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Kratzkühler Um aus einer einen oder mehrere Bestandteile auszufrieren,
werden in der "rechiiik häufig sogenannte Kratzkühler verwendet. Diese bestehen
aus Rohren, die außen von einem Kühlmantel umgeben und im Innern mit rotierenden
Schabeeinrichtungen versehen sind, die die ausgefrorenen Kristalle von den Innenwänden
der lZohre abkratzen. In der Regel werden dabei mehrere solcher Rohre übereinander
angeordnet, wobei die zu verarl>eitenide Lösung die einzelnen Rohre hintereinander
durchströmt.
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Hat man es mit Lösungen zu tun, bei denen die Kristalle spezifisch
schwerer sind als die Lösung, so wird man die Lösung in -dien oberen Teil des Kühlers
einführen und die verarbeitete Lösung mit ihren Kristallen am unteren Teil des Kühlers
ablassen, tun die Richtung des Lösungssroromes der Fallrichtung der Kristalle anzupassen.
Man geht dabei häufig so vor, daß man -die zu verarbeitende Lösung durch einen Trichter
in den Kühler einströmen läßt und am Auslaß des Kühlars ein Absperrorgan anordnet,
Idas so eingeregelt wird, daß der Kühler stets mit Flüssigkeit gefüllt ist. Diese
Anordnung hat indessen gewisse Nachueile. Neigen nämlich die Kristalle dazu, sich
an dien Wianidu@ngen anzuSetzeii, SO bieten die Absperrorgane leicht zu Verstopfungen
Gelegenheit, wodurch außerordentlich unerwünschte Betriebsstörungen entstehen, zu
deren Behebung die gesamte Apparatur ausgewaschen werden muß.
Um
diese Schwierigkeiten zu umgehen, %@efmeiclet man erfin dungsgemäß das Absperrorgan
und fuhrt vom unteren Teil edles Kühlers idiie Abliaufle!itung zunächst so wiest
hinauf, :daß der höchste Punkt dieser Leitung höher liegt als der höchste Punkt
des Kratzkühlers. Durch diese Anordnung wind zunächst sichergestellt, daß der Kratzkühler
nicht leerlaufen kann. Sie genügt jedoch noch. nicht, uni einen ordnungsgemäßen
Betrieb zu gewährleisten, weil in dem unter Umständen mehrere Meter aufstc.igenden
Rohr die Kristalle idie Neigung haben, entgegen dem .Flüssigkei-tsstrom herunterzufallen
und auf diese Weise dien unteren Teil der Abflußleitung trotzdem zu verstopfen.
Infolgedessen wind als zweiter Schritt der Erfindung eine Spülung vorgesehen. Zu
diesem Zweck wird kalte, bereits verarbeitete Lösung, die noch nicht von ihren Kristallen
befreit zu isein braucht, mit Hilfe einer Pumpe in den Abflußistu@tzen ides Kratzkühlers
gespritzt. Sie mischt sich hier @mit der verarbeiteten Lösung von praktisch gleicher
Konzentration und Temperatur und gelangt mit dieser zusammen durch die aufsteigende
Abflußleitung aus dem Kühler heraus. Dabei wird man diie Menge der Spüllösung so
groß wählen, daß die in der Abflußleitung herrschende Geschwindigkeit ein Festsetzen
oder Herabfallen der Kristalle verhindert.
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Häufig ist es erforderlich, die aus leim Kühler austretende Lösung,
die nach,der geschilderten An ordnung bis zum höchsten Punkt des hinaufgeführt ist,
in einem Behälter zu sammeln, der unterhalb dies Kratzkühlers steht. Um nun in dem
vom höchsten Punkt ider Steigleitung wieder abwärts führenden Rohr eine Heberwirkung
zu vermeiden, ordnet man erfindungsgemäß am höchsten Punkt dier Steigleitung einen
Stutzen an, der mit der Atmosphäre verbunden ist, sofern. auch das Sammelgefäß mit
der Atmosphäre in Verbindung steht. Im anderen Falle muß er mit dem Gasraum des
Sammelgefäßes verbunden sein. Aus diesem Behälter wird auch zweckmäßig die zur Spülung
verwendete Lösung entnommen. Dabei ist es ganz gleichgültig, ob in diesem Behälter
die Kristalle noch mit der Lösung pcmischt sind, so daß also die Spüllösung auch
noch Kristalle enthält, oder ob in diesem Behälter bereites eine Trennung von Uisung
und Kristallen :beüspielsweise durch Ab-
setzen erfolgt ist, so daß idie Spüllösung
ganz oder nahezu frei von Kristallen isst. Wesentlich eist nur, daß die Temperatur
der Spüllösung und ihre Konzcutration nahezu mit der Temperatur und Konzentration
der den Kühlier verlassenden N-erarlrCitieten Lösung übereinlstnnlnlt.
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l'in niti Ansetzen der Kristalle an den Wänden des Ablaufstutzens
zu verhind"rn, führt man düe Spüllösung erfindunegsgelnäß tangential in den Ablaufetutzen
hinein, damit :die Flüssigkeit wenigstens beiim Übertritt von <lern eigentlichen
Kühler in die Aiblaufleitung eine kreisende Bewegung erhält.
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Da die Spülpumpe für eine Flüs,s.igkei,tis,menge auszulegen ist.,
die ein Vielfaches der idurch den Kühl, r ström:iiden zu verarbeitenden Lösung ausmacht,
niuß man dafür Sorge tragen, daß nicht etwa Spüllösung rückwärts in den Kratzkühler
hineingelangt, wodurch im Kühler eine Strömung von unten nach oben hervorgerufen
werden kann. Bei freiem Einlauf :der frischen Lösung wünde in einem solchen Fallei
das Zuströmen frischer Lösung überhaupt verhindert werden, und der Einilrauftrich.ter
würde zum Überlauf kommen. Man muß daher erfinldungsgiemäß durch Anordnung einer
be-
sonderen Pumpe .für :die friische Lösung dafür sorgen, idaß :die gewünschte
Menge an Frischlösung zwangsläufig in ,den oberen Teil des Kühlers liineingedirückt
wird.
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Bei der beschriebenen Anordnung des Kühlers können etwaige Luftmengen,
die in irgendeiner Weise mit der Lösung in :den Kühler gelangt sind, diesen nicht
mehr verlassen. Eingehende Versuche haben erwiesen, daß insbesondere bei Kristallen
organischer Stoffe in Iden Kratzkühlern befindliche Luftblasen zu einem Absetzen
Ader Kristalle auf den Schabeeinrichtungen führen, wodurch unter Umständen sogar
ein Venstopfen des Kranzkühlers eintreten kann. Man muß dialwr zum mindeisten am
obersten Rohr -des Kratzkühlers an der dem Einlauf fier Friischlösung aba wandten
Seite ein über den höchsten Punkt der Steigleitung rahgendes Entlüftungsrohr anbringen.
Da viele Kristalle die Eigenschaft haben, sich leicht an den Wänden von Rohren festzusetzen,
:besteht bei diesen Entlüftungsrohren unter Umständen die Gefahr des Zusetzens.
Diiese kann durch Beliniztitig der Entlüftungsrohre, idie zwneckmäßiigerweise elektrisch
erfolgt, aber auch durch vorzukühlende warme Lösung erfolgen kann, beseitigt werden.
Wählt man eine elektrische Heizung, iso ist esi nicht sehr zweckmäßig, den elektrischen
Heizdraht außen um das Entlüftungsrohr zu wickeln, dpa durch die metallische Verbindung
des Entlüftungsrohres- mit dem kalten Kratzkühler Wärme verlorengeht bzw. Kälte
verniichtet wird. Zweckmäßiger ist es., erfi.ndiingggemäß ein s@t@aibförmiigas Heizelement
zu verwenden, das sich im Innern, am besten in der Achse des Entlüftungsrohres,
befindet. In der Umgebung des warmen Heizstabes befindet sich stets Flüssigkeit,
durch diie die anwesende Luft dien Kratzkühler verlassen kann. Außerdem werden durch
diese Anordnung die Wärme- bzw. Kälteverluste wesenfich herabgesetzt. Will man durch
warme vorzukühlende Friiseh lösung heizen, so führt man die Frilschlösung axial
durch das I?ntlüftutigsirolir in einem besonderen Rohr hindurch.
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An Hand der Abb. i und 2 soll :die Erfindung näher erläutert werden.
In der Abb. i sind mit i fünf Rohre des Kratzkühlers bezeichnet. Im olrrsten Rohr
ist die Schabevorrichtung angedeutet, die auf einer Welle 2 beispielsweise ein schneckenartig
aufgewickeltes Band 3 trägt. Die einzelnen Wellen 2 werden durch einen nicht gezeichneten
Schnecken-oder Kettenantrieb angetrieben. Die Rohre i sind mit Ringräumen d umgeben,
die beispielsweise von einer Kühlsole idurchflossen werden, die durch das Rohr 5
ein- und durch das Rohr 6 austritt. Die zu verarbeitende Fi#iischlösung wird durch
Leitung
angesaugt tin(1 finit 11i1'_ der Pumpe 8 durch Leitung 9
in gewünschter Menge dem Kratzkühler zugeführt.
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Die fertig verarlx@itete Lösung verläßt den Kratzkühler durch den
Ablaufstutzen io und gelangt dann durch die Leitung i i, die mit ihrem obersten
Teil 12 über den höchsten Punkt des Kratzkühlers. ragt, durch (las absteigende Rohr
13 in einen zweckmäßig isolierten Behälter 14. Dieser kann als Sammethchä lter dienen.
Es ist jedoch auch möglich, bereites Trier ein Abscheiden ider Kristial@le vorzunehmen.
Das Rohr 13 mündet zweckmäßig unterhall) dies Spiegels des Gefäßeis 14. Wird im
Gefäß 14 noch keine Trennung von Kristallen und Flüssigkeit vorgenommen, so ist
es zweckmäßig, dieses Gefäß mit einer Rührvorrichtung zu versehen, die indessen
nicht gezeichnet ist. In diesem Falle kann an einer beliebigen Stelle des Gefäßes
14 durch Leitung i 5 die Spüllösung mit Hilfe der .Pumpe i6 angesaugt werden. @viihrend
die weiter zu verwendende Lösung durch Leitung 23 abgezapft wird.
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Die Spüllösung gelangt (tann über Leitung 17 in den Al>laufstuitzcn
to, und zwar wird sie dort tangential eingeführt, wie es in Abb. 2 venanscIiaulicht
ist, wobei die Drehbewegung der Flüssigkeit durch einen Pfeil angezeigt ist. An
der höchsten Stelle der Leitung i i befindet sich ein Stutzen 18, der eine Hoberwirkung
des Rohres 13 verhindert. Am obersten Rohr (las isst ein Entlüftungsstutzen i9 angebracht,
der ein stabförmiges Heizeleirrent 20 enthüllt, das mit Hilfe dies Deckels z1 auf
(las Entlüftungsrohr ig aufgesetzt ist. Durch Löcher 22 kann die Luft entweichen.
Oft wird- es zweckmäßig sein, auch an den übrigen Rohren dies Kratzkühlers an den
mit 24 bezeichneten Stellen Entlüftungsrohre anzuordnen, die dann natürlich ebenfalls
über den waagerechten Teil 12 der Ab-
laufleitung hinausragen müssen.