüdenkondensate werden mittels einer Pumpe 8 aus dem Systen herausgefördert, während nicht kondensierbare Innertgase mittels einer Vakunmpumpe 9 ins Freie gelangen. Als Heizmaterial für den Warmeaustausther kann sowohl Dampf als auch Vakuumdampf oder Heißwasscr cingesct@t werden.The vapor condensates are pumped out of the system by means of a pump 8, while non-condensable inert gases reach the outside by means of a vacuum pump 9. Both steam and vacuum steam can be used as heating material for the heat exchanger or hot water can be cingesct @ t.

Die Auslauföffnung 12 für das Konzentrat und die Brüden liegt vorzugsweise gleichhoch oder höher als die Einlauföffnung 13 des Abscheiders 5. The outlet opening 12 for the concentrate and the vapors is preferably located equal to or higher than the inlet opening 13 of the separator 5.

Claims

Claims 1. A method for reducing the flow resistance when evaporating viscous media, characterized in that the to be evaporated Medium using a plate heat exchanger in its upper area distributed over the entire exchange area and heated from top to bottom in the Val film and the volatile components with the concentrate by means of negative pressure Heat exchangers are withdrawn 2. Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that a plate heat exchanger is used as the heat exchanger (3) is provided, the upper primary area of which extends over the entire plate package has extending Ver tel 1 pipes (3a-) with distribution openings.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the distribution pipes (3a) on both sides of the plate apparatus (3) designed so that they can be loaded facing one another are.

4. Apparatus according to claim 2, characterized in that the outlet opening (12) for the concentrate and the vapors at the same level or higher than the inlet opening (13) lies in the separator (5).