DEK0018892MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 22. Juli 1953 Bekanntgeniacht am 1. März 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Konzentrierung ätzender Lösungen, wie Ätznatron, Schwefelsäure, Alkoholen u. dgl., bei der die Vorrichtung im wesentlichen aus einem in einem Kessel befindlichen und von den zu konzentrierenden Lösungen durchflossenen Rohrverdampfer besteht. Die Konzentrierung erfolgt in dieser Vorrichtung ununterbrochen bis zu einer Konzentration von 98 bis 99%. Der Prozentgehalt der zu konzentrierenden Säure oder Alkalien spielt keine Rolle. Ebenso können die Ausgangsalkohole verdünnt sein.

Bei den für solche Zwecke bekannten Vorrichtungen macht der gleichbleibende Querschnitt des Rohrverdampfers bei steigender Konzentration während des Verfahrens große Schwierigkeiten. Außerdem ändert sich in der Regel auch die Temperatur während der Konzentrierung. Man war deshalb gezwungen, die Konzentrierung in mehreren Stufen durchzuführen und die Lösungen dabei hintereinander mehrere Rohrverdampfer unterschiedlicher Querschnitte durchlaufen zu lassen. Solche Vorrichtungen und Arbeitsverfahren sind umständlich.

Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten verbessert die Erfindung die bekannten Einrichtungen dadurch, daß der Rohrverdampfer aus einem einzigen Rohr mit mehreren Abschnitten unterschied

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lichen und auf die. wachsende Konzentration der Lösungsdampfmischung abgestimmten Querschnitts besteht, mit Temperaturreglern versehen ist und am Austrittsende des Verdampfers ein Abscheider für die konzentrierte Lösung und den im Ver-

"'■' dämpfer angefallenen Wasserdampf vorgesehen ist. Der Verdampfer wird bei der Erfindung von einer Rohrschlange gebildet. Der Kessel ist mittels eines Brenners für flüssigen Brennstoff beheizt. Mit dem Behälter für die zu konzentrierende Lösung ist ein Behälter für am Anfang und am Ende jedes Arbeitsganges verwendetes destilliertes Wasser verbunden. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, immer das gleiche destillierte Wasser für die verschiedenen Arbeitsgänge zu. verwenden und störende Niederschläge, ;wie .sie bei Heranziehung von Frischwasser unvermeidbar sind, auszuschließen.

Die Verbrennungsluft für den Brenner wird durch die Verbrennungsgase vorgewärmt und dann durch einen Ventilator in den Brenner eingeblasen. Ebenfalls ist bei der Erfindung auch ein Vorwärmer für den Brennstoff vorgesehen. Diese Vorwärmung erfolgt durch einen Teil des bei der Kon- zentrierung freigewordenen Dampfes. Weiter kann man noch einen Kondensator für eineri Teil dieses Dampfes vorsehen und über diesen Kondensator den Behälter für das destillierte Wasser auf- und nachfüllen. ■■,.''■

Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht eine einfache Konzentrierung der ätzenden Lösungen und die Gewinnung von Endprodukten mit absolut gleichbleibenden und den Bedürfnissen entsprechend regelbaren Eigenschaften. Das bei der Konzentrierung erhaltene und als Dampf entfernte Wasser wird zum Teil für die Vorwärmung des Brennstoffs verwendet. Der größere Teil steht unter nach Belieben regelbaren Temperatur- und Druckbedingungen für andere industrielle Zwecke, besonders für Antrieb oder Heizung, zur Verfügung.

Der in , seinem Inneren das Verdampferrohr bergende Kessel wird vorzugsweise mit Schweröl beheizt. Das Verdampferrohr ist aus Metall oder aus bekannten Legierungen hergestellt bzw. mit Metall- oder Kunststoffschichten verkleidet, die durch die konzentrierten, ätzenden Lösungen nicht angegriffen werden. Die Speisung des Verdampfers aus dem Vorratsbehälter mit der zu konzentrierenden Lösung erfolgt mit einer Umlaufpumpe. Aus dem Verdampfer kommt die konzentrierte Lösung und der erzeugte Wasserdampf in einen Abscheider zur Trennung von Lösung und Wasserdampf. Zur Regelung der Menge und der Temperatur der zu konzentrierenden Lösung während des Verfahrens sind in dem Rohrverdampfer Regelorgane eingeschaltet.

Einzelheiten erläutert die schematische Zeichnung.

In dem Kessel 1, in dessen oberen Teil sich der Schweißbrenner 2 befindet, ist der Rohrverdampfer 3 angeordnet, der aus einem einzigen Rohr besteht. Dieses Rohr hat unterschiedliche Querschnitte, die derart bemessen, sind, daß sie für die aus Dampf und Lösung bestehende Mischung die- ; für den richtigen Kreislauf dieser Mischung geeigneten Geschwindigkeiten gewährleisten. Die Geschwindigkeit muß sich nämlich in dem Maße des Ansteigens der Temperatur und der Umwandlung des Wassers in Dampf steigern und am Ende des Vorganges einen genügend hohen Wert erreichen, um nach beendeter Konzentrierung den Abfluß des Konzentrats zu ermöglichen.

Die den Verdampfer bildenden Rohre, die mit den alkalischen Lösungen in Berührung kommen, sind aus reinem Nickel hergestellt und gegebenenfalls von Stahlrohren umgeben. Diesen Verdampfer, der im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Rohrschlange gebildet wird, kann auch aus einem Rohrbündel bestehen, das je einen Sammler am Eintritts- und Austrittsende verbindet.

Der Verdampfer empfängt, die zu konzentrierende Lösung aus einem Behälter 4 über eine Rohrleitung 5 in welche die Umlaufpumpe 6 und ein Mengenregler 7 eingeschaltet sind. Die aus der konzentrierten Lösung und Dampf bestehende Mischung wird über die Rohrleitung 8 dem oberen Teil des Abscheiders 9 zugeführt, der aus mit Stahl umkleideten reinen Nickel besteht und gleichzeitig als Vorratsbehälter für das konzentrierte Produkt dient. Dieses kann am Unteren Ende des Abscheiders in Fässer 10 oder in andere geeignete Behälter abgefüllt werden, oder es kann in Gießformen aufgefangen werden, in welchen man es abkühlen läßt, bevor es in Kanister gefüllt wird. Der Wasserdampf entweicht aus dem Abscheider entweder durch die Rohrleitung 11 oder wird nach dem Passieren des Mantels 12 des Abscheiders durch die Rohrleitung 13 zu seiner Verwendungsstelle geleitet.

Von dieser Rohrleitung 13 kaiin eine Rohrleitung

14 abgezweigt werden, die zu einem Kondensator

15 führt, der zur Auffüllung des Behälters 16 für destilliertes Wasser bestimmt ist, insbesondere für den Fall, daß aus anderer Quelle eine genügende Menge destillierten Wassers nicht beschafft werden kann.

Eine andere Zweigleitung 17 dient zur Vorwärmung des flüssigen Brennstoffs im Behälter 18, der den Brenner 2 speist, während die durch den Ventilator 19 eingeblasene' Verbrennungsluft dem Brenner durch die Rohrleitung 20 zugeführt wird, nachdem sie den Vorwärmer 21 passiert hat, der durch das Rohrbündel 22 gebildet wird, das von den in den Schornstein 23 abziehenden Verbrennungsgasen beheizt wird. .

Zwischen den Rohrschlangen des Verdampfers 3 ist ein Thermostat 24 angeordnet, der zum Zwecke der Aufrechterhaltung einer bestimmten Temperatur den Zufluß der zu konzentrierenden Lösung in den Verdampfer steuert. Am Austrittsende des Verdampfers ist ein zweiter Thermostat 25 angeordnet, der das Einhalten einer Temperatur gewährleistet, die für das zu gewinnende Produkt charakteristisch ist und die beispielsweise für 98%iges Ätznatron 340⁰ beträgt. Diese Thermostaten 24 und 25 können vermittels geeigneter

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Ventile einen Teil der umlaufenden Lösung in die Umgehungsleitung 3_a ableiten.

Die Menge des Brennstoffs wird durch die zur Verbrennung erforderliche Luftmenge selbsttätig geregelt, und diese Luftmenge ist wieder von der Menge der dem Verdampfer zugeführten Lösung abhängig. Die zur Erzielung einer rationellen Verbrennung erforderlichen Korrekturen können durch einen Gasanalysator 26 gesteuert werden. Die Vorrichtung wird unter Verwendung destillierten Wassers in Gang gesetzt, das dem Behälter 16 entnommen wird. Wenn der Anlauf Vorgang bis zur Bildung von Dampf fortgeschritten ist, wird die Pumpe 6 vom Behälter 16 auf den Behälter 4 umgeschaltet. Am Ende der Konzentrierung wird die Lösung wieder durch destilliertes Wasser ersetzt. Dadurch wird die Vorrichtung gereinigt, und insbesondere werden Ablagerungen aus der Vorrichtung entfernt.

Die selbsttätige Mengenregelung während des Kreislaufs entweder von destilliertem Wasser oder von Lösungen verschiedener Konzentration wird· . durch den Regler 7 gewährleistet.

Andererseits ist der Abscheider 9 vorzugsweise auf einer Schnellwaage, Kippvorrichtung od. dgl. 27 angeordnet, die ermöglicht, jederzeit den Stand des verfügbaren Konzentrats zu überwachen und bei vollständiger Füllung Sicherheitsvorrichtungen zu betätigen.

Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht, jede alkalische Lösung in eine nach Belieben regelbare Konzentration überzuführen unter vollständiger Wiedergewinnung des erzeugten Dampfes.

Die Regelung der Einrichtung erfolgt selbsttätig, und ihre Bedienung erfordert nur ein Mindestmaß an Handarbeit. Sie umfaßt nur Vorrichtungen von kleinen Abmessungen und von geringem Gewicht. Ihr sehr geringer thermischer Widerstand ermöglicht praktisch augenblickliches Starten und Anhalten. Ihre thermische Nutzleistung übersteigt 85%, wenn man die vollständige Wiedergewinnung des Dampfes in Betracht zieht. Selbstverständlich kann die Einrichtung gemäß der Erfindung auch zur Konzentrierung von allen anderen Lösungen verwendet werden, wobei im Laufe der Konzentrier rung auch chemische Reaktionen auftreten können.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   ι. Vorrichtung zur kontinuierlichen Konzentrierung ätzender Lösungen, wie Ätznatron, Schwefelsäure, hochkonzentrierte Alkohole' u. dgl., bestehend aus einem in einem Kessel befindlichen, von den zu konzentrierenden Lösungen durchflossenen Rohrverdampfer, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrverdampfer aus einem einzigen Rohr mit mehreren Abschnitten unterschiedlichen und auf die wachsende Konzentration der Lösungsdampfmischung abgestimmten Querschnitts besteht, mit Temperaturreglern versehen ist und am Austrittsende des Verdampfers ein Abscheider für die konzentrierte Lösung und den im Verdampfer angefallenen Wasserdampf vorgesehen ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer von einer Rohrschlange gebildet ist, der Kessel mittels eines Brenners für flüssigen. Brennstoff beheizt ist und mit dem Behälter für die zu konzentrierende Lösung ein Behälter für am Anfang und am Ende jedes Arbeitsganges verwendetes destilliertes Wasser verbunden ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen Ventilator zum Einblasen der Verbrennungsluft in den Brenner, durch einen Vorwärmer für diese Luft durch die .Verbrennungsgase, durch einen Vorwärmer für den Brennstoff durch einen Teil des freigewordenen Dampfes und gegebenenfalls durch einen Kondensator für einen Teil dieses Dampfes zwecks Auffüllung des Behälters für destilliertes Wasser.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen