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Publication number: DEK0018892MA
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 22. Juli 1953 Bekanntgeniacht am 1. März 1956Registration date: July 22, 1953 Announced on March 1, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

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.The invention relates to a device for the continuous concentration of caustic solutions, such as caustic soda, sulfuric acid, alcohols and the like, in which the device essentially consists of a tubular evaporator located in a boiler and through which the solutions to be concentrated flow consists. The concentration takes place in this device continuously up to one Concentration from 98 to 99%. The percentage of acid or alkalis to be concentrated plays a role not matter. The starting alcohols can also be diluted.

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.In the devices known for such purposes makes the constant cross-section of the tube evaporator with increasing concentration great difficulty during the procedure. In addition, the temperature usually also changes while concentrating. One was therefore forced to concentrate in several Carry out stages and the solutions in succession several tube evaporators to run through different cross-sections. Such devices and procedures are awkward.

Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten verbessert die Erfindung die bekannten Einrichtungen dadurch, daß der Rohrverdampfer aus einem einzigen Rohr mit mehreren Abschnitten unterschiedTo overcome these difficulties, the invention improves upon the known devices in that the tube evaporator was distinguished from a single tube with several sections

st» 660/446st »660/446

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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-lichen and on the. increasing concentration of the solution vapor mixture of coordinated cross-section consists, is provided with temperature controls and a separator at the outlet end of the evaporator for the concentrated solution and the

"'■' 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. Is "'■' damper incurred water vapor is provided. The evaporator is formed in the invention by a coil. The boiler is heated by a burner for liquid fuel. The container for the product to be concentrated solution is a container for the beginning and end of each This makes it possible to always use the same distilled water for the various work steps and to exclude disruptive precipitation, which is unavoidable when fresh water is used.

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. ■■,.''■The combustion air for the burner is preheated by the combustion gases and then blown into the burner by a fan. A preheater is also included in the invention intended for the fuel. This preheating takes place through part of the centering released steam. You can also add a capacitor for part of this Provide steam and open and open the container for the distilled water via this condenser refill. ■■,. '' ■

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.The device according to the invention enables the caustic solutions to be concentrated easily and the extraction of end products with absolutely constant and needs according to adjustable properties. That obtained on concentration and removed as vapor Some of the water is used to preheat the fuel. The greater part is under temperature and pressure conditions that can be controlled at will for other industrial purposes, especially for drive or heating.

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. The boiler housing the evaporator tube in its interior is preferably filled with heavy fuel oil heated. The evaporator tube is made of metal or of known alloys or with Metal or plastic layers that are not covered by the concentrated, caustic solutions to be attacked. The supply of the evaporator from the storage container with the to be concentrated Solution is carried out with a circulation pump. The concentrated solution comes out of the evaporator and the generated water vapor in a separator to separate the solution and water vapor. To the Control of the amount and temperature of the solution to be concentrated during the process control organs are switched on in the tube evaporator.

Einzelheiten erläutert die schematische Zeichnung. Details are explained in the schematic drawing.

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.The tube evaporator is located in the boiler 1, in the upper part of which the welding torch 2 is located 3 arranged, which consists of a single tube. This tube has different cross-sections, which are dimensioned such that they are for the mixture consisting of steam and solution die-; suitable for the correct cycle of this mixture Ensure speeds. The speed must be in proportion to the Rise in temperature and the conversion of the water into steam and increase at the end of the Process reach a high enough value to allow the outflow of the Allow concentrate.

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.The tubes forming the evaporator that come into contact with the alkaline solutions are Made of pure nickel and possibly surrounded by steel tubes. This vaporizer, which is formed in the illustrated embodiment from a coil, can also from a There are tube bundles that connect a collector each at the inlet and outlet end.

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. The vaporizer receives the one to be concentrated Solution from a container 4 via a pipe 5 into which the circulation pump 6 and a Volume regulator 7 are switched on. That consisting of the concentrated solution and steam Mixture is fed via the pipe 8 to the upper part of the separator 9, which is made of steel coated pure nickel and at the same time as a storage container for the concentrated product serves. This can be placed in barrels 10 or in other suitable containers at the lower end of the separator be filled, or it can be collected in molds in which it is allowed to cool, before it is filled into canisters. The water vapor escapes from the separator either through the pipe 11 or is after Passing the jacket 12 of the separator is passed through the pipeline 13 to its point of use.

Von dieser Rohrleitung 13 kaiin eine RohrleitungFrom this pipeline 13 there is a pipeline

14 abgezweigt werden, die zu einem Kondensator14 are branched off to form a capacitor

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.15 leads to the filling of the container 16 for Distilled water is intended, especially in the event that a sufficient one from another source Amount of distilled water cannot be procured.

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. .Another branch line 17 is used for preheating of the liquid fuel in the container 18, which feeds the burner 2, while that by the fan 19 injected 'combustion air is fed to the burner through the pipe 20, after it has passed the preheater 21, which is formed by the tube bundle 22, which is from the combustion gases withdrawn into the chimney 23 is heated. .

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 geeigneterA thermostat 24 is arranged between the coils of the evaporator 3, which controls the flow of the solution to be concentrated into the evaporator for the purpose of maintaining a certain temperature. At the outlet end of the evaporator, a second thermostat 25 is arranged which ensures the maintenance of a temperature that is characteristic for the product to be recovered and the sodium, for example, for 98% caustic soda 340 is ^0. These thermostats 24 and 25 can by means of suitable

fißO/446fißO / 446

K 18892 IVa/121K 18892 IVa / 121

Ventile einen Teil der umlaufenden Lösung in die Umgehungsleitung 3_a ableiten.Valves divert part of the circulating solution into the bypass line 3 _a .

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.The amount of fuel is automatically determined by the amount of air required for combustion regulated, and this amount of air is again dependent on the amount of solution supplied to the evaporator dependent. The corrections required to achieve efficient combustion can be made by a gas analyzer 26 can be controlled. The device is distilled using Water set in motion, which is taken from the container 16. If the startup process is up to If the formation of steam has progressed, the pump 6 is switched from the container 16 to the container 4. At the end of the concentration, the solution is again replaced with distilled water. This cleans the device and, in particular, removes debris from the device removed.

Die selbsttätige Mengenregelung während des Kreislaufs entweder von destilliertem Wasser oder von Lösungen verschiedener Konzentration wird· . durch den Regler 7 gewährleistet.The automatic volume control during the cycle of either distilled water or of solutions of different concentration will ·. guaranteed by the controller 7.

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.On the other hand, the separator 9 is preferably od on a high-speed scale, tilting device. 27 arranged, which makes it possible to monitor the status of the available concentrate at any time and Operate safety devices when completely full.

Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht, jede alkalische Lösung in eine nach Belieben regelbare Konzentration überzuführen unter vollständiger Wiedergewinnung des erzeugten Dampfes.The device described enables any alkaline solution to be regulated at will Concentration transfer with complete recovery of the generated vapor.

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.The device is regulated automatically and its operation requires only a minimum of manual labor. It only includes devices of small size and light weight. Their very low thermal resistance enables practically instant starting and Stop. Their useful thermal power exceeds 85% when looking at full recovery of steam. Of course, the device according to the invention can also can be used for the concentration of all other solutions, whereby in the course of the concentrating chemical reactions can also occur.

Claims

PATENT CLAIMS:

ι. Device for continuous concentration corrosive solutions such as caustic soda, sulfuric acid, highly concentrated alcohols' and the like, consisting of one located in a boiler, of the to be concentrated Tube evaporator through which solutions flow, characterized in that the tube evaporator from a single tube with several sections different and based on the increasing concentration of the solution vapor mixture coordinated cross-section, is provided with temperature regulators and a separator at the outlet end of the evaporator intended for the concentrated solution and the water vapor generated in the evaporator is.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the evaporator is formed by a coil, the boiler by means of a burner for liquid. Fuel heated is and with the container for the solution to be concentrated a container for the beginning and distilled water used at the end of each operation.

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized by a fan to blow the combustion air into the burner, by a preheater for this air the combustion gases, through a preheater for the fuel through part of the released Steam and possibly through a condenser for part of this steam to fill the container for distilled water.

1 sheet of drawings