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Publication number: DEV0004819MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 2. August 1952 Bekamaiigemadit am 6. September 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Einzudampfende Lösungen neigen meist zur Ablagerung von Inkrusten an der Heizfläche des Verdampfers. Diese sind von schlammiger bis zu steinharter Beschaffenheit und lassen sich aus den Siederohren der Heizkörper nur schwer entfernen. Die Ablauge der Sulfitzellstoffabrikation z. B. scheidet beim Eindampfen beträchtliche Mengen sehr harter Inkrusten von fast reinem Gips aus. Eine chemische oder physikalische Vorbehandlung der Lösung zwecks Abscheidung der Inkrustenbildner vor dem Eindampfen ist oft nicht möglich oder zu kostspielig.

Eine Verschmutzung der Heizfläche macht sich bei hochwertigenVerdampferanordnungen bekanntlich in weit höherem Maße als bei weniger leistungsfähigen bemerkbar. Ein Wärmedurchgang von z. B. 4000 kcal/m² h sinkt bei einem Belag der Heizfläche von nur 0,20 mm Dicke bereits um etwa 25 %>. Die unausbleibliche Folge ist ein entsprechender Leistungsabfall der ganzen Eindampfanlage.

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Man sucht daher seit, langem nach Maßnahmen zur Vermeidung von Verschmutzungen der Verdampferheizfläche. Vergeblich: bzw. mit nur geringem Erfolg wurde z. B. versucht, durch elekirische Verfahren oder durch mechanische Erhöhung der Umlaufgeschwindigkeit der einzudampfenden Lösung im Verdampfer dessen Heizfläche inkrustenfrei zu halten.

Es ist ferner bekannt, beim Eindampfen von

ίο Sulfitablauge entstandene Inkrusten mit Hilfe der Löslichkeitsreserve der Dünnlauge aufzulösen. Während die Sulfitablauge normalerweise z. B. von 5 auf 30⁰ Be eingedampft wird, schickt man. während der Spülperiode bei annähernd gleicher Verdampfungsleistung ein Vielfaches an Dünnlauge durch den Eindampfapparat, so daß die Lauge eine Eindickung auf nur etwa 5,5° Be erfährt. Dabei sollen die vorher entstandenen Inkrusten durch die noch nicht gesättigte Sulfitablauge gelöst werden.

Es sind, auch Verfahren bekannt, bei denen die Lösefähigkeit des Heizdampf- bzw. Brüdenkondensates zur Beseitigung von Kristall- und Inkrustenausscheidungen herangezogen wird. Die Wege von Lauge und Dampf werden dabei innerhalb des Veras dampfers umgekehrt, wenn die Flüssigkeitsseite der Eindampfanlage durch Ausscheidungen aus dem Eindampfgut einen gewissen Grad von Verschmutzung erfahren hat. Durch diesen Wechsel zwischen Heizdampf- und Laugenseite innerhalb des Verdampfers sollen die während der Eindampfung flüssigkeitsseitig an der Heizwand gebildeten Inkrusten entfernt werden. Diese Einrichtungen weisen jedoch insofern einen Nachteil auf, als die Auflösung bzw. Entfernung der Inkrusten durch den. Dampf und durch das Dampfkondensat naturgemäß erst eine gewisse Zeit nach dem »Kanalwechsel« erfolgt. Während dieser Zeit bildet sich aber an der Laugenseite der Heizfläche erneut ein Belag. Die Heizfläche ist also in keinem Zeitpunkt vollständig rein, der Wärmedurchgangswert der Heizflächen daher nie auf voller Höhe.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinhaltung der Heizfläche von Verdampfapparaten ohne Unterbrechung des Eindampfbetriebes und praktisch ohne Steigerung der Betriebskosten. Die Erfindung beruht auf der an sich bekannten Lösefähigkeit von Kondenswasser — vorzugsweise von Brüdenkondensat — gegenüber fast allen Inkrustenbildnern. Der beim Eindampfen von Ablauge der Sulfitzellstofferzeugung oder von. Schlempe der Spiritusgewinnung aus Melasse, Mais, Getreide usw. entstehende Brüden bzw. das daraus gebildete Kondensat enthalten organische Säuren, oft auch schweflige Säure, . welche die Lösefähigkeit von reinem Kondenswasser gegenüber Inkrustenbildnern (Calciumsulfat, -carbonat usw.) wesentlich erhöhen, Das beim Eindampfen der stark schäumenden Ablauge der Natron- bzw. Sulfatzellstoff erzeugung in das Brüdenkondensat gelangende Alkali übt eine ähnliche Wirkung aus. Im Bedarfsfalle können, dem Kondensat Chemikalien zur weiteren Steigerung der Lösefähigkeit zugesetzt werden.

Erfindungsgemäß werden die einzelnen Verdampfapparate nur so· lange zum Eindampfen der Lösung in Betrieb gehalten,, als dies ohne nennenswerte Verminderung der Verdampfleistung möglich ist. Zu diesem Zeitpunkt beginnt sich auf der Flüssigkeitsseite der Heizfläche des Verdampfers ein schwacher Belag zu bilden. Er ist zunächst weich und für Kondenswasser bzw. Brüdenkondensat angreifbar. Dieser Verdampf körper wird nun mit Kondenswasser bzw. Brüdenkondensat so· lange ausgekocht, bis der schwache Belag in Lösung gegangen bzw. mechanisch abgeschwemmt ist.

Um eine Betriebsunterbrechung in der Eindampfung zu vermeiden, wird der eigentlichen Eindampfstation — die z. B. aus drei hintereinandergeschalteten Eindampfkörpern bestehen mag — ein weiterer Verdampfkörper für die erfindungsgemäße Behandlung der verkrusteten Heizfläche zugeordnet. Dieser letztere mag im folgenden des besseren Verständnisses wegen mit »Reinigungsstufe« bezeichnet werden. Alle Verdampfkörper sind hinsichtlich der Rohrleitungen für die einzudampfende Lösung, für Heizdampf, Brüden, und Kondensat umschaltbar angeordnet, und zwar derart, daß jeder derselben nach Bedarf als Reinigungsstufe geschaltet werden kann. Während, des Eindampfbetriebes wird nacheinander jeder der sich in beginnender Verschmutzung befindlichen Eindampfkörper an, die Stelle des vorher durch Auskochen mit Brüdenkondensat gereinigten (also als Reinigungsstufe in Betrieb gewesenen) Verdampfkörpers gesetzt. ,

Der verschmutzte Verdampfkörper liegt hinter den eigentlichen, der Eindampfung der Lösung dienenden Emdampfapparaten. Eine dreistufige Vakuumeindampfanlage z. B. wird auf diese Weise zu einer vierstufigen Gesamtanordnung. Sie unterscheidet sich von einer solchen üblicher Bauart jedoch wesentlich dadurch, daß in den ersten drei Druckstufen die zu verarbeitende Lösung eingedampft wird, in der letzten Reinigungsstufe jedoch gleichzeitig Brüdenkondensat umläuft. Jeder Verdampfkörper arbeitet also abwechselnd mit der Lösung und darauf mit Kondenswasser als der »einzudampfenden« Flüssigkeit, während des letzteren Betriebsabschnittös wirkt, er als Reinigungsstufe. Eine Einbuße an Temperaturgefälle tritt nicht ein, da die einzudampfende Lösung ihrer Zähflüssigkeit wegen, im letzten Eindampfkörper meist eine Brüdentemperatur von 50 bis 55⁰ C erfordert. Die nachgeschaltete Reinigungsstufe arbeitet bei einer Brüdentemperatur von 40 bis 45° C einwandfrei, da das in ihr umlaufende Kondenswasser durch den Lösevorgang eine nennenswerte Steigerung der Viskosität nicht erfährt. Die Eindampfanilage bleibt auf diese Weise in bezug auf Leistung und Wärmeverbrauch dauernd auf gleicher Höhe, da die Eindampfung der Lösung stets in Verdampfkörpern, mit reiner Heizfläche ererfolgt.

Statt die Reinigungsstufe an das Ende der eigentlichen Eindampfstation zu legen, kann sie j dieser auch vorgeschaltet werden. Die Temperatur

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des Heizdampfes muß dann zwecks Aufbringung des zusätzlich erforderlichen Temperaturgefälles um etwa 6 bis io° C erhöht werden. Auch ist eine Pumpe zuni Überbrücken des Brüdenkondensates aus der letzten Eindampfstufe in die Reinigungsstufe erforderlich. Diese Anordnung kommt in erster Linie in Betracht, wenn die Art der Inkrustation eine Behandlung bei höherer Temperatur erfordert oder Kühlwassermangel vorliegt.

ίο In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung schematisch dargestellt.

Fig. ι zeigt die Anordnung der Reinigungsstufe d als einer dreistufigen Vakuumdampf station α bis c nachgeschalteten Körper. In

Fig. 2 liegt die Reinigungsstufe d druckmäßig vor der eigentlichen Eindampf anlage α bis c. Die Anordnung nach

Fig. 3 entspricht der bei Brüdenverdichtung gelegentlich verwendeten. Die Reinigungsstufe d arbeitet wiederum unter vermindertem Druck.

Fig. 4 zeigt die Anordnung der Brüden- bzw. Heizdampfrohrleitungen bei einer nach Fig. 1 geschalteten Anlage, und in

Fig. 5 endlich ist ein Umschaltventil zum Wechsein der Heizdampf- und Brüdenwege dargestellt. Seine generelle Anordnung bei einer Eindampfanlage zeigt Fig. 6.

Um die Beschreibung übersichtlicher zu gestalten, sind in die Fig. 1 bis 3 beispielsweise Temperaturen eingetragen. In allen Figuren ist der Heizdampf eingang mit k, jener für die einzudampfende Lösung mit / und der für Brüdenkondensat mit η bezeichnet, der Ausgang für erstere trägt den Buchstaben m, jener für das die gelösten Inkrusten abführende Spülkondensat den Buchstaben, 0.

Bei der Anordnung nach Fig. 1 wird die Reinigungsstufe d mit dem Brüden aus der letzten Eindampfstufe c beheizt. Das Brüdenkondensat aus der Eindampfstufe c tritt über die Leitung η nach der Reinigungsstufe d über, läuft in dieser um und verläßt sie mit Inkrustenbildnern beladen über das Rohr 0. Der aus der Stufe d kommende Brüden wird im Kondensator e niedergeschlagen. Der letztere wird mittels eines Dampfstrahlverdichters g nach dem mit etwa der Betriebstemperatur des letzten Eindampfkörpers c arbeitenden Kondensators / zu entlüftet. Das Überströmventil i läßt einen, etwa vorhandenen Brüdenüberschuß aus der Eindampf stufe c nach dem Kondensator / übertreten.

Ein solcher wird vor allem beim Ein- und Ausschalten des gereinigten bzw. des zu reinigenden Verdampfers vorhanden sein.

Bei der Anordnung nach Fig. 2 wird die der eigentlichen Eindampfanlage α bis c vorgeschaltete Reinigungsstufe d mit dem aus dem Heizkörper des Verdampfers c entnommenen Brüdenkondensat gespeist, nachdem es vorher mittels des aus dieser Stufe ablaufenden Kondensates im Wärmeaustauscher h vorgewärmt worden ist.

Die Anordnung der Reinigungsstufe d ist bei der Schaltung nach Fig. 3 die gleiche wie bei. Fig. 1, und im Bedarfsfalle kann auch hier ein Hilfskondensator (entsprechend/ der Fig. 1) vorgesehen werden, der über ein Abströmventil i den dauernd oder zeitweise etwa vorhandenen Brüdenüberschuß aus dem Eindampfkörper c aufnimmt.

Soll beispielsweise die erste Verdampferstufe a einer Anlage nach Fig. 1 gemäß dem neuen Verfahren durch Auskochen gereinigt werden, so sind bei einer Anordnung der Heizdampf- und Brüdenleitungen nach Fig. 4 die Absperrorgane 1, 3, 6, 8, 10, 12, 13, 15, 17, 18 und 20 geschlossen, die übrigen offen. Beim Reinigen des Eindampfkörpers b sind die Ventile 2, 4, 5, 7, 9, 12, 13, 15, 17, 18 und 20 geschlossen usw.

Bei der Rohrleitungsanordnung nach Fig. 4 können die auf den Brüdenkörpern α bis d bzw. den zugeordneten Heizkörpern a_t bis d_x sitzenden Absperrorgane für Dampf vorteilhaft zu je einem Wechselventil nach Fig. 5 zusammengefaßt werden, Dasselbe läßt sich mit einer durch Druckluft, Druckwasser oder -öl oder auch mittels Elektromotor bzw. Elektromagnet arbeitenden Fernsteuerung ausstatten. Das mehrteilige Gehäuse p, q trägt drei Stutzen r, s und t. Der Stutzen r ist an den Ausgang eines Brüdenkörpers α bis d bzw. an den Eingangsstutzen eines der Heizkörper a_± bis d_x angeschlossen. Die Stutzen s und t jedes dieser Ventile werden sinngemäß mit der Rohrleitung verbunden.

Das Wechseln der Dampfwege vom Eingangsstutzen r aus nach den Ausgängen s oder t geschieht nach Fig. 5 durch Verschieben des Ventiltellers u in der einen oder anderen Richtung bis zum Aufsitzen auf dem betreffenden Ventilsitz. Es erfolgt kraftschlüssig durch den Kolben w, der mit dem Teller u durch eine Kolbenstange ν verbunden ist. Das Verstellen dieser letzteren im Zylinder χ erfolgt mittels des im Gehäuse ζ dichtschließend und drehbar angeordneten Steuerorgans y. Das Betriebsmedium, z. B. Druckluft, strömt in der in Fig. 5 dargestellten Stellung aus der Leitung aa über das Rohr da in den Zylinder χ und treibt den Kolben w und damit den Ventilteller u gegen den am Stutzen s sich befindlichen Ventilsitz. Der Dampf bewegt sich dann in dem am Heizkörper sitzenden Ventil vom Stutzen t gegen den Stutzen r zu. In dem am Brüdenkörper sitzenden Ventil nach Fig. 5 dagegen strömt der Dampf über den Stutzen t aus. In der rechten Endlage des Ventiltellers u tritt der Dampf über den Stutzen s ein bzw. aus.

Während der Kolben zu im Zylindern sich, in Fig. 5 gesehen, nach links bewegt, entweicht aus dessen linker Zylinderseite die darin eingeschlossen gewesene Druckluft über das Rohr ca und den Auspuffstutzen ba ins Freie. In den letzteren kann ein Drosselorgan zum Einstellen der Geschwindigkeit des Steuervorganges eingebaut sein. Die am Heizbzw. Brüdenkörper eines Verdampfapparates, z. B. bjb, sitzenden Wechselventile können durch eine geeignete Verbindung ihres Steuerorgans x/y bzw. der Impulsleitungen ca und da miteinander gekuppelt sein. Die Steuerung sämtlicher Wechselventile nach Fig. 5 für Heizdampf und Brüden kann, ebenso wie ähnliche {ea in Fig. 6) für die einzudampfende Lösung und das Brüdenkondensat,

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auf einer entfernt gelegenen Schalttafel angeordnet sein.

Es versteht sich von selbst, daß das Verfahren sowie die beschriebene Vorrichtung zu dessen Ausführung sinngemäß auch bei anderen Wärmeaustauschern, z. B. bei Vorwärmern, angewendet werden können.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Verfahren zur Reinhaltung der Heizfläche von Eindampfapparaten für inkrustierende Flüssigkeiten, insbesondere die Ablauge der Sulfitzell:stoffabrikation, durch Auflösen der Verkrustung mittels Kondenswasser (etwa Brüdenkondensat) durch wechselweise Beschikkung des Heizkörpers mit Lauge bzw. Kondenswasser, dadurch gekennzeichnet, daß der verschmutzte Verdampfkörper während einer ■ gewissen Zeit heizdampfseitig hinter die betriebsmäßig letzte Stufe der eigentlichen Eindampfänlage geschaltet und mit Kondenswasser beschickt wird.
2. Verfahren, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der während des Reinigungsvorganges mit Brüdenkondensat beschickte Verdampfkörper (Reinigungsstufe) mit einer unterhalb der Betriebstemperatur der letzten Stufe der eigentlichen Eindampfanlage liegenden Temperatur betrieben wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
»Wärmewirtschaft in der Papierindustrie«,
4.Jahrgang, Heft 5/6, 1950, S. 79;

USA.-Patentschriften Nr. 1 006 197, 2 261 486.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen