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Verfahren und Vorrichtung zum Verdampfen der flüchtigen Bestandteile
in Lösungen, Emulsionen und Suspensionen.
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Es sind bereits verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zum Verdampfen
der flüchtigen Bestandteile in Lösungen, Emulsionen und Suspensionen bekannt, bei
denen das zu behandelnde flüssige Gut innerhalb eines geschlossenen Raumes fein
zerstäubt und während des Schwebens in der Luft der Einwirkung eines gasförmigen
Verdampfungsmittels ausgesetzt wird, um das behandelte Gut durch teilweise Entziehung
der' flüchtigen Bestandteile
einzudicken oder durch vollständige
Verdampfung derselben zu trocknen. Als Trocken- bzw. Verdampfungsmittel wird meist
heiße Luft verwendet; als solches ist aber jedes Gas geeignet, das fähig ist, Wasserdampf
oder andere Verdampfungsprodukte aufzunehmen. Da der Verdampfungsprozeß desto leichter
vor sich geht, je größer die Oberfläche des zu behandelnden flüssigen Gutes ist,
so ist es wichtig, dieses während des Verdampfungsprozesses möglichst fein zu zerstäuben
und in diesem Zustande zu erhalten. Die Zerstäubung geschieht meistens in einer
wagerechten Schicht.
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Nach der Art, wie das Verdampfungsmittel zur Anwendung gebracht wird,
lassen sich unter den wichtigsten bekannten Verfahren, welche den Grundgedanken
der Zerstäubungstrocknung zu lösen versuchen, zwei Gruppen unterscheiden: solche,
welche das zu behandelnde flüssige Gut und das Verdampfungsmittel in zwei parallelen
Schichten ausbreiten und meistens bei Führung der beiden Schichten in der gleichen
Strömungsrichtung die Verdampfung im Gleichstrome durchführen, und solche, welche
das Verdampfungsmittel im Winkel gegen die Schicht des zerstäubten flüssigen Gutes
ansetzen, so daß die Verdampfung im Gegenstrome verläuft.
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Die Verfahren der ersteren Gruppe haben den Vorteil, daß die Ausbreitung
des zerstäubten Gutes sich nicht nur unbehindert durch einen anders gerichteten
Strom des Verdampfungsmittels entwickeln kann, sondern durch dessen Strömung noch
regulierend gefördert wird. Dadurch nämlich, daß das Verdampfungsmittel in der gleichen
Richtung wie das zerstäubte Gut strömt und eine gleichmäßige Geschwindigkeit hat,
wird die geringere Geschwindigkeit und I;lueite der kleineren Tröpfchen durch die
Strömung des Verdampfungsmittels gegenüber der höheren Geschwindigkeit und weiteren
lilug bahn der größeren Tröpfchen ausgeglichen.
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Auf diese Weise wird d die Wiedervereinigung der Flüssigkeitsteilchen
zu größeren und schwerer zu trocknenden Tropfen verhindert.
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Der Nachteil der Verfahren dieser Gruppe besteht darin, daß die einzelnen
Tröpfchen des zerstäubten Gutes auf ihrem ganzen Wege mit denselben Teilen des Verdampfungsinittels
in Berührung sind, wodurch die Verdampfung verlangsamt und die volie Ausnutzung
des Verdampfungsmittels in Frage gestellt wird, weil nicht alle Teile desselben
zur Wirkung kommen.
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Bei den Verfahren der zweiten Gruppe kommt das zerstäubte flüssige
Gut infolge des ; Nufpralles des im Winkel auftreffenden Verdampfnngsmittels nicht
so gut zur Ausbreitung, erfährt durch die Strömung des Verdampfungsmittels jedenfalls
keine Förderung der Ausbreitung. Dagegen hat die Durchdringung der Schicht des zerstäubten
flüssigen Gutes durch den Strom des Verdampfungsmittels den Vorteil, daß die einzelnen
Flüssigkeitsteilchen auf ihrer Flugbahn im Fortschreiten immer mit neuen Teilen
des \ ; erdampfungsmittels in Berührung kommen und daß die Durchdringung eine innige
Mischung zur Folge hat, so daß das Verdampfungsmiftel bestens ausgenutzt wird und
die Verdampfung sehr rasch vor sich geht.
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Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung sucht die Vorteile der
beiden Gruppen von bekannten Verdampfungsverfahren in neuer Weise und Wirkung möglichst
zu vereinigen, indem er die beiden bekannten Verfahrensarten zu einem neuen Verfahren
kombiniert, wobei sich auch noch Vorteile anderer Art ergeben. Das geschieht dadurch,
daß ein Teil des Ver, dampfungsmittels, welcher ausreichend ist, um die Ausbreitung
des zerstäubten Gutes regulierend zu fördern und bei der Verdampfung erheblich mitzuwirken,
zu derselben parallel und in derselben Strömungsrichtung geführt wird, während die
größere Menge des Verdampfungsmittels gegen die Schicht des zerstäubten Gutes angesetzt
wird, um sie zu durchdringen. Es kommen also zwei verschieden gerichtete Ströme
des Verdampfungsmittels zur Anwendung.
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Dies wird dadurch erreicht, daß in einem Verdampfungsraume von kreisförmiger
oder polygoner Grundfläche von einer zentralen oder annähernd zentralen Stelle aus
durch eine Schleudervorrichtung das flüssige Gut in einer ebenen oder annähernd
ebenen Schicht nach allen Seiten wagerecht zerstäubt wird, während nahe unterhalb
der Stelle, von welcher die Zerstäubung und Ausschleuderung der Flüssigkeit stattfindet,
ein kleiner Teil des Verdampfungsmittels ebenfalls in einer ebenen, möglichst parallelen
Schicht nach allen Seiten ausgebreitet wird. Zweckmäß, igenveise läßt man einen
weiteren kleineren Teil des Verdampfungsmittels in gleicher Weise oberhalb der zerstäubten
Flüssigkeit ausströmen, so daß die Schicht derselben dann zwischen zwei parallel
strömenden Schichten des Verdampfungsmittels ausgebreitet wird. Der größere Teil
desselben wird aber weiter unten und von unten, beispielsweise an zentraler Stelle
von einem kegelförmigen Einbau aus, in den Verdampfungsraum eine und energisch gegen
die Schicht des zerstäubten Gutes geführt, so daß dieser größere Teil des Verdampfungsmittels
dasselbe in seiner ganzen oder fast ganzen Ausdehnung zu durchdyaslgen
vermag.
Die Abführung des verbrauchen Nterdampfungsmittels, beladen mit den verdampften
flüchtigen Bestandteilen des behandelten Gutes, erfolgt im oberen Teil des Verdampfungsraumes.
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Die Vorteile dieses Verfahrens bestehen darin, daß die Mengen des
Verdampfungsmittels, welche parallel der zerstäubten Flüssigkeit geführt werden,
sofort mit derselben in Berührung kommen, eine gleichmäßige Ausbreitung derselben
gewährleisten, die Einwirkung störender Luftwirbel durch die Einhüllung der Flüssigkeitsschicht
verhindern und teilweise die Verdampfung bewirken. Auch werden durch diese Parallelströme
des Verdampfungsmittels einzelne Tröpfchen, welche aus der vorgeschriebenen Flugbahn
abspringen und meistens größer sind, vom Verdampfungsmittel besonders stark beeinflußt
und wieder in die vorgeschriebene Bahn zurückgeführt. Bei dieser gleichmäßigen und
durch die Parallelströme des Verdampfungsmittels geförderten Ausbreitung des zerstäubten
Gutes wird die Gefahr der Vereinigung einzelner Tröpfchen desselben beseitigt, wie
sie bei Wirbelbiltdungen und ungleichmäßiger Tropfengröße sowie dadurch verursachter
verschiedener Flugxveite und Fluggeschwindigkeit gegeben ist. Durch die gleichmäßige
Ausbreitung des zerstäubten Gutes wird dessen Verdampfung und Durchdringung durch
die von unten zugeführte Hauptmenge des Verdampfungsmittels wirksam vorbereitet,
so daß die Verdampfung hauptsächlich im Gegenstrome erfolgen kann. Außerdem gibt
die Gesamtanordnung des Verdampfungsmiftels eine gleichmäßige und tragfähige Unterlage
für die Schicht der zerstäubten Flüssigkeit, so daß ein Durchbruch derselben nicht
zu befürchten ist.
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In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform einer Anlage
zur beispielsweisen Ausführung des Verfahrens gemäß Erfindung dargestellt.
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Niit A ist der zylindrische Verdampfungsraum bezeichnet, dessen Grundfläche
C und dessen Mantel B ist. Die Öffnungen für die Zuführung der Hauptmenge des durch
die Leitung gegen die zerstäubte Lösung geführten Verdampfungsmiftels sind mit E
bezeichnet, während D und F die Zuführungsstellen für die parallel zur zerstäubten
Lö-Lösung geführten Teile des durch die LeitungeilAl und L zugeführten Verdampfungsmittels
sind. G ist die Öffnung nebst Abzugsrohr zur Fortführung des verbrauchten Verdampfungsmittels
mit den verdampften flüchtigen Bestandteilen des behandelten Gutes. Mit H ist der
Einfalltrichter und mit J das Zuführungsrohr der zu behandelnden Lösung bezeichnet,
während K eine Schleudervorrichtung darstellt, von welcher aus durch Fliehkraft
die Lösung zerstäubt wird.
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AT ist eine weitere Abflußöffnung für eingedickte Flüssigkeit bzw.
die Entleeröffnung für das zum Trocknen gebrachte Gut.