DE956752C - Verfahren zum mehrstufigen Eindampfen von salz- oder haertebildnerhaltigen Fluessigkeiten - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 24. JANUAR 1957

M i6i281Vc/i2a

Es ist bekannt, daß Mehrstufenverdampfer erheblich darunter leiden, daß an den Heizflächen der hintereinandergeschalteten Verdampfkörper, insbesondere beim Verarbeiten von salzabscheMenden Flüssigkeiten, Inkrustierungen entstehen, die nicht nur den Wärmewirkungsgrad der Anlage, sondern auch die Eindampfleistung stark vermindern. Die gleichen Störungen verursachen die in den meisten Flüssigkeiten vorhandenen Härtebildner, beispielsweise Gips. Man hat aus diesem Grunde Eindampfverfahren vorgeschlagen (deutsches Patent.906 691), bei denen die einzudampfende erhitzte Lösung im Kreislauf durch eine Anzahl, z. B. sechs bis zwanzig Entspannungsstufen geführt wird, in denen sie sich unter Verdampfung eines Teiles ihres Flüssigkeitsgehaltes abkühlt. Darauf wird die Lösung in einem oder mehreren Erhitzern wieder erwärmt. Aus diesen kehrt sie mit der gewünschten Temperatur in die Verdampfung zurück. Die Erhitzer, durch die die Flüssigkeit nacheinander hindurchgeführt wird, ao werden unter so hohem Druck gehalten, daß darin keine Dampfbildung eintritt. Die Verdampfer, deren Zahl etwa ebenso groß wie der der Erhitzer .gewählt wird, sind so auegebildet, daß die Flüssigkeit in jedem Verdampfer eine längere Zeit verweilt, und es wird das Temperaturgefälle zwischen den einzelnen Verdampfern zweckmäßig klein gehalten. Vorteilhaft beträgt es nur wenige Grad Celsius, z. B. 3 bis 5°, und liegt zweckmäßig im Gebiet der metastabilen Sättigung der Flüssigkeit an krustenbildenden Stoffen. Die Erhitzung der Erhitzer mit den Brüden, die in der Entspannung entstehen, geschieht vorteilhaft so, daß ein möglichst kleiner Unterschied zwischen der Brüdentemperatur und

der Temperatur der Flüssigkeit im Erhitzer besteht. Auf dem Wege durch die Erhitzung und Verdampfung wird der zweckmäßig im Kreislauf gehaltenen Flüssigkeit an geeigneten Stellen frische S einzudampfende Flüssigkeit zugegeben und Konzentrat entnommen. Vorteilhaft gelangt die einzudampfende Flüssigkeit dort in den Kreislauf, wo die Abscheidung der ausgeschiedenen festen 'Stoffe bereits erfolgt ist, z. B. vor dem ersten Erhitzer, in

ίο den die Kreislaufflüssigkeit nach der Entspannung eingeführt wird. Hierbei kann man durch entsprechende Ausbildung der Apparatur die Aufenthaltszeit der Lösung in den Abkühlungsstufen vergrößern und in den Erhitzerstufen abkürzen. Es fallen dann in den Abkühlungsstufen die beim Eindampfen sich ausscheidenden festen Stoffe in verhältnismäßig grober Form an, so daß sie sich sehr leicht von der Flüssigkeit abtrennen lassen, und es bleiben die Heizflächen krustenfrei.

Derartige Kreislaufverfahren arbeiten beispielsweise so, daß unter Zuschaltung eines Erhitzers, der z. B. mit Gegendruckdampf betrieben wird, die einzudampfende Flüssigkeit beispielsweise auf 100° C erhitzt und danach durch stufenweise Ent-

a5 spannung auf 30° C gekühlt wird. Um 1 kg Wasser zu verdampfen, müssen hierbei etwa 7I Flüssigkeit im Kreislauf gehalten werden. Wenn man bei der Abkühlung von etwa 100 auf 30° gleichzeitig die im Kreislauf gehaltene Flüssigkeit z. B. von 30 auf 80° durch die Verwendung der bei der Entspannung entstehenden Brüden wieder anwärmt, so kann man theoretisch mit 1 kg Heizdampf insgesamt 3I/2 kg Wasser verdampfen.

Man hat auch der Eindampfung durch stufenweise Entspannung eine mehrstufige Eindickungsanlage normaler Bauart vorgeschaljet, wobei in der Eindickungsanlage nicht mehr ausnutzbarer Abdampf zum Beheizen des letzten Aufwärmers der Mehrstufen - Entspannungsverdampfanlage benutzt wird. In diesem Falle ist es möglich, theoretisch mit ι kg Heizdampf 4I/2 kg Wasser zu verdampfen. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß die zur stufenweisen Entspannung gehörenden Erhitzer mit einer mit Salz gesättigten Flüssigkeit betrieben werden. Man kann nun. die Entspannungsverdampfanlage so ausbilden, daß die Aufenthaltszeit der kreisenden Flüssigkeit in den Vorwärmern bzw. Heizkörpern sehr klein wird, .so daß die 'Salze keine Gelegenheit haben auszufallen. In einer vorgeschalteten Eindickungsanlage kann, man jedoch die Aufenthaltszeit nicht beliebig verkürzen. Deshalb lassen sich in dieser Anlage Ausscheidungen fester Stoffe nicht vermeiden, durch die nicht nur die Verdampfapparate, sondern auch die Heizkörper inkrustiert werden.

Man kann die vorgeschaltete Eindickungsanlage auch so betreiben, daß die zugeführte frische Flüssigkeit noch nicht den 'Sättigungszustand erreicht. Dann nimmt aber der Dampfverbrauch der Anlage nicht unerheblich zu.

Die Erfindung hat nun zum Ziel, den Dampfverbrauch derartiger Anlagen noch weiter herabzusetzen. Nach der Erfindung wird beim Eindampfen von insbesondere salz- oder härtebildnerhaltigen Flüssigkeiten in einer kombinierten Anlage, in der die Flüssigkeit zunächst in Eindampfapparaten, in denen sie unmittelbar beheizt wird oder in denen sie durch einen Erhitzer und einen Verdampfer umläuft, insbesondere Mehrfacheffekt-Verdampfern, behandelt wird, und in der sie darauf in 'einer mehrstufigen Entspannungsverdampfung, in der sie durch die Entspannungsstufen und mehrere mit Brüden beheizte Erhitzer zweckmäßig im Kreislauf hindurchgeführt wird, weiter konzentriert wird, die frisch in das Verfahren 'eintretende Flüssigkeit, bevor sie in die Eindampfapparate gelangt, in mehreren aufeinanderfolgenden Erhitzern erwärmt. Erfindungsgemäß werden diese Erhitzer den Erhitzern der mehrstufigen Entspannungsverdampfung in bezug auf Beheizung parallel geschaltet, derart, daß sie ebenfalls mit Brüden beheizt werden, die bei der mehrstufigen Entspannungsverdampfung entstehen. Ein Teil der frisch in das Verfahren eintretenden Flüssigkeit kann erfindungsgemäß auch dem Flüssigkeitsstrom zugesetzt werden, der durch die mehrstufige Entspannungsverdampfung, zweckmäßig im Kreislauf, geht. Vorteilhaft erfolgt der Zusatz an der kältesten Stelle des Flüssigkeitsstromes, z. B. dort, wo 'die durch die mehrstufige Entspannungsverdampfung geführte Flüssigkeit in die Erhitzer dieser Verdampfung ^eintritt.

Die Erfindung hat den Vorteil einer besonders zweckmäßigen und weitgehenden Ausnutzung der im Verfahren entstehenden Brüden.

Diese kann noch dadurch verbessert werden, daß Brüden aus den Eindampfapparaten für die Beheizung desjenigen bzw. derjenigen Erhitzer der mehrstufigen Entspannungsverdampfung und/oder der Erwärmung der frisch zugeführten Flüssigkeit verwendet werden, die mit den höchsten Tempe- too raturen betrieben werden. Auch ist es in vielen Fällen vorteilhaft, daß zwischen die Eindampfapparate und die mehrstufige Entspannungsverdampfung ein Verdampfer — oder auch mehrere Verdampfer — geschaltet werden, in denen die Flüssigkeit, die aus den mit höherem Druck betriebenen Eindampfapparaten zu der mit niedrigerem Druck arbeitenden Entspannungsverdampfung geht, durch teilweise Verdampfung entspannt wird.

In der Zeichnung ist eine Anlage zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung beispielsweise und im Schema dargestellt.

ι ist ein Eindampf apparat mit beispielsweise zwei außenliegenden Heizkörpern 2. Die einzudampfende frische Flüssigkeit, z. B. Salzlösungen, Zellstoff- 11s ablaugen od. dgl., wird dem Eindampfapparat 1 durch die Leitung 3 zugeführt.

Die Heizkörper 2 werden mit Frischdampf oder Gegendruckdampf aus der Leitung 4 betrieben. Aus dem Eindampfapparat 1 wird die Flüssigkeit nach iao einer gewissen Konzentrierung mittels der Leitungen 5 und 7 nacheinander durch die Entspannungsverdampfer 6 und 8 geführt, um darauf durch die Leitung 9 in den ersten drei beispielsweise liegend angeordneten Mehrstufenverdampfer 10, 11, 12 zu 1*5 gelangen. Jeder der Verdampfer 10, 11 und 12 ist

durch Trennwände 13 in mehrere Stufen unterteilt, und es sind, damit die Flüssigkeit nacheinander durch alle Verdampferstufen hindurchgeführt werden kann, die Entspanmungsverdampfer 10 und 11 durch die Leitung 26 und die Entspannungsverdampfer 11 und 12 durch die Leitung 27 verbunden. In jeder folgenden Stufe herrscht ein geringerer Druck als in der vorhergehenden, so daß in den Stufen eine fortschreitende Abkühlung der hindurchgeführten Flüssigkeit durch stufenweise Entspannung erfolgt.

Ein Teil der in den einzelnen Stufen der Verdampfer 10 und 11 entstehenden Brüdendämpfe wird in die Vorwärmer 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 und 25 geleitet und erwärmt darin die im Kreislauf gehaltene einzudampfende Flüssigkeit.

Die drei Stufen des Verdampfers 12 sind an die mit Kühlwasser betriebenen Kondensatoren 28, 29, 30 mittels der Leitungen 60, 61, 62 angeschlossen, die in bezug auf den Kühlwasserdurchfluß hintereinandergeschaltet sind, um eine möglichst gute Kühlwirkung mit einer kleinen Wassermenge zu erreichen. Das frische Kühlwasser fließt aus der Leitung 79 in den Kondensator 28. Durch die Leitungen 80 und 81 gelangt es nacheinander in die Kondensatoren 29 und 30 und -weiter durch die Leitung 82 in den Behälter 83, aus dem es bei 84 abläuft.

Von dem Entspannungsverdampfer 12 wird die Flüssigkeit mittels der Pumpe 31 durch die Leitung 85 dem Abscheider 52 zugeleitet, in dem die ausgeschiedenen festen Stoffe, z. B. Salze, von der umlaufenden Flüssigkeit getrennt werden können. Die festen Stoffe sammeln sich im unteren Teil des Behälters 52 und können in bekannter Weise ausgetragen, z. B. durch die Leitung 53 zusammen mit einer kleinen Flüssigkeitsmenge abgezogen werden. Durch die Leitung 32 gelangt die umlaufende Flüssigkeit aus dem Abscheider 52 zu den Erhitzern 14 bis 25, durch die sie nacheinander hindurchgeht, und in denen sie mittels aus den Entspannungsverdampfern 10 und 11 kommenden Brüden indirekt erhitzt wird. In dem Erhitzer 33, in den sie aus 25 übertritt, und der mit aus dem Verdampfer 1 durch die Leitung 34 zugeführten Brüden beheizt wird, wird sie dann auf die Temperatur gebracht, mit der sie durch die Leitung 76 in den Verdampfer 10 eintreten soll.

Die frische einzudampfende Flüssigkeit, die durch die Leitung 35 ankommt, wird in den Erhitzern 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44- 45, 46, 47, 48 und 49 auf die Temperatur erwärmt, mit der sie durch die Leitung 3 an den Verdampfer 1 abgegeben werden soll.

In den Erhitzern 48 und 49 dienen die Brüden aus den Verdampfern 6 bzw. 8 als Heizmittel, die durch die Leitungen 77 bzw. 78 in die Heizsysteme der Erhitzer 48 und 49 gelangen. Die Erhitzer 36 bis 47 werden mit Brüden der Entspannungsverdampfer 10 und 11 ebenfalls indirekt beheizt. Ihre Heizsysteme sind etwa in der gleichen Weise wie die der Erhitzer 14 bis 25 an die Leitungen 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73 und 74 angeschlossen, durch die die Brüden aus den einzelnen Stufen der Verdampfer 10 und 11 abströmen.

Die Kondensate, die in den Heizsystemen der Erhitzer 14 bis 25, 33 und 36 bis 49 entstehen, werden mit bekannten (nicht gezeichneten Mitteln) entweder aus allen Erhitzern einzeln oder aus einer kleinen Zahl der Erhitzer gemeinsam abgeleitet. Im letzten Falle werden die Kondensate nacheinander durch eine entsprechende Zahl der Erhitzer in bekannter Weise hindurchgeführt.

Ein Teil der einzudampfenden frischen Flüssigkeit kann aus der Leitung 35 durch die Leitung 50 unter Zwischenschaltung eines Reguüerorgans 51 auch der im Kreislauf durch die Entspannungsverdampfer geführten Flüssigkeit zugesetzt werden, zweckmäßig bevor diese in den Erhitzer 14 eintritt.

Die erfindungsgemäße Vorwärmung der gesamten oder eines Teiles der einzudampfenden Flüssigkeit unter zusätzlicher Anordnung besonderer Vorwärmer, die einer Eindampf-Entspannungsapparatur vorgeschaltet sind, hat den Vorteil einer wesentlichen Dampfersparnis unter gleichzeitiger Vermeidung von Inkrustierungen an den Heizflächen und sonstigen Flächen der Eindampfanlage, mit denen die behandelte Flüssigkeit in Berührung kommt. Das neue Verfahren kann auch vorteilhaft Verwendung finden, wenn beispielsweise der erste Teil der Verdampfung der Flüssigkeit (die Vorverdampfung) mit Rücksicht auf die hohen Temperaturen im neutralen oder basischen Gebiet erfolgen soll, während bei der weiteren Verdampfung ein Abfallen in das saure Gebiet zulässig oder sogar erwünscht ist. Man kann dann die vorgeschaltete Eindampfanlage aus einem billigen Werkstoff herstellen und die nachgeschaltete Mehrstufenverdampfungsapparatur z. B. mit Gummiauskleidung versehen, die bed den tieferen Temperaturen die größte Beständigkeit aufweist. Als Beispiel diene das Eindampfen einer Ammernsulfatlösung. Es ist bekannt, daß eine solche Lösung, die neutral oder basisch zur Verfugung steht, erst mit zunehmender Konzentration sauer wird. Durch das Verfahren gemäß der Erfindung ist es möglich, die Voreindampfung im neutralen bzw. basischen Gebiet durchzuführen. Man hat es auch in der Hand, durch das Zuführen einer bestimmten Menge frischer Lösung zum Flüssigkeitskreislauf der Entspannungsverdampferstufen den pg-Wert der durch diese im Kreislauf gehaltenen Flüssigkeitsmenge zu steuern, so daß diese die Erhitzer 14 bis 25 .und den Erhitzer 33 mit einem geringeren Säuregehalt durchströmt als dies normalerweise der Fall wäre.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zum mehrstufigen Eindampfen von salz- oder härtebildnerhaltigen Flüssigkeiten in Eindampfapparaten, in denen die verdampfende Flüssigkeit unmittelbar beheizt wird oder in denen die Flüssigkeit durch einen Erhitzer und einen Verdampfer umläuft, insbeson-

   dere in Mehrfacheffektverdampfern, und in eimer nachgeschalteten Anlage, in der die Flüssigkeit nacheinander durch Erhitzer und eine Folge von Entspannungsstufen geht bzw. umläuft, deren Brüden für die Beheizung der Erhitzer verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die frisch in das Verfahren eintretende Flüssigkeit bevor sie in die Eindampfapparate gelangt, in mehreren aufeinanderfolgenden Erhitzern erwärmt wird und daß diese Erhitzer den Erhitzern der mehrstufigen Entspannuiigsverdampfung in bezug auf Beheizung parallel geschaltet sind, derart, daß sie ebenfalls mit Brüden beheizt werden, die bei der mehrstufigen Entspannung entstehen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der frisch in das Verfahren eintretenden Flüssigkeit unmittelbar der durch die mehrstufige Entspannungsverdamp-

   ao fung. zweckmäßig im Kreislauf geführten Flüssigkeit zugesetzt wird, vorteilhaft an der kältesten Stelle .des Flüssigkeitsstromes, z. B.

   dort, wo die Flüssigkeit in die Erhitzer der mehrstufigen Entspannungsverdampfung gelangt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Erhitzer der mehrstufigen Entspannungsverdampfung, aus dem die Flüssigkeit in die erste Entspannungsstufe gelangt, mit Brüden der dieser Stufe vorgeschalteten Eindampfapparate beheizt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den vorgeschalteten Eindampfapparaten kommende Flüssigkeit durch einen oder mehrere Entspannungsverdampfer geführt wird, bevor sie in die mehrstufige Entspannungsverdampfung gelangt und daß zweckmäßig die in diesen zwischengeschalteten Verdampfern entstehenden Brüden zur Beheizung des mit der höchsten Temperatur arbeitenden Erhitzers oder einer kleinen Zahl dieser Erhitzer der mehrstufigen Entspannungsverdampfung und/oder der Erwärmung der frisch in das Verfahren eintretenden Flüssigkeit verwendet werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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