DE580928C

DE580928C - Process for evaporation of liquids

Info

Publication number: DE580928C
Application number: DEM113298D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Friedrich August Oetken; Paul Roepstorff
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1929-12-23
Filing date: 1929-12-24
Publication date: 1933-07-19

Description

Die Wirtschaftlichkeit von Eindampfanlagen leidet oftmals stark unter dem Einfluß der Heizflächenverkrustung, welche die Leistungsfähigkeit herabsetzt und den Wärmeverbrauch erhöht. Man hat 'daher schon seit langem nach Mitteln und Wegen gesucht, um die Verkrustung der Heizflächen zu verhüten und dadurch den' Wirkungsgrad von Eindampfprozessen zu erhöhen. Die: bisher erzielten Teilerfolge waren jedoch von der vollkommenen Lösung des Problems noch ziemlich entfernt und befriedigten daher keineswegs. Die Wirksamkeit der angewandten Mittel war in den meisten Fällen ungenügend und mehr oder weniger dem Zufall preisgegeben. Erst systematische Untersuchungen über die physikalischen Vorbedingungen des Auftretens von Krusten brachten die gewünschten Aufklärungen und zeigten den Weg der nachstehend beschriebenen Erfindung. The economic viability of evaporation plants often suffers greatly under the influence the encrustation of the heating surface, which reduces the efficiency and the heat consumption elevated. It has therefore been a long time to look for ways and means to to prevent the encrustation of the heating surfaces and thereby the 'efficiency of evaporation processes to increase. The partial successes achieved so far, however, were perfect The solution to the problem is still quite remote and therefore not at all satisfactory. The effectiveness of the means used was in most cases insufficient and more or less left to chance. First systematic investigations over the physical preconditions for the appearance of crusts brought the desired ones Clarifications and showed the way of the invention described below.

Von allen .Krustenbildnern am gefürchtetsten sind die Calciumsalze, insbesondere Gips, die sowohl in Salzlösungen wie auch in manchen anderen organischen Flüssigkeiten auftreten. Die Untersuchungen haben ergeben, daß in erster Linie die Entstehung neuer Kristalle im Erhitzer bzw. unmittelbar an seiner Heizfläche vermieden werden muß und daß ferner besondere Maßnahmen gegen die Ablagerung und das Festhaften schon vorhandener schwimmender Kristalle zu treffen sind. Die Entstehung neuer Kristallkeime hat ihre Ursache in der Übersättigung der Lösung, wobei jedoch nach den Gesetzen der Kristallisation bereits die metastabile Zone , überschritten sein muß. Erleichtert wirdOf all the crust builders, the most feared are the calcium salts, in particular Plaster of paris, which is found in saline solutions as well as in some other organic liquids appear. The investigations have shown that primarily the formation of new crystals in the heater or immediately must be avoided on its heating surface and that also take special measures against to meet the deposition and adherence of already existing floating crystals are. The origin of new crystal nuclei is caused by the oversaturation of the Solution, although according to the laws of crystallization the metastable zone, must be exceeded. Is facilitated

■ diese Kristallbildung durch lokale Dampfbildung an der Heizfläche des Erhitzers. Das Maß für die zulässige Übersättigung einer Lösung, wobei noch keine Salzausscheidung eintritt (metastabile Zone), ist für die verschiedenen Salze durchaus nicht einheitlich,■ this crystal formation through local steam formation on the heating surface of the heater. That Measure of the permissible oversaturation of a solution, with no salt excretion occurs (metastable zone), is by no means uniform for the various salts,

'. bewegt sich jedoch im allgemeinen in der Größenordnung von etwa 1 bis 3⁰C. Die Kenntnis dieses Temperaturintervalls ist be~ sonders wichtig bei solchen Stoffen, deren Lösungsvermögen bei Erwärmung abnimmt, wie dies z. B. - für Gips zutrifft, wenn die Temperatur der Lösung höher ist als etwa 38 ° C. Hieraus geht auch hervor, daß es für eine gesättigte Gipslösung meistens nicht genügt, deren Siedepunkt durch Drucksteigerung zu erhöhen, um die Kristallausscheidung zu verhindern. '. However, it is generally in the order of magnitude of about 1 to 3 ^° C. Knowledge of this temperature range is particularly important for substances whose dissolving power decreases when heated, such as e.g. B. - applies to gypsum if the temperature of the solution is higher than about 38 ° C. This also shows that for a saturated gypsum solution it is usually not sufficient to increase its boiling point by increasing the pressure in order to prevent the precipitation of crystals.

Aus der Erkenntnis aller dieser Ursachen ι, heraus kommen bei dem den Gegenstand der Erfindung bildenden Verfahren zum Eindampfen von Lösungeny die als Haupt- oder Nebenbestandteil Stoffe mit bei zunehmender. 6a Temperatur abnehmender Löslichkeit en thaiten, zur Verhütung der Heizflächenverkrustung die folgenden vier Maßnahmen gleichzeitig zur Anwendung:From the knowledge of all these causes ι, come out in the process of evaporation forming the subject of the invention of solutions that use substances as the main or secondary constituent with increasing. 6a Temperature of decreasing solubility takes place to prevent the heating surface encrustation apply the following four measures at the same time:

*) Von dem Patent sucher sind als die Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker indicated the following as the inventor:

Dr.-Ing. Friedrich August Oetken und Paul Roepstorff in Frankfurt a. M.Dr.-Ing. Friedrich August Oetken and Paul Roepstorff in Frankfurt a. M.

ι. wird ein genügend hoher Flüssigkeitsdruck im Heizkörper zur Erhöhung des Siedepunktes der Flüssigkeit über die Temperatur des Heizmittels hinaus aufrechterhalten,
2. wird durch Vergrößerung der Umlaufmengen die Flüssigkeit bis höchstens an die obere Grenze der metastabilen Sättigungszone für die jeweils gelösten Stoffe erwärmt,ι. a sufficiently high liquid pressure is maintained in the radiator to increase the boiling point of the liquid above the temperature of the heating medium,
2. the liquid is heated up to the upper limit of the metastable saturation zone for the respective dissolved substances by increasing the circulating quantities,

3. wird ein möglichst geringer Temperaturunterschied zwischen dem Heizmittel und der Flüssigkeit eingehalten, und3. The temperature difference between the heating means is as small as possible and the liquid complied with, and

4. die zu erhitzende Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit, z. B. von mehr als 1 m/Sek., durch den Erhitzer geleitet.4. the liquid to be heated at high speed, e.g. B. more than 1 m / sec., passed through the heater.

Einzelne der genannten Maßnahmen, so die unter 1 und 4 angegebenen, sind zwar bekannt und verschiedentlich angewendet worden, reichten aber für sich allein keineswegs aus, um die Krustenbildung im Erhitzer aufSome of the measures mentioned, such as those specified under 1 and 4, are known and has been used on various occasions, but by no means sufficient on their own to stop the crust formation in the heater

ao die Dauer zu verhindern. Auch die gleichzeitige Anwendung von zwei verschiedenen Mitteln der angeführten Art, wie beispielsweise eines hohen Flüssigkeitsdrucks in Verbindung mit großer Geschwindigkeit, genügtao to prevent the duration. Also the simultaneous use of two different ones Means of the type mentioned, such as a high liquid pressure in connection at great speed is enough

a₅ durchaus nicht. Es hat sich gezeigt, daß sich sämtliche Faktoren, wie angegeben, zu gemeinsamer Wirkung vereinigen müssen, wenn das Ziel erreicht werden soll.
Ein grundlegender Unterschied zwischen dem Verfahren nach der Erfindung und einem bekannten Vorschlag besteht darin, daß bei der bekannten Ausführung die Neubildung von Kristallen im Erhitzer nicht verhindert, sondern im Gegenteil Vorkehrungen getroffen werden, die im Erhitzer neugebildeten Kristalle in einem besonderen Schlammfänger zwischen Erhitzer und Drosselvorrichtung abzuscheiden, um dadurch ein reineres Salz als Endprodukt zu erhalten. Gemäß der Erfindung erfolgt dagegen keine Kristallbildung im Erhitzer, weil die dort etwa auftretende Übersättigung innerhalb der metastabilen Zone gehalten wird, indem man die Auslösung dieser geringen Übersättigung .durch die Wirkung der genannten Maßnahmen an eine andere Stelle der Verdampfungseinrichtung verlegt, wo auch das weitere Wachstum der Kristalle stattfindet. Dadurch ist die Gefahr der Krustenbildung auf der Heizfläche weit wirksamer als mit der bekannten Methode beseitigt. a ₅ by no means. It has been shown that all the factors, as stated, must combine to produce a common effect if the goal is to be achieved.
A fundamental difference between the method according to the invention and a known proposal is that in the known embodiment the new formation of crystals in the heater is not prevented, but on the contrary, precautions are taken, the crystals newly formed in the heater in a special sludge trap between the heater and the throttle device in order to obtain a purer salt as an end product. According to the invention, however, there is no crystal formation in the heater because the supersaturation that may occur there is kept within the metastable zone by relocating the triggering of this slight supersaturation to another point of the evaporation device, where the further growth is also due to the action of the measures mentioned of the crystals takes place. As a result, the risk of crust formation on the heating surface is eliminated far more effectively than with the known method.

Andererseits sind Verfahren bekanntgeworden, bei denen wohl die metastabile Sättigungszone nicht überschritten wird und das Wachsen der Kristalle außerhalb des Erhitzers erfolgt, aber vor allem die Erhöhung des Siedepunktes über die Temperatur des Heizmittels sowie die Auslösung der Übersättigung nach erfolgter Dampfabgabe der Flüssigkeit fehlen. Tatsächlich haben sich auch bei solchen Apparaten GipskrustenOn the other hand, methods have become known in which the metastable saturation zone is not exceeded and the crystals grow outside the heater, but above all the increase the boiling point via the temperature of the heating medium and the triggering of supersaturation after the vapor has been released from the liquid are missing. In fact, plaster of paris has built up on such devices

u. dgl. nicht verhüten lassen. Erst die Verbindung mit der Erhitzung unter genügend hohem Druck und damit die vollständige Fernhaltung jeglicher Kristallbildung von dem Erhitzer bringt die durch die Erfindung beabsichtigte Verbesserung.and the like do not use contraception. Only the connection with the heating below sufficient high pressure and thus the complete elimination of any crystal formation from the heater brings the improvement contemplated by the invention.

Über die Anwendung hoher Strömungsgeschwindigkeiten als Mittel zur Verhinderung von Krustenbildung sei noch folgendes erwähnt: Die Geschwindigkeit soll sich in zweifacher Hinsicht auswirken. Einmal soll ein Absetzen fester Bestandteile auf der Heizfläche verhindert werden und ferner soll die Flüssigkeit gut durchgemischt werden, damit keine lokale Temperaturerhöhung über die zulässige Grenze der metastabilen Zone hinaus erfolgen kann. Hierzu müssen besonders hohe Geschwindigkeiten benutzt werden, und es hat sich gezeigt, daß diese zweckmäßigerweise mindestens 1 m/Sek. betragen müssen, wenn ein genügender Effekt erreicht werden soll. Durch die Annahme solch hoher Geschwindigkeiten allein ist jedoch die geforderte geringe Erwärmung innerhalb der metastabilen Zone noch keineswegs sichergestellt; sie bezweckt lediglich eine bessere Homogenität der Temperaturverteilung im Flüssigkeitsstrom. Die geringe Erwärmung erfordert ihrerseits eine gleichzeitige An-Wendung genügend großer Umlaufsmengen sowie niedriger Heiztemperaturen bzw. Temperaturgefälle an der Heizfläche. Durch entsprechende Wahl der Heizrohrabmessungen und der Betriebsverhältnisse der Umwälzpumpe können die vorstehenden Bedingungen bei der Konstruktion der Apparatur in jeder Hinsicht erfüllt werden.Using high flow velocities as a means of prevention The following should be mentioned of crust formation: The speed should be doubled Respect. On the one hand, solid components should settle on the heating surface can be prevented and the liquid should also be mixed well so that no local temperature increase beyond the permissible limit of the metastable zone can be done. For this purpose, particularly high speeds must be used, and it it has been shown that this expediently at least 1 m / sec. must be if a sufficient effect is to be achieved. By adopting such high speeds alone, however, the required low warming within the metastable zone is by no means ensured; it only aims to improve the homogeneity of the temperature distribution in the Liquid flow. The low level of heating in turn requires simultaneous application Sufficiently large circulating quantities and low heating temperatures or temperature gradients on the heating surface. By selecting the dimensions of the heating pipe accordingly and the operating conditions of the circulation pump can meet the above conditions must be met in every respect in the construction of the apparatus.

Folgende Beispiele mögen die Verhältnisse zahlenmäßig klarstellen:The following examples may clarify the relationships numerically:

i. In einem unter Druck arbeitenden Umlaufverdampfer wurde mit Kalk neutralisierte Sulfitablauge eingedampft. Die Lösung war mit Gips vollständig gesättigt. Der Erhitzer wurde mit Dampf von 120 ° C beheizt. Der Druck im Heizsystem betrug auf der Flüssigkeitsseite 1,3 atü. Dampfbildung konnte demnach an keiner Stelle des Erhitzers eintreten. Der Flüssigkeitsumlauf war so· berechnet, daß sich die Lauge beim einmaligen Durchgang durch den Erhitzer nur um etwa 0,8 bis 1⁰C erwärmte. Gleichzeitig konnte die Laugengeschwindigkeit im Erhitzer zwischen 1 und 2 m/Sek. gehalten werden. Die erwärmte Lauge wurde beim Eintritt in den Verdampfkörper auf atmosphärischen Druck entspannt, wobei sich eine der Umlaufmenge und der vorangegangenen Erwärmung entsprechende Dampfmenge daraus entwickelte und die Lauge selbst sich von etwa 10.1 auf ioq° C abkühlte. Die im Erhitzer durch Erwärmung sowie im Verdampfkörper durch die Dampf-i. Sulphite waste liquor neutralized with lime was evaporated in a circulation evaporator operating under pressure. The solution was completely saturated with plaster of paris. The heater was heated with steam at 120 ° C. The pressure in the heating system was 1.3 atmospheres on the liquid side. Steam formation could therefore not occur at any point in the heater. The liquid circulation was calculated in such a way that the lye was only heated ^{by about 0.8 to 1 ° C. when it passed through the heater once.} At the same time, the speed of the lye in the heater could be between 1 and 2 m / sec. being held. The heated liquor was expanded to atmospheric pressure when it entered the evaporator body, with an amount of steam corresponding to the circulating amount and the previous heating developing from it and the liquor itself being cooled from about 10.1 to 10 ° C. The in the heater by heating as well as in the evaporator by the steam

abgabe eingetretene Übersättigung wurde beim weiteren Durchlauf der Flüssigkeit durch den Verdampfkörper an den dort vorhandenen und mit der Lauge zirkulierenden Kristallkernen ausgelöst, wobei die Kristalle selbst größtenteils in Suspension blieben. In diesem Zustande wurde die Lauge aus dem Verdampfer abgesaugt und! von neuem mit entsprechendem Druck durch den Erhitzer geleitet, wo die Übersättigung durch Erwärmung auf etwa ior° C wieder herbeigeführt wurde. Eine Neubildung von Kristallen im Erhitzer oder ein Festsetzen der in der Flüssigkeit suspendierten Kristalle an der Heizfläche konnte hierbei verhindert werden, was dagegen bei anderen Apparaten erfahrungsgemäß nicht möglich ist.The supersaturation that had occurred during the further passage of the liquid became apparent through the evaporator to the existing there and circulating with the lye Crystal nuclei triggered, with the crystals themselves largely remaining in suspension. In In this state the lye was sucked out of the evaporator and! all over again appropriate pressure passed through the heater, where the supersaturation by heating was brought about again to about ior ° C. A new formation of crystals in the Heater or a fixation of the crystals suspended in the liquid on the heating surface could be prevented here, what experience has shown, however, with other devices not possible.

2. Eine andere Anlage für Sulfitablauge hatte folgende Betriebsdaten:2. Another plant for sulphite waste liquor had the following operating data:

Wasserverdampfung 1040 kg/h,Water evaporation 1040 kg / h,

Umwälzgeschwindigkeit imCirculation speed in

Heizkörper 1,97 m/Sek.,Heating element 1.97 m / sec.,

Umwälzmenge 200 m³/h,Circulation rate 200 m ³ / h,

Erhitzung pro Umlauf ... 2,9° C,Heating per cycle ... 2.9 ° C,

²S Heizfläche 30 m², ² S heating surface 30 m ² ,

Temperatur der Flüssigkeit
bei Eintritt in den Heizkörper ... 65⁰ C,Temperature of the liquid
when entering the radiator ... 65 ⁰ C,

bei Austritt aus dem Heiz-when leaving the heating

körper 67,9° G,body 67.9 ° G,

Druck der Flüssigkeit imPressure of the liquid in the

Heizkörper 0,555 ata,Radiator 0.555 ata,

diesem Druck entsprechendecorresponding to this pressure

Siedetemperatur 83,5° C,Boiling temperature 83.5 ° C,

Temperatur im Heizraum 81 ° C,Temperature in the boiler room 81 ° C,

Druck im Verdampfer ... 0,254 ^ata·Pressure in the evaporator ... 0.254 ^ata

Bei dieser Arbeitsweise zeigte der Verdampfer auch bei längerem Betrieb keinen merklichen Leistungsabfall. Die Untersuchung des Heizsystems nach einer Betriebszeit von vier Wochen ergab nur einen leichten Anflug von Niederschlägen aus der Lauge. Andererseits wurde beobachtet, daß die konzentrierte Lauge eine erhebliche Menge Gips in Suspension enthielt, die sich bei längerem Stehen der Lauge in Fässern u. dgl. auf den Boden absetzte.In this way of working, the evaporator did not show any even after long periods of operation noticeable drop in performance. The examination of the heating system after an operating time of four weeks showed only a slight one Appearance of precipitation from the lye. On the other hand, it was observed that the concentrated Lye contained a considerable amount of gypsum in suspension, which when the lye stood for a long time in barrels and the like Settled the ground.

Bei der Durchführung des Verfahrens stellt sich an einer bestimmten: Stelle der Apparatur eine größte Übersättigung im Kreislauf der Flüssigkeit ein. Diese Stelle der größten Übersättigung kann innerhalb des Kreislaufes eine ganz verschiedene Lage ein-During the implementation of the procedure, there is a specific point in the apparatus a greatest supersaturation in the fluid circuit. This body of the greatest Over-saturation can take a completely different position within the cycle.

nehmen, je nachdem, welche besonderen physikalischen Eigenschaften die Flüssigkeit besitzt, und es ist wichtig, daß der Sättiger, in welchem die Flüssigkeit aus dem Zustand der Übersättigung in denjenigen der Sättigung zurückgeführt wird, an der betreffenden Stelle angeordnet wird. In manchen Fällen kann durch die gewählten Arbeitsbedingungen eine vorübergehende Verschiebung des Punktes der größten Übersättigung innerhalb des Flüssigkeitskreislaufes -eintreten, so daß es vorteilhaft erscheint, beispielsweise zwei Sättiger an verschiedenen Stellen anzuordnen, welche vom Verdampferkörper getrennt oder auch konstruktiv verbunden sein können. Da- , durch wird wiederum ein praktisch ausreichender Schutz gegen jegliche Krustenbildung auf der Heizfläche erreicht.take, depending on the particular physical properties of the liquid, and it is important that the saturator in which the liquid is from the state of Supersaturation is returned to those of saturation at the point in question is arranged. In some cases, due to the chosen working conditions, a temporary shifting of the point of greatest supersaturation within the fluid cycle-occur so that it appears advantageous, for example, to arrange two saturators in different places, which can be separated from the evaporator body or structurally connected. There- , this in turn provides practically sufficient protection against any crust formation reached on the heating surface.

Ferner ist bei der Durchführung des Verfahrens gemäß vorliegender Erfindung in besonderem Maße dem Umstand Rechnung zu tragen, daß die Dampfabgabe der Flüssigkeit nach erfolgter Entspannung im Verdampfkörper unter wesentlich anderen Verhältnissen erfolgt, als man bei den bisher üblichen Verdampfern gewohnt ist. Diese besonderen Betriebsverhältnisse sind einerseits durch die große Umlaufmenge und niedrige Temperaturdifferenz der Flüssigkeit vor und nach der Dampfabgabe sowie andererseits durch den hohen Druck der Flüssigkeit vor der Entspannung auf den Verdampferdruck bedingt. Die im Erhitzer als notwendig erachtete Druckerzeugung kann entweder durch Anwendung entsprechend hoher Flüssigkeitssäulen, einfacher jedoch durch Drosselung des Flüssigkeitsumlaufes erfolgen. Es sind verschiedene Einrichtungen bekanntgeworden, mit Hilfe deren die vollkommene Entspannung der Flüssigkeit erreicht wurde. Wenn jedoch größere Druckgefälle vorhanden sind, so ergibt die mit der plötzlichen Entspannung auf den Verdampf er druck verbundene Wärmeabgabe der Flüssigkeit gewisse Schwierigkeiten im praktischen Betriebe solcher Anlagen. -100Furthermore, when carrying out the method according to the present invention is particularly important Measures to take into account the fact that the vapor release of the liquid after relaxation in the evaporator takes place under significantly different conditions than with the previously customary evaporators is used to. These special operating conditions are due on the one hand to the large amount in circulation and the low temperature difference of the liquid before and after the vapor release and, on the other hand, due to the high pressure of the liquid before the expansion conditional on the evaporator pressure. The pressure generation that is considered necessary in the heater can either be achieved by application correspondingly high liquid columns, but more simply by throttling the liquid circulation. They are different Devices became known with the help of which the complete relaxation of the liquid was achieved. if However, if there are greater pressure gradients, the result is that with the sudden relaxation on the evaporator he pressure related heat release of the liquid certain difficulties in the practical operation of such systems. -100

Die Wärmeabgabe ist nämlich als umgekehrter Vorgang der Kondensation in einem Einspritzkondensator aufzufassen. Sie bedingt eine gute Verteilung der eingespritzten Flüssigkeit bzw. die Schaffung einer mögliehst großen Flüssigkeitsoberfläche, damit die Dampfa'hgabe so weitgehend wie möglich erfolgen kann, um so mehr, wenn schon an und für sich nur ein geringes Temperaturgefälle vorhanden ist. Andererseits müssen die Drosselquerschnitte bei hohen Druckunterschieden aber sehr eng gehalten werden, so- daß die Oberfläche des austretenden Flüssigkeitsstrahles nicht groß genug ist, um eine schnelle und vollständige Wärmeabgabe in Form von Dampf zu ermöglichen. Der Strahl wird dann nach seinem Eintritt' in den Verdampferraum zum Teil auseinandergerissen, wobei Spritzverluste entstehen, zum anderen Teil gelangt die Flüssigkeit von neuem in den Kreislauf, noch bevor die gesamte Dampfabgabe beendet ist.The heat dissipation is the reverse process of condensation in one To understand injection capacitor. It requires a good distribution of the injected Liquid or the creation of as large a liquid surface as possible so that the Apply steam as much as possible can, all the more so if there is only a slight temperature gradient in and of itself is. On the other hand, the throttle cross-sections must have high pressure differences but must be kept very close so that the surface of the exiting liquid jet is not large enough to allow a quick and allow complete heat dissipation in the form of steam. The jet then enters the evaporator chamber after it has entered Partly torn apart, causing splash losses, on the other hand, the liquid enters the again Cycle even before the entire steam output has ended.

Es hat sich daher als zweckmäßig erwiesen, gemäß Erfindung die gesamte Entspannung der Flüssigkeit in zwei Stufen vorzunehmen, indem durch die erste Drosselstufe der im Erhitzer benötigte Druck hervorgerufen wird, während die zweite Drosselstufe nur ein ge-> ringes Druckgefälle für die Entspannung auf den Verdampferdruck erzeugt, das eben gerade ausreicht, um eine vorzeitige Dampf--It has therefore proven to be useful, according to the invention, the entire relaxation of the liquid in two stages by passing through the first throttle stage in the heater required pressure is generated, while the second throttle stage only a> ring pressure gradient for the expansion to the evaporator pressure is generated, that is just enough to cause premature steam--

ίο bildung in der Flüssigkeitsleitung zwischen den beiden Drosselstellen zu verhüten. Infolge des. verbleibenden kleinen Druckgefälles erhält man größere Austrittsquerschnitte und hat somit die Möglichkeit, den Flüssigkeitsstrahl genügend weit aufzuteilen, um eine große Strahloberfläche zu erhalten, die für die Dampf abgabe besonders .günstig ist. Der Unterschied gegenüber der einfachen Drosselung ist deshalb besonders groß, weil man in-ίο formation in the liquid line between to prevent the two throttling points. As a result of the remaining small pressure drop you get larger exit cross-sections and thus have the possibility of the liquid jet to be divided sufficiently to obtain a large jet surface that is suitable for the Steam delivery is particularly cheap. The difference compared to simple throttling is particularly large because one

ao folge der äußerst geringen Temperaturerhöhung der Flüssigkeit im Erhitzer nur einen ganz geringen Druck nötig hat, um. die Dampfbildung vor der letzten Entspannung zu vermeiden, während der Flüssigkeitsdruck im Erhitzer wegen der höheren Heiztemperatur wesentlich größer sein muß.ao only follow the extremely slight increase in temperature of the liquid in the heater needs very little pressure to. the formation of steam before the last relaxation to avoid while the liquid pressure in the heater because of the higher heating temperature must be much larger.

Die angestrebte Unterteilung des entspannten Flüssigkeitsstrahles kann sowohl durch beliebig geformte Düsen kleinen Durchmessers, durch Längs- oder Querschlitze auch in kreisförmiger Anordnung wie auch durch Brausen, Siebe oder gelochte Bleche beliebiger Art erfolgen. Maßgebend ist, daß der entspannten Flüssigkeit beim Austritt in den Verdampferraum eine möglichst große Oberfläche für die Dampfabgabe zur Verfügung steht und daß die Austrittsgeschwindigkeit auf ein Mindestmaß beschränkt bleibt.The desired subdivision of the relaxed liquid jet can be achieved by both Small diameter nozzles of any shape, also through longitudinal or transverse slots in a circular arrangement as well as by showers, sieves or perforated sheets of any kind Kind of done. It is crucial that the relaxed liquid when exiting into the Evaporator space as large a surface as possible for the release of steam and that the exit speed is kept to a minimum.

Die Durchführung des Verfahrens setzt ferner voraus, daß bei der erfindungsgemäß verlangten geringen Flüssigkeitserwärmung, durch welche die Zone der metastabilen Sättigung nicht überschritten werden darf, naturgemäß größere Umlaufmengen als sonst üblich in Anwendung kommen müssen, welche in. Verbindung mit der geforderten Druckerzeugung im Erhitzer einen nicht unbeträchtlichen Kraftaufwand für die Umwälzpumpe . ergeben. Eine weitere Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens kann man daher dadurch erreichen, daß die Umwälzpumpe nicht elektrisch, sondern durch Dampfturbine angetrieben wird, deren Abdampf in den Erhitzer geleitet wird, derart, daß der Betriebsdampf auf den Heizdruck des Erhitzers der zugehörigen oder einer vorgeschalteten Eindampfstufe expandiert.' ' Bei Mehrkörperanlagen wird man zweckmäßigerweise den Turbinenabdampf jeder einzelnen Stufe zur Beheizung der ersten Verdampferstufe verwenden, damit eine der Körperzahl entsprechende mehrfache Ausnutzung des Abdampfes erfolgt;The implementation of the method also requires that the invention required low liquid heating, through which the zone of metastable saturation must not be exceeded, naturally larger amounts in circulation than usual have to be used, which in connection with the required pressure generation in the heater a not inconsiderable one Effort for the circulation pump. result. A further improvement in the economics of the process can be achieved therefore achieve that the circulation pump is not electrically, but by a steam turbine is driven, the exhaust steam is passed into the heater, in such a way that the operating steam to the heating pressure of the heater the associated or an upstream evaporation stage expands. ' ' At Multi-body systems are expediently the turbine exhaust steam from each individual Use stage to heat the first evaporator stage, so that one of the body number corresponding multiple utilization of the exhaust steam takes place;

Die Zeichnung' diene zur beispielsweisen Erläuterung des gemäß der Erfindung angewandten Verfahrens.The drawing 'serves as an example Explanation of the method used according to the invention.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ι der Verdampfer, 2 der Erhitzer; beide können unter beliebigem Druck wie auch unter Vakuum betrieben werden. Der Verdämpfer 1 ist mit dem Erhitzer 2 einerseits durch die Leitungen 3 und 5 sowie andererseits durch die Leitung 11 verbunden. In die Leitung S ist dieUmwälzpumpeö eingeschaltet, welche durch die Dampfturbine 7 angetrieben wird. Der Betnebsdampf der Turbine 7 tritt bei 8 ein. Die Abdampfleitung 9 ist mit dem Erhitzer 2 verbunden. Durch die Leitung 10 wird der noch fehlende Heizdampf zugeführt, welcher gegebenenfalls auch teilweise oder ganz durch den Turbinenabdampf der nachgeschalteten Verdampferstufen einer Mehrkörperanlage ersetzt werden kann., Ebenso kann komprimierter Brüdendampf als Heizdampf dienen. In die Verbiiidungsleitung 11 ist eine Drosselvorrichtung 12 eingeschaltet, durch welche der' Flüssigkeitsdruck, im Gegensatz zu demjenigen· im Erhitzer 2, so weit erniedrigt wird, daß der Siedepunkt der Flüssigkeit nur noch wenig über der an dieser Stelle herrschenden Flüssigkeitstemperatur ■ liegt. Bei" 13 findet' dann die vollständige Entspannung auf den absoluten Druck im Verdampfer ΐ statt.' Die sich hierbei aus der Flüssigkeit entwickelnde Dampfmenge entweicht durch den Br'üdenstutzen .14 und kann beispielsweise einem Kondensator, einem Brüdenkompre'ssor oder auch dem Erhitzer einer zweiten Verdampferstufe zugeführt werden. Jede der zur Verwendung kommenden Drosseleinrichtungen 12 und 13 kann · natürlich in bekannter Weise regelbar eingerichtet sein, und zwar sowohl jede Drosselstufe einzeln für sich oder auch zusammen und'in Abhängigkeit von einander. Je nach den physikalischen Eigenschaften der Flüssigkeit wird an einer oder mehreren Stellen des Flüssigkeitskreislaufes der Sättiger 4 eingeschaltet, z. B. zwischen Verdampfer 1. und Umwälzpumpe 5 oder zwischen den beiden Drosselstufen i2-^: und,13. Ebenso kann der Sättiger 4 in beliebiger Weise mit dem Verdampfer ι zu einer Konstruktionseinheit verbunden oder auch umschaltbar eingerichtet werden. RohriS dient zur Entlüftung des Sättigers 4. · ' ■In the illustrated embodiment, ι is the evaporator, 2 is the heater; both can be operated under any pressure as well as under vacuum. The evaporator 1 is connected to the heater 2 on the one hand by the lines 3 and 5 and on the other hand by the line 11. The circulation pump 6, which is driven by the steam turbine 7, is switched on in the line S. The operating steam from the turbine 7 enters at 8. The exhaust steam line 9 is connected to the heater 2. The still missing heating steam is fed through the line 10, which if necessary can also be partially or completely replaced by the turbine exhaust steam of the downstream evaporator stages of a multi-body system. Compressed vapor can also serve as heating steam. A throttle device 12 is connected to the connecting line 11, by means of which the liquid pressure, in contrast to that in the heater 2, is lowered so far that the boiling point of the liquid is only slightly above the liquid temperature prevailing at this point. At "13 there is then complete expansion to the absolute pressure in the evaporator ΐ." The amount of steam developing from the liquid escapes through the vapor nozzle 14 and can, for example, be fed to a condenser, a vapor compressor or also to the heater of a second evaporator stage The saturator 4 is switched on at one or more points in the liquid circuit, e.g. between the evaporator 1, depending on the physical properties of the liquid . And circulation pump 5 or between the two throttle stages i2- ^: and, 13. Likewise, the saturator 4 can be connected in any way with the evaporator ι to form a construction unit or can also be set up in a switchable manner. RohriS serves to vent the saturator 4. · '■

Im Betrieb strömt also die Flüssigkeit, von der Pumpe 6 getrieben und auf den nötigen Druck gebracht, z. B. der Reihe nach durch den Erhitzer 2 und die Steigleitung 11 über die erste Drosselstufe 12 zur zweiten Drosselstufe 13 in den Verdampfer 1, dann nachIn operation, the liquid flows, driven by the pump 6 and on the necessary Pressure brought, e.g. B. sequentially through the heater 2 and the riser 11 over the first throttle stage 12 to the second throttle stage 13 in the evaporator 1, then after

Dampf abgabe durch den Sättiger 4 zurück zur Pumpe 6. Bei anderen Flüssigkeiten bzw. Betriebsbedingungen kann z. B. folgende Reihenfolge zweckmäßig sein: Von Pumpe6 durch Erhitzer 2, Steigleitung 11, erste Drosselung 12, Sättiger 4, zweite Drosselung 13, Verdampfer 1 und direkt zur Pumpe 6 zurück. Nach genügender Eindickung wird die Flüssigkeit bei 16 aus dem Verdampfer abgelassen. Steam is released through the saturator 4 back to the pump 6. For other liquids or Operating conditions can e.g. B. The following sequence may be appropriate: From Pump6 through heater 2, riser 11, first throttle 12, saturator 4, second throttle 13, Evaporator 1 and directly back to pump 6. After sufficient thickening, the Drained liquid from vaporizer at 16.

Das Verfahren kann selbstverständlich sowohl unter Druck wie unter Vakuum arbeiten, auch in Verbindung mit Brüdenkompression. Ferner können Verdampfer dieser Bauart ohne weiteres im Mehrfacheffekt betrieben werden, wobei jede Verdampferstufe ihre eigene Umwälzpumpe, Drosseleinrichtungen, Sättiger usw., wie in der Zeichnung dargestellt, erhält. Es sei noch .darauf hingewiesen, daß die richtige Anordnung des Sättigers einen bestimmenden Einfluß auf die Größe des Flüssigkeitsumlaufes und damit des Kraftbedarfes für die Umwälzpumpe besitzt. Berücksichtigt man noch, daß durch die erfindungsgemäß geforderte hohe Geschwindigkeit im. Erhitzer gleichzeitig eine wesentliche Steigerung des Wärmedurchganges eintritt, so ist ohne weiteres verständlich, daß das Verfahren nach der Erfindung die wirtschaftliche Eindampfung auch von solchen Flüssigkeiten gestattet, die bisher wagen der Krustenbildung Schwierigkeiten machten.The process can of course work both under pressure and under vacuum, also in connection with vapor compression. Furthermore, evaporators of this type can easily be operated in multiple effects with each evaporator stage having its own circulation pump, throttle devices, Saturator etc. as shown in the drawing. It should also be pointed out that the correct arrangement of the saturator has a determining influence on the size of the liquid circulation and thus the power requirement for the circulation pump. If one also takes into account that the according to the invention required high speed im. Heater at the same time an essential If there is an increase in the heat transfer, it is readily understandable that the method according to the invention the economical evaporation of such Liquids permitted, which previously dared to make crust formation difficulties.

Claims

Patent claims:

i. Process for evaporation of solutions, which are the main or minor constituent Contain substances whose solubility decreases with increasing temperature, in single or multiple evaporators, characterized in that to avoid encrustation of the heating surface simultaneously

a) a sufficiently high liquid pressure in the radiator to increase the Maintain the boiling point of the liquid above the temperature of the heating medium,

b) by increasing the circulating quantities the liquid up to a maximum of the upper limit of the metastable saturation zone for the respective dissolved substances warmed,

c) the smallest possible temperature difference between the heating means and adhered to the liquid, and

d) the liquid to be heated at high speed z. B. of more than ι m / sec. is passed through the heater.

2. The method according to claim 1, characterized in that for generating pressure in the heater there is a throttling of the liquid flow in two stages, in such a way that that through the first throttle the boiling point of the liquid to almost the temperature in the heater is reduced.

3. The method according to claim 1, characterized in that the liquid circulation a circulating pump driven by a steam turbine is used, the operating steam of which is adjusted to the heating pressure of the heater the associated or an upstream evaporation stage expands.

1 sheet of drawings