DE3249168C2 - Eindampfverfahren und -vorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Eindampfverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3.

Es sind Eindampfverfahren bekannt, bei denen die einzudampfende Flüssigkeit durch aufeinanderfolgende Verdampfereinheiten so hindurchgeleitet wird, daß die Verdampfungstemperatur und der Feststoffgehalt der Flüssigkeit stufenweise ansteigen. Man kann dabei als Heizdampf von der einzudampfenden Flüssigkeit abdamp­ fenden Brüden verwenden, dessen Druck und Temperatur mit Hilfe von Gebläsen, Kompressoren o. dgl. Vorrichtungen erhöht wird.

Beim Eindampfvorgang ergeben sich Nachteile daraus, daß die Effektivität des Prozesses mit der Zeit nachläßt, und zwar infolge der Verschmutzung der Verdampfer. Wenn der Feststoff­ gehalt des eingeengten Produkts konstant sein soll, muß man das Absinken der Eindampfleistung durch Vermehren der Förderleistung der Gebläse kompensieren. Jedoch vermehren die an die Gebläse angeschlossenen Regelvorrichtungen den Energieverbrauch der Gebläse, und desweiteren müßte die Regelung äußerst exakt sein, da selbst eine geringe Änderung der eingedampften Flüssigkeits­ menge eine relativ große Änderung in der Konzentration des eingeengten Produkts herbeiführt. Aus diesem Grunde hat das Konstanthalten der Konzentration in der Praxis Schwierigkeiten bereitet.

Ein Eindampfverfahren und eine -vorrichtung nach den Oberbe­ griffen der Patentansprüche 1 und 3 sind aus der CH-PS 66 890 bekannt. Dabei wird die einzudampfende Flüssigkeit durch mindestens zwei in Reihe geschaltete Verdampfer geleitet und in diesen mit Heizdampf erhitzt. Als Heizdampf werden vorwiegend von der einzudampfenden Flüssigkeit selbst abgetrennte Brüden verwendet, die sowohl von dem ersten als auch von dem in der Reihe nachfolgenden Verdampfer einem ersten Gebläse zugeführt werden. Das erste Gebläse fördert die Brüden unter erhöhtem Druck teilweise zu dem ersten Verdampfer der Reihe zurück und leitet sie ansonsten zu einem zweiten, den Druck der Brüden nochmals erhöhenden Gebläse weiter, das den in der Reihe nachgeschalteten Verdampfer mit Heizdampf versorgt. Dabei stehen die oberhalb der einzudampfenden Flüssigkeit befindlichen Dampfräume der in Reihe geschalteten Verdampfer untereinander in Verbindung. Die von der Flüssigkeit abgeschiedenen Brüden gelangen demnach in Gegenstrom zu der einzudampfenden Flüssig­ keit zu dem ersten Gebläse. Da die Flüssigkeit mit dem stromauf zunehmenden Feststoffgehalt mit immer höheren Temperaturen eingedampft werden muß, erwächst hieraus die Gefahr, daß die im Gegenstrom zu der Flüssigkeit geführten Brüden derart stark abgekühlt werden, daß sie kondensieren. Bei dem bekannten Verfahren werden die Förderleistungen der einzelnen Gebläse so eingestellt, daß der aus den komprimierten Brüden gewonnene Heizdampf die einzudampfende Flüssigkeit gerade zum Sieden bringt. Eine Möglichkeit, den Feststoffgehalt der eingedampften Flüssigkeit zu regeln, ist nicht gegeben.

Aus dem DRP 340 708 ist eine Vorrichtung zur Durchführung eines Eindampfverfahrens bekannt, bei der ein einziger Verdampfer mit verschiedenen Verdampfungsstufen vorgesehen ist. Den einzelnen Verdampfungsstufen wird von der einzudampfenden Flüssigkeit abgedampfter und anschließend komprimierter Brüden als Heizdampf zugeführt. Hierzu ist ein einziges, mehrstufiges Gebläse vorgesehen, wobei der Brüden vor dem Erreichen der aufsteigenden Verdampfungsstufen eine aufsteigende Anzahl von Gebläsestufen durchläuft und damit eine anwachsende Kompression erfährt. Das mehrstufige Gebläse weist eine zentrale Antriebswelle auf. Entsprechend kann es nur als Ganzes geregelt werden, was mit einem großen Aufwand verbunden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Eindampfverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine entsprechende Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3 aufzuzeigen, bei denen eine Regelung des Feststoffgehalts der eingedampften Flüssigkeit problemlos und effektiv möglich ist.

Erfindungsgemäß wird dies bei dem Eindampfverfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 erreicht. Bei der Erfindung, bei der das Hauptgebläse wesentlich größer als das Hilfsgebläse sein kann, muß das Hauptgebläse im Verlauf des Prozesses notwendigerweise überhaupt nicht geregelt werden, sondern alle Regelmaßnahmen können vielmehr bei dem Hilfsgebläse durchgeführt werden. Hierbei erübrigt sich der Anbau von kostspieligen Regelvorrichtungen an das Hauptgebläse, und dieses ruft auch im Prozeß keinen überschüssigen Energieverbrauch hervor. Am Hilfsgebläse lassen sich infolge der geringeren Größe desselben die Regelvorrichtungen mit geringeren Kosten anbauen, und da auch die vom Hilfsgebläse verbrauchte Energiemenge geringer ist, vermehrt dies nicht nennenswert den Gesamtenergie­ verbrauch des Prozesses, selbst nicht bei schlechterem Wirkungsgrad. Das kleine Hilfsgebläse kann auch mit recht hoher Genauigkeit so geregelt werden, daß man genau die gewünschte Konzentration des Feststoffs im endgültigen eingeengten Produkt erzielt.

Bei der Vorrichtung zur Durchführung des Eindampfverfahrens wird die Aufgabe der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 3 gelöst.

Die Erfindung wird nachfolgend eingehender anhand eines Bei­ spiels unter Verweis auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, die eine erfindungsgemäße Eindampfvorrichtung darstellt.

Zu der in der Zeichnung wiedergegebenen Apparatur gehören zwei aufeinanderfolgende, in Reihe geschaltete Verdampfer 1 und 2, durch welche die in den Leitungen 3, 4 und 5 laufende einzudampfende Flüssigkeit hindurchgeleitet wird. Das Eindampfen erfolgt mit Heizdampf, der in der Hauptsache aus dem Brüden gewonnen wird, der sich von der einzudampfenden Flüssigkeit in den Verdampfern 1 und 2 abscheidet. Dieser von der einzudamp­ fenden Flüssigkeit gewonnene Dampf wird aus den Verdampfern 1 und 2 über die Leitungen 6 und 7 entfernt und weiter durch die Brüdenleitungen 8, 9 und 10 als Heizdampf zurück zu den Verdampfern geführt. An den Kanal 7 schließt sich der Kanal 11 an, durch den es möglich ist, der Vorrichtung Heizdampf von außen zum Aufrechterhalten des Wärmegleichgewichts zuzuführen. Das System der Leitungen 6 bis 11 ist mit zwei Gebläsen 12 und 13 ausgerüstet, mit denen der Druck und die Temperatur des Heizdampfes in erforderlichem Maß gesteigert werden. Das Gebläse in der Brüdenleitung 8 arbeitet als Hauptgebläse 12, durch welches der gesamte zum Verdampfen verwendete Heizdampf hindurchgeht. Der Hauptteil von diesem Dampf wird als Heizdampf dem vorderen Verdampfer 1 in der Reihe zugeleitet. Das vom Heizdampf anfallende Kondensat wird aus den Verdampfern 1 und 2 über die Leitungen 14 und 15 abgeführt.

Bei der dargelegten Vorrichtung kann die Leistung des Hilfsge­ bläses 13 größenordnungsmäßig 1/10 bis 1/5 der Leistung des Hauptgebläses 12 betragen. Man stellt das Hauptgebläse 12 zum Arbeiten unter optimalen Verhältnissen ein, und es wird während des Eindampfvorgangs nicht geregelt, weshalb es nicht mit energieverbrauchenden Regelvorrichtungen versehen zu werden braucht. Der Abfall der Abdunstungsleistung, der sich aus der Verschmutzung der Verdampfer 1 und 2 im Laufe des Vorgangs ergibt, wird ausschließlich durch Regeln des Hilfsgebläses 13 kompensiert, und zu diesem Zweck wird das Hilfsgebläse mit einem Inverter, einem Leitflügelregler oder einer ähnlichen Regelvor­ richtung für die Förderleistung versehen. Indem der Hauptteil der Eindampfung in dem vorderen Verdampfer 1 der Reihe stattfindet und nur ein kleiner Teil des Heizdampfes durch das Hilfsgebläse 13 geht, haben diese Regelvorrichtungen des Hilfsgebläses keinen nennenswerten Einfluß auf den Gesamtenergieverbrauch des Prozesses. Die Regelung des Hilfsgebläses 13 kann bei hohen Eindampfquotienten auf einer Messung der Dichte des Endprodukts basieren, und infolge der Genauigkeit der Regelung erreicht man im Prozeß eine höhere Konzentration des Feststoffs im Endprodukt als bislang.

Unter den Anwendungen der Erfindung kann als Beispiel die Vorbehandlung der zum Herstellen von Molkepulver zu verwendenden Molke vor der Trocknungsphase angeführt werden, die z. B. in einem Zerstäubungstrockner erfolgen kann. Bei einer derartigen Vorbehandlung wird der Feststoffgehalt der Molke von 6% auf 60% erhöht, indem man z. B. zwei aufeinanderfolgende Verdampfer benutzt, von denen der erste den Feststoffgehalt auf etwa 20% erhöht. In einem solchen Prozeß kann das Hauptgebläse in seiner Leistung etwa sechsmal so groß wie das Hilfsgebläse sein, und man kann den Prozeß so dimensionieren, daß die erforderliche Menge von Heizdampf von außen höchstens einige Prozent von der Gesamtmenge des Heizdampfs ausmacht.

Claims (4)

1. Eindampfverfahren, bei dem die einzudampfende Flüssigkeit durch mindestens zwei in Reihe geschaltete Verdampfer geleitet und in diesen mit Heizdampf erhitzt wird, wobei als Heizdampf vorwiegend von der einzudampfenden Flüssigkeit selbst abgetrennte Brüden benutzt werden, die sowohl von dem ersten als auch von dem in der Reihe nachfolgenden Verdampfer einem ersten Gebläse zugeleitet werden, welches die Brüden unter erhöhtem Druck teilweise zurück zu dem ersten Verdampfer der Reihe fördert und teilweise an ein zweites, den Druck der Brüden nochmals erhöhendes Gebläse weiterleitet, das den in der Reihe nachgeschalteten Verdampfer mit Heizdampf versorgt, dadurch gekennzeichnet, daß die in den einzelnen Verdampfern von der einzudampfenden Flüssigkeit abgeschiedenen Brüden dem ersten Gebläse jeweils direkt zugeleitet werden, daß das erste Gebläse als Hauptgebläse (12) und das zweite Gebläse als Hilfsgebläse (13) verwendet wird und daß das Hauptgebläse (12) und das Hilfsgebläse (13) unabhängig voneinander betrieben werden, wobei der Feststoffgehalt der eingedampften Flüssigkeit während des Verdampfungsprozesses durch Regeln der Förderleistung des Hilfsgebläses (13) bei gleichbleibender Förderleistung des Hauptgebläses (12) geregelt wird.

2. Eindampfverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffgehalt durch Steuerung der Förderleistung des Hilfsgebläses (13) konstant gehalten wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit mindestens zwei bezüglich der einzudampfenden Flüssigkeit in Reihe geschalteten Verdampfern, einem die in den Verdampfern von der Flüssigkeit abgeschiedenen Brüden den Verdampfern als Heizdampf wieder zuleitenden System von Brüdenleitungen und in dem System von Brüdenleitungen angeordneten Gebläsen, die den Druck der Brüden stufenweise erhöhen, dadurch gekennzeichnet, daß ein ungeregeltes Hauptgebläse (12) vorgesehen ist, das über Leitungen (6, 7) direkt mit beiden Verdampfern (1, 2) zur Zuleitung der dort abgeschiedenen Brüden in Reihe geschaltet ist, daß in der Brüdenleitung (9), die von der Brüdenleitung (7) zwischen dem Hauptgebläse (12) und dem ersten Verdampfer (1) der Reihe abzweigt und die zu dem in der Reihe nachgeschalteten Verdampfer (2) führt, ein Hilfsgebläse (13) angeordnet ist und daß das Hilfsgebläse (13) eine Regeleinrichtung für seine Förderleistung aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung ein Inverter ist.