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Verfahren zum Eindampfen oder Kühlen von Flüssigkeiten, insbesondere
Salzlösungen Es ist bekannt, das Durchmischen oder ^Rühren von breiigen Flüssigkeiten
durchEin. führung von Luft in die Flüssigkeit durchzuführen. Auch wurde zum Rühren
der Füllmasse von Maischen die Luft schon durch mehrere senkrechte, unten offene
Rohre in die Flüssigkeit geleitet. Die Rohre waren unten derart mit Erweiterungen
versehen, daß große Luftblasen in entsprechend längeren Zeitzwischenräumen daraus
emporstiegen. Dabei konnte jedes Luftzuführungsrohr mit einer Regelvorrichtur. g
ausgestattet sein, durch die der Luftzutritt den Gegendruckverhältnissen entsprechend
eingestellt wurde. War z. B. die Zähflüssigkeit der Masse an verschiedenen Stellen
des Gefäßes verschieden, so wurde die Luftzufuhr aus den einzelnen Rohren ebenfalls
verschieden bemessen.
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Es wurden auch schon Luft oder Dampf-Luft-Gemische in Flüssigkeiten
eingeleitet ! während sie unter Vakuum verdampft oder gekühlt wurden. Dies geschah
jedoch nicht, um die durch die Dampfentwicklung bedingte Bewegung der Flüssigkeit
in einem bestimmten Sinne zu leiten, sondern in der Weise, daß die Dampfentwicklung
aus der Flüssigkeit gleichmäßiger gestaltet wurde. War aber bei der Vakuumkühlung
oder-verdampfung eine derart gestaltete Bewegung der Flüssigkeit erforderlich, daß
Salzabscheidungen und Ansätze Sin den Vakuumbehältern vermieden wurden, 90 wurde
diese Bewegung mit Rührwerken bewirkt. Derartige liegende oder stehende Rührwerksverdampfer
oder-kristallisatoren sind für das Arbeiten unter Vakuum meistens mehrstufig ausgebildet,
z. B. ist das Vakuumgefäß durch Zwischenxvände in etwa drei bis fünf Stufen unterteilt,
durch die die zu behandelnde Flüssigkeit nacheinander geführt wird. Dabei nimmt
das Vakuum von Stufe zu Stufe zu. Die Rühnverke der einzelnen
Stufen
sind auf einer gemeinsamen Welle angeordnet, die sich durch das ganze Gefäß hindurch
erstreckt. Da in den einzelnen Stufen des Vakuumgefäßes ein verschiedenes Vakuum
herrscht, muß die Rührwerkswelle nicht nur in den Gefäßwandungen, sondern auch in
den Zwischenwänden abgedichtet werden. Derartige Vorrichtungen bedingen hohe Anschaffungskosten.
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Die Erfindung hat zum Ziel, die an sich bekannte, zwecks Vermeidung
von Ansätzen mit Luft ausgeführte Rührung von Gemischen fester mit flüssigen Stoffen
für die Vakuumverdampfung oder Vakuumkristallisation nutzbar zu machen und diese
Rührung so auszugestalten, daß sie bei mehrstufiger Vakuumverdampfung oder Vakuumkristallisation
brauchbar ist. Nach der Erfindung wird bei der mehrstufigen Verdampfung oder Kühlung
von Flüssigkeiten unter Vakuum die Luft getrennt von der Flüssigkeit unten in die
einzelnen Verdampfergefäße mit verschiedenen im gleichen Sinn wie das von Stufe
zu Stufe zunehmende Vakuum abnehmenden Drücken eingeleitet, so daß einer jeden Stufe
ungefähr das gleiche Luftvolumen zugeführt wird, wobei die Luftvolumen der verschiedenen
Stufen so bemessen werden, daß sie das Salz in der Wasserdampf entwickelnden Flüssigkeit
in der Schwebe halten. Dadurch wird eine besonders vorteilhafte Bewegung der Flüssigkeit
in den einzelnen Verdampferstufen erzielt. Die Bewegung, die durch das eingeführte
Gas der Flüssigkeit erteilt wird, verhindert dann selbst bei solchen Flüssigkeiten,
'die hohe Gehalte an Feststoffen aufweisen, das Abscheiden und Festsetzen derselben
in dem Vakuumgefäß und ist, insbesondere wenn unter höherem Vakuum gearbeitet wird,
noch wirksamer als die Bewegung durch Rührwerke. Dadurch, daß den einzelnen Ver--dampferstufen
das gasförmige Mittel mit stufemveise abnehmendem Druck zugeführt wird, gelingt
es am einfachsten, dem Umstand Rechnung zu tragen, das einerseits das Luftvolumen,
das in jeder Stufe wirksam wird, durch das in der betreffenden Stufe herrschende
Vakuum bestimmt ist und außerdem der über der Lufteintrittsstelle lastende Druck
infolge der verschiedenen absoluten Drücke in den einzelnen Stufen ebenfalls verschieden
ist.
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Für das gute Durchmischen und einwandfreie NVeiterbenegen der in
der behandelten Flüssigkeit enthaltenen Feststoffe sind etwa 20 bis So m3/Std. Luft,
bezogen auf das jeweilige Vakuum in der betreffenden Stufe, erforderlich. Bei kleineren
Apparaten genügen 20 m3, bei größeren muß man bis auf So m3 im Maximum einstellen.
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Die erfindungsgemäß in jede Stufe eingeführte Luft gelangt mit den
Brüden in den Kondensator, wobei, wenn in einzelnen oder allen Stufen ein sehr hohes
Vakuum aufrechterhalten werden soll, noch eine Fördervorrichtung, z. B. ein Strahlapparat,
in die Leitung zum Kondensator eingeschaltet wer-'den kann. In dem Kondensator wird
der größte Teil des iii dem Dampf-Gas-Gemisch enthaltenen Wasserdampfes niedergeschlagen,
und es kann der Kondensator in bekannter Weise entlüftet werden. Durch die erfindungsgemäß
zur Bewegung der Flüssigkeit stenvendete Luft wird zwar bedingt, daß aus dem Kondensator
mehr Luft abzuführen ist als bei der bekannten, ohne Gaszufuhr arbeitenden Vakuumkühlung
o. dgl., so daß von der Entlüftungsanlage eine höhere Leistung zu bewältigen ist.
Die Erhöhung der Leistung ist indessen gering; sie beträgt praktisch nur etwa Io
bis 200/0. Es können deshalb auch bereits bestehende Anlagen für das Verfahren gemäß
der Erfindung verwendet werden, ohne daß eine Vergrößerung der vorhandenen Luft^
pumpe notwendig wird. Z. B. kann man sich in der Weise helfen, daß die aus- der
-Kon densation abgeführte Luft vorteilhaft mittels Dampfstrahlgebläses komprimiert
wird, bevor sie in die Luftpumpe gelangt.
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Mit besonderem Vorteil läßt sich die aus der Kondensation abgeführte
Luft für das Verfahren gemäß der Erfindung nutzbar machen. Diese Luft wird dann
auf einen Druck komprimiert, der höher ist als der Druck, der über der Einführungsstelle
in der Stufe mit dem niedrigsten Vakuum lastet.
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Sie ist dann ohne weiteres geeignet, die Bewegung der Flüssigkeit
in den einzelnen Vakuumstufen zu bewirken. Auf diese Weise wird jede zusätzliche
Belastung der Entlüftungsanlage vermieden, da die für die Bewegung der Flüssigkeit
notwendige Luft ständig im Kreislauf geführt wird.
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Die Zeichnung diene zur weiteren Erläuterung der Erfindung.
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In Abb. I ist eine für das Verfahren gemäß der Erfindung geeignete
Vorrichtung beispielsweise schematisch dargestellt. Aus Abb. 2 ist eine besondere
Ausführungsform der Luftzuführung ersichtlich.
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Der Kristallisator I ist durch Trennwände 2, 3, 4 in vier Stufen
unterteilt. Die zu behandelnde Flüssigkeit, z. B. eine Salzlösung, aus der durch
Kühlung Salze abgeschieden werden sollen, tritt durch die Zuleitung 5 in die erste
Vakuumstufe cin; sie durchströmt nacheinander die vier Stufen, um bei 6 aus dem
Kristallisator abgeführt zu werden. Die crste Vakuumstufe ist durch die Leitung
7 mit dem Einspritzkondensator 8 verbunden.
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Die Brüden der folgenden Vakuumstufenwerden durch die StrahIapparateg,
io, II auf
den Ko ndensatordruck verdichtet. Beispielsweise wird
die Lösung in der ersten Stufe bis auf 250 C, in der zweiten bis auf 150 C, in der
dritten bis auf SO C und in der vierten bis auf 20 C abgekühlt. Das Kühlwasser gelangt
in den Kondensator s durch die Leitung 12.
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Die Entlüftung des Kondensators erfolgt mittels Luftpumpe 15 unter
Zmdschenschaltung eines Dampfstrahlgebläses I3, das zunächst in den Einspritzkondensator
14 fördert, der den Treibdampf des Dampfstrahlgebläses I3 kondensiert. Beispielsweise
komprimiert der Strahlapparat I3 von 20 mm Quecksiibersäule bis auf 60 bis 8o mm
Quecksiibersäule. Bei 30, 31, 32 und 33 wird Luft in die einzelnen Stufen des Kristallisators
eingeführt. Sie bewirkt darin eine starke Bewegung der Flüssigkeit, so daß das Gemisch
von Lösung und Salzen, das sich beim Durchgang der Flüssigkeit durch den Kristallisator
bildet, unter Vermeidung jeglicher Salzabscheidung im Kristallisator ständig durch
die Leitung 6 in gleichmäßiger Nlischung aus dem Gefäß 1 sich entfernen läßt. Selbst
bei sehr starker Salzabscheidung, die ein Breiigwerden der Flüssigkeit in der letzten
Kühlstufe bedingt, arbeitet das Verfahren gemäß der Erfindung noch durchaus einwandfrei.
Das Gemisch von Luft und Brüden strömt durch die Sammelleitung 7 in den Kondensator
8, in dem der größte Teil des Wasserdampfes kondensiert wird. Der nicht kondensierbare
Anteil, der nach Kompression im Strahlapparat I3 und Verdichtung des Treibdampfes
im Einspritzkondensator I4 in die Leitung 17 übertritt, kann nun teils durch die
Luftpumpe 15 aus der Apparatur entfernt und teils durch die Leitung 16 über die
Drosselventile I8, J9, 2o; 21 in den Kristallisator zuruckgeführtwerden. Es ist
aber auch möglich, die gesamte Luft durch die Pumpe I5 abzusaugen und frische Luft
über die Drosselventile in die Vakuumstufen einzufüllren. Auch kann ein Teil der
Vakuumstufen mit Frischluft und ein anderer Teil der Vakuumstufen mit Kreis. lauf
luft betrieben werden.
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Es steht natürlich nichts im Wege, die Erfindung bei solchen Kristallisatoren
anzuwenden, die mit Rührwerken versehen sind, und dabei das Rührwerk ebenfalls noch
in Betrieb zu halten.
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Die Luft kann durch einfache Öffnungen oder Düsen in die Vakuumstufen
geleitet werden. In manchen Fällen empfiehlt es sich aber, für die Luftzuführung
besondere Vorrichtungen anzuwenden, beispielsweise die in Abb. 2 dargestellten.
Die durch die Drosselorgane auf den jeweils erforderlichen Druck entspannte Luft
tritt in diesem Falle durch die Rohre 23 in die Vakuumstufen ein. Gegebenenfalls
können diese Rohre oben geschlossen sein und eine größcre Anzahl von - Offnungen
in ihren Wandungen aufweisen.
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Dic Rohre 23 münden in Führungsrohre 25, über denen Einbauten 27
vorgesehen sind.
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Durch diese Vorrichtung läßt sich eine besonders starke Bewegung
und Durchmischung der Flüssigkeit erzielen.
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Dieç Erfindung erniöglfcht es, mit einer sehr einfachen Kühlvorrichtung
auszukommcn, die keinerlei bewegte, dem Verschleiß unterworfene Teile enthält. Da
das bisher erforderliche Rührwerk, die Stopfbuchsen und das Getriebe überflüssig
werden, werden die Anlagekosten erheblich vermindert. Durch Elas-Wwegfallen der
Stopfbuchsen wird die Apparatur wesentlich vakuumdichter, so daß in vielen Fällen
eine Verringerung des Kraftbedarfes der Luftpumpe sich ergibt, insbesondere wenn
die in Abb. I dargestellte Schaltung verwendet wird. Auch der Kraftbedarf der Anlage
ist günstiger, da das Rührerk entfällt.
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PATNTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zum Eindampfen oder Kühlen von Flüssigkeiten,
insbesondere von Salzlösungen, durch teilweise Verdampfung der bewegten Flüssigkeit
unter Vakuum und unter Einführung von Luft in die Verdampfergefäße, dadurch gekennzeichnet,
daß bei mehrstufiger Vakuumkühlung oder -verdampfung die Luft getrennt von der Flüssigkeit
unten in die einzelnen Verdampfergefäße mit verschiedenen im gleichen Sinne wie
das von Stufe zu Stufe zunehmende Vakuum abnehmenden Drükken eingeleitet wird, so
daß einer jeden Stufe ungefähr das gleiche Luftvolumen zugeführt wird, wobei die
Luftvolumen der verschiedenen Stufen so bemessen werden, daß sie das Salz in der
Wasserdampf entwickelnden Flüssigkeit in der Schwebe halten.