DE8006401U1

DE8006401U1 - Vorrichtung zur abscheidung von fluessigkeitstropfen aus brueden

Info

Publication number: DE8006401U1
Application number: DE19808006401U
Authority: DE
Original assignee: Nukem GmbH
Current assignee: Nukem GmbH
Priority date: 1980-03-08
Filing date: 1980-03-08
Publication date: 1984-02-02

Description

I «II

■ ti I

■ Il 1

NUKEM GmI)H

6450 Hanau 11

Vorrichtung zur Abscheidung von Flüssigkeitstropfen aus Brüden

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abscheidung von Flüssigkeitstropfen aus Brüden in einem Ausdampfbehälter von Zwangsumlaufverdampfern durch mehrfache Umlenkung der Brüden im Ausdampfbehälter. Dadurch werden die in den Brüden mitgerissenen Flüssigkeitströ'pf- chen abgeschieden und es wird durch eine geeignete Anordnung der Abscheideeinrichtungen für die Tröpfchen vermieden, daß neue Tröpfchen entstehen und mit den Brüden in das Destillat getragen werden.

E^₁₁ wirksames Verfahren zur Dekontamination verunreinigter Flüssigkeiten ist die verdampfung. Der erzielbare Dekontaminatationsfaktor - Verhältnis der Verunreinigung in der Flüssigkeit zur Verunreinigung im Destillat - für die nicht flüchtigen Bestandteile ist ab-

hängig von der Menge der Tropfen, die von den Brüden

• · ι

in den Destillatbereich mitgerissen werden. Es ist daher wichtig, ein Mitreißen dieser Tropfen zu verhindern.

Bekannt sind eine Reihe von Vorrichtungen zur Tröpfchenabscheidung,wie Zyklone, Füllkörperschüttungen, Lamellenabscheider, Gestrickpakete verschiedenster Art, sowie Waschkolonnen und Venturiwäscher mit Destillatrücklauf.

Zyklone sind zum Abscheiden von Tröpfchen im um-Bereich nur für kleine Durchsätze bis ca. 100 m⁵/h wirtschaftlich geeignet. Bei vielen Verdampferanlagen sind jedoch

Leistungen bis zu 17 000 m /h Brüden vorgesehen. Bei Erhöhung des Durchsatzes in einem Zyklon wird ent weder der Druckverlust zu groß oder bei vergrößerter Bauweise des Zyklons ist der Abscheidegrad nicht mehr zufriedenstellend, weil der abgeschiedene Grenztropfendurchmesser zunimmt. Bei Einsatz eines oder mehrerer parallelgeschalteter Zyklone sind die Investitionskosten sowie das erforderliche Bauvolumen sehr hoch.

Füllkörperschüttungen und Gestrickpakete haben die Aufgabe, feine Tröpfchen zu größeren zu koagulieren, um eine Abscheidung zu ermöglichen. Da die koagulierten Tropfen entgegen der Brüdenströmung abgeschieden werden müssen, entstehen aus großen Tropfen immer wieder neue kleine Tropfen. Die Abscheideleistung ist daher gering. Die Neigung zu Feststoffablagerungen und damit Verstopfungen machen sie außerdem für eine Reihe von An- wendungsfällen ungeeignet. Darüber hinaus haben Gestrickpakete aufgrund der hohen spezifischen Oberfläche den Nachteil, von aggressiven Medien zerstört zu werden.

Lamellenabscheider haben zwar eine gute Abseheidewir-^OJ kung durch Mehrfachumlenkung und Ausnutzen der Träg-

1 heits- und Zentrifugalkräfte, es besteht jedoch durch die Vielzahl der Fangrinnen die Gefahr ihrer Inkrustierung, die durch Reinigungsmaßnahmen nur schwer zu beseitigen ist. Außerdem benötigen Lamellenabscheider 5 einen zustäzlichen Raumbedarf.

Bei Waschkolonnen erfolgt die Dekontamination der Brüden durch das Einbinden der mitgerissenen Tröpfchen im Destillatrücklauf. Der Apparatedurchsatz muß daher um 10 die Menge des Destillatrücklaufes größer sein als der Anlagendurchsatz. Dieses Reinigungsverfahren benötigt daher einen großen Raumbedarf sowie hohe Investitionsund Energiekosten.

15 Beim Venturiwäscher werden die von den Brüden mitgerissenen Tröpfchen in einen Waschkreislauf eingebunden.

I Die Konzentration im Waschkreislauf wird durch kon- I stante Zuspeisung von Destillat niedrig gehalten, so

|i daß wie bei den Waschkolonnen eine Verdünnung der Ver-

I 20 unreinigung in den erneut mitgerissenen Tröpfchen er-

§ folgt. Nachteilig ist auch hier der große Raumbedarf

Ii sowie die hohen Investitions- und Energiekosten.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine I 25 Vorrichtung zu schaffen zur Abscheidung von Flüssig- I keitstropfen aus Brüden in einem Ausdampfbehälter von I Zwangsumlaufverdampfern durch mehrfache Umlenkung der I Brüden im Ausdampfbehälter, die hohe Brüdendurchsätze I erlaubt, eine optimale Tropfenabscheidung aus dem Brü- I 30 denstrom gewährleistet, störungsfrei arbeitet, einen

|; relativ geringen Raumbedarf benötigt und geringe Ener-

^ gie- und Investitionskosten erfordert.

I Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

35 der tangentiale Einlauf für das Flüssigkeits-Brüden-

• t ti ■··!■· ·· ·Ι

I I I I I > 1 I I I I

I I 1 J 11 > ) I ) ] I I

Gemisch in einen Ringraum innerhalb des Ausdampfbehälters führt, der in einem Rohr zur Ableitung der Flüssigkeit endet und im oberen Bereich einen umlaufenden Schlitz besitzt, der in einen spaltförmigen Raum zur Abführung der Brüden mündet.

Vorzugsweise besitzt der Ringraum einen rechteckigen Querschnitt und endet in einem Tauchrohr, das die ablaufende Flüssigkeit in den Verdampfersumpf führt.

Der spaltförmige Raum wird vorteilhafterweise zumindest teilweise von den Wänden des Ringraumes und den Wänden des Ausdampfbehälters begrenzt. Zumindest im Auslaufbereich der Brüden sollte er im wesentlichen senkrecht nach unten verlaufen.

Die Abbildungen I bis IV zeigen schematisch zwei beispielhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Bei einem Zwangsumlaufverdampfer wird die zu verdampfende bzw. aufzukonzentrierende Flüssigkeit aus einem Ausdampfbehälter (2) mittels einer Pumpe durch einen Erhitzer gefördert und über eine Drossel entspannt in den Ausdampfbehälter (2) zurückgeleitet. Durch den Drucksprung an der Drossel entsteht ein Brüden-Flüssigkeitsgemisch, dessen Trennung im Ausdampfbehälter (2) erfolgt. Entsprechend der Brüdenraumbelastung werden vom Brüdenstrom bis zu einem Grenztropfendurchmesser Tropfen der verunreinigten Flüssigkeit mitgerissen. Diese Verunreinigungen mindern die Destillatqualität und damit den Dekontaminationsfaktor der Anlage. Zur Erzielung eines möglichst reinen Destillatproduktes müssen daher die mitgerissenen Tropfen aus dem Brüdenstrom entfernt werden.

Zu diesem Zwecke wird das Brüden-Flüssigkeitsgemisch über einen tangentialen Einlauf (3) in einen ringförmigen Raum (l), der Teil des Ausdampfbehälters (2) ist und in einem Rohr (7) endet, mit hoher Geschwindigkeit eingeleitet. Die dabei auftretende Zentrifugalkraft trennt die Flüssigkeit von den Brüden. Es verbleiben jedoch im Brüdenstrom je nach Größe der Zentrifugalkraft sowie der Verweilzeit kleine Tropfen. Der im Ringraum (2) sich bildende Flüssigkeitsring wird über das Ablauftauchrohr (7) in den Verdampfersumpf (6) des Ausdampfbehälters (2) abgeleitet. Die Brüden strömen aus dem Ringraum (l) über einen im oberen Bereich sich befindenden umlaufenden Schlitz (11) in einen spaltförmigen Raum (4) und von dort in den Ausdampfraum des

Ausdampfbehälters (2).

Die Umlenkung der Brüden beim Eintritt in den spaltförmigen Raum (4) bewirkt durch Trägheitskräfte ein Aufprallen der mitgerissenen, noch nicht abgeschiedenen Tröpfchen auf die Umlenkwände (5)» wo sie einen Flüssigkeitsfilm bilden, der vom Brüdenstrom und der Schwerkraft in den Sumpf (6) gefördert wird. Der spaltförmige Raum (4) sollte daher zumindest im Auslaufbereich (12) in etwa senkrecht nach unten verlaufen. Der spaltför mige Raum (4) wird vorzugsweise so dimensioniert, daß zwischen dem Ringraum (l) und dem Ausdampfraum des Ausdampfbehälters (2) ein Druclcsprung besteht. Dieser Drucksprung bewirkt eine Beschleunigung der Brüden und der darin noch enthaltenen Tröpfchen. Am unteren Aus tritt (13) des spaltförmigen Raumes (k) werden die mit hoher Geschwindigkeit austretenden Brüden fast trägheitslos durch Querschnittserweiterung verzögert, vorzugsweise von der Umlenkeinrichtung (8) nach oben umgelenkt, während die hochbeschleunigten Tröpfchen im

Brüdeiistrom aufgrund ihrer Traf?:oi tskräfte auf der Um-

lenkvorrichtung (θ) auftreffen, abgeschieden und vorteilhafterweise über eine weitere Umlenkvorrichtung (lO) in den Verdampfersumpf (5) geleitet werden, ohne daß eine erneute Tröpfchenbildung stattfinden kann.

Der an den Wänden (5) ablaufende Flüssigkeitsfilm wird in der Fangrinne (9) gesammelt und ohne erneute Tröpfchenbildung beruhigt ebenfalls in den Verdampfersumpf (6) eingebunden.

Die Abbildung IV zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der der Ringraum (l) nicht an der Außenwand des Ausdampfbehälters (2), sondern an einem zentralen Rohr (14) angeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auch für die Abscheidung von Tropfen aus Gasströmen geeignet.

Claims

I ·· ■ NUKEM GmbH 6450 Hanau 11

1. Vorrichtung zur Abscheidung von Flüssigkeitstropfen aus Brüden in einem Ausdampfbehälter von Zwangsumlauf verdampf ern durch mehrfache Umlenkung der Brüden, dadurch gekennzeichnet, daß der tangentiale Einlauf (3) für das Flüssigkeit-Brüden-Gemisch in einen Ringraum (l) innerhalb des Ausdampfbehälters (2) führt, der in einem Rohr (7) zur Ableitung der Flüssigkeit endet und im oberen Bereich einen umlaufenden Schlitz (11) besitzt, der in einen spaltförmigen Raum (4) zur Abführung der Brüden mündet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (l) einen rechteckigen Querschnitt besitzt»

3· Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der spaltfönnige Raum (h) zumindest teilweise begrenzt wird von den Wänden des Ringraumes (l) und den Wänden des Ausdampfbehälters (2). 5

k. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der spaltfönnige Raum (4) zumindest im Auslaufbereich (12) im wesentlichen senkrecht nach unten verläuft. 10

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Auslauf (13) des spaltförmigen Raumes (k) Umlenkeinrichtungen (8) für die Brüden und Fangrinnen (9) für die ablaufende Flüssigkeit ange bracht sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Ausdampfbehälter (2) weitere Umlenkeinrichtungen (10) angebracht sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (7) am Ende des Ringraumes (l) als Tauchrohr ausgebildet ist und in den Verdampfsumpf (6) führt.