EP0226605A1 - Process and device for multiple-phase processing of aqueous liquids - Google Patents

Process and device for multiple-phase processing of aqueous liquids

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Publication number
EP0226605A1
EP0226605A1 EP86903339A EP86903339A EP0226605A1 EP 0226605 A1 EP0226605 A1 EP 0226605A1 EP 86903339 A EP86903339 A EP 86903339A EP 86903339 A EP86903339 A EP 86903339A EP 0226605 A1 EP0226605 A1 EP 0226605A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ice
steam
liquid
pulp
evaporator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP86903339A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Chahpar Mostofizadeh
Michael Thomas Koschowitz
Collin Livanos
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fried Krupp AG
Original Assignee
Fried Krupp AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fried Krupp AG filed Critical Fried Krupp AG
Publication of EP0226605A1 publication Critical patent/EP0226605A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23LFOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L2/00Non-alcoholic beverages; Dry compositions or concentrates therefor; Their preparation
    • A23L2/02Non-alcoholic beverages; Dry compositions or concentrates therefor; Their preparation containing fruit or vegetable juices
    • A23L2/08Concentrating or drying of juices
    • A23L2/12Concentrating or drying of juices by freezing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D9/00Crystallisation
    • B01D9/02Crystallisation from solutions
    • B01D9/04Crystallisation from solutions concentrating solutions by removing frozen solvent therefrom
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/22Treatment of water, waste water, or sewage by freezing

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for the multi-phase treatment of an aqueous liquid and in particular to a method for converting an aqueous liquid into an egg pulp and subsequent treatment of the ice slurry.
  • the invention relates to a method and a device for the concentration and / or crystallization of aqueous solutions, in particular of those that occur in food technology and chemistry. Examples of this are the concentration of fruit juices, organic and inorganic acids as well as the crisis from waste water from various industrial branches.
  • the invention relates to the production of an egg pulp and various uses thereof, in particular the conversion into an ice pulp pumpable consistency and its use for artificial purposes, or the conversion of the ice pulp into solid ice blocks or pellets.
  • the invention entails a concentration build-up in the liquid phase of the ice pulp, but not the solids present in the original aqueous liquid.
  • the invention is efficient on a method and a device for extracting water vapor of low density and temperature with a pressure transformer and subsequent compression with a mechanical compressor to achieve a comparatively high overall efficiency.
  • Such systems have the disadvantage that they work at high temperatures (eg 70 to 100 ° C) and thus favor the formation of dirt and incrustations on system parts. Soiling occurs primarily with temperature-sensitive products, e.g. through biological reactions.
  • a method and a device for the desalination, in particular of sea water are known, in the literature known as vacuum evaporation vaporization processes, of which a large-scale version is known as a "hydroconverter” (KS Spiegier, Principles of Desalination, page 310 ff., (1966) Academic Press, New York and London).
  • KS Spiegier Principles of Desalination, page 310 ff., (1966) Academic Press, New York and London.
  • this technology was not known for any purposes other than seawater desalination, where the product consists of pure water, melted ice and condensed steam condensates, but not for other applications where ice or ice cream was used as a product, or for Application in crystallization and Concentration processes, such as those used in the fruit juice and chemical industries.
  • the industrially preferred method in the hydroconverter uses a kind of falling film evaporation, whereby the sea water runs down as a thin film on the walls of the freezer chamber.
  • the sump in which the ice pulp collects in the freezer chamber is flat and the vacuum space above the ice pulp, where the evaporation takes place and from which the steam is extracted, is also relatively low.
  • the brine tends to be carried along with the vapors and sucked out of the vacuum chamber.
  • a pre-separation of the ice pulp in ice and liquid phase in the flat sump part of the device does not take place, and the ice pulp is withdrawn as a whole from the sump.
  • compressors When compressing steam with saturation temperatures between 60 and 100 oC, compressors achieve overall efficiencies of 75 to 80%. However, if the saturation temperatures are between 0 and 5oC, only efficiencies of 50% are achieved. This enormous difference results from the fact that the diameter of the impeller for compressing the same mass flow at 0oC is 5.7 times as large as at 61oC, and the mechanical losses are considerably greater, not to mention the high cost of such a large device.
  • a task of the invention is to achieve a gentle concentration or effective crystallization at low temperatures and low energy consumption by creating a method and a device.
  • a method for converting an aqueous liquid into an egg pulp with subsequent subsequent treatment of the ice slurry, characterized in that the liquid is injected into an evaporator space which is expanded to a pressure. which is the saturation pressure at the corresponding vaporization temperature of the liquid in the Evaporation space at -5 to 10oC corresponds, so that the liquid partially evaporates due to a phase imbalance caused by a short residence time in the evaporation space and cools down to a low temperature and is then collected with a sufficiently long residence time, so that this occurs due to an Equilibrium forms an ice slurry, the ice slurry is drawn off and subjected to a separation of the liquid phase from the ice slurry, followed by one or more of the following process steps:
  • an aqueous solution for example a solution to be concentrated
  • a nozzle system to a low pressure which corresponds to the saturation pressure of the corresponding evaporation temperature of -5 to 10 ° C, such that the solution is adjusted by setting an imbalance partially evaporated, cooling to a low temperature.
  • the imbalance is achieved in that the nozzle system creates fine drops that have a very short residence time in the steam room.
  • the drops are then collected and then, with a sufficiently long dwell time in the swamp, form an ice pulp which is passed into a separator and freed of ice.
  • the product is drawn off from the separator, while after washing off the attached product, the ice is melted and used to pre-cool the fresh solution.
  • the steam created by imbalance is suctioned off with the aid of a compressor and fed to a condenser in which the washed-out egg is melted and then used to pre-cool the incoming solution.
  • the process just described has the following advantages:
  • the low temperature means that more volatile constituents (e.g. flavorings) are retained in the product.
  • the rate of corrosion is very low, and it. cheap materials can be used.
  • Biological and other chemical reactions are also strongly inhibited. This allows long periods of operation between cleaning periods.
  • the low energy consumption of the system is also of particular advantage.
  • the spraying into the evaporator chamber takes place reasonably close to the surface of the ice pulp collected in the room and at a short distance from the top of the evaporator chamber, where the vapors, after extensive separation of the droplets, and preferably after a passage through a defogger.
  • the selection of a liquid injection according to the invention offers the advantage of particularly effective presentation of the liquid surface in order to achieve rapid evaporation and under-cooling of the droplets. This also avoids the tendency towards ice accumulation in the name of the water inlet, as reported in the literature regarding the hydroconverter's falling film method, at the top of the vessel.
  • the supercooled droplets settle relatively evenly over the entire surface of the ice pulp that collects in the lower part of the evaporator chamber, and the relatively large height of the room above the injection points and the relatively low flow velocity of the vapors in the room ensure this , that a comparatively complete separation of the droplets from the vapors takes place before the vapors are suctioned off, preferably after a further defogging process by means of conventional droplet separating devices.
  • a method for converting low-pressure steam into steam of higher pressure by means of a pressure transformer stage in which the low-pressure steam is mixed in an absorber with absorbent and is absorbed by it, wherein the heat of absorption of coolant, in particular is dissipated by cooling water, and in which the resulting absorption medium, enriched with the liquid supplied by the steam, in particular water, after a pressure reduction by a pump is first heated by heat exchange, and then passed into an expander , in which a steam at higher pressure is generated by the supply of heat.
  • a steam absorption method can also be found in connection with sea water desalination in the above-mentioned literature (KS Spiegier), but without the vapors extracted from the steam expeller part of the absorber system being under pressure and being fed to a further mechanical compression, be it for Purpose of condensing the vapors, and optimizing energy efficiency or for other purposes. On the contrary, the vapors are suctioned off under vacuum.
  • the invention also relates to devices and systems for carrying out and using this method.
  • the invention provides that the steam generated in the expeller compresses higher pressure with the aid of a compressor and the boiler room of the expeller as a heating medium is fed in, which condenses after the condensation heat has been given off and then leaves the expeller.
  • the solution depleted in the expeller with regard to the absorbed steam, in particular water is used in a heat exchanger for heating the steam-enriched solution arriving from the absorber and then fed to the absorber via a throttle valve.
  • the inert gases released in the absorber are preferably collected and drawn off by a vacuum pump.
  • the invention teaches in the above-mentioned respect that between the place where the low-pressure steam is extracted and the mechanical compressor, a pressure transformer is switched, which effects a pre-compression of the steam to be extracted, whereby the specific volume is considerably reduced, and the mechanical compressor Compression of the same mass flow, built correspondingly smaller, and so can be operated with a higher overall efficiency.
  • Precompression is achieved by first mixing the low pressure steam in an absorber with an absorbent, from which the steam is absorbed. At the same time, the heat of absorption released is dissipated by cooling water. The solution enriched with steam (water-rich solution) is then sucked out of the absorber with a solvent pump and pumped to the evaporation pressure.
  • the rich solution is then heated in a heat exchanger and then flows into the steam expeller.
  • the low-pressure steam previously absorbed in the absorber evaporates at the selected higher pressure level.
  • the high pressure steam generated in this way is compressed with a mechanical compressor, its pressure and temperature increase.
  • the steam then penetrates into the expeller's boiler room, condenses there and thereby supplies the heat required for evaporation.
  • the heat contained in the condensate can continue to be used in the process.
  • the solution (poor solution) which is depleted of steam (water) in the expeller is fed into the previously heated heat exchanger, where it cools down and supplies the energy required to heat the rich solution.
  • the poor solution then flows through a throttle valve, undergoes relaxation to the lower absorber pressure, and enters the absorber, which closes the circuit.
  • LiBr, NaOH, Ca (OH) 2 , MgCl 2 , CH 2 NH 2 or CaCl 2 can be used as absorbents.
  • the invention also relates to a method and a device for concentrating or crystallizing aqueous solutions, in particular fruit juices, organic and inorganic acids and salts, as waste water, characterized in that the solution to be concentrated or crystallized is via a nozzle system Evaporation is supplied at which the solution is depressurized to a pressure corresponding to the evaporation temperature of -5 to + 10 ° C, which corresponds to the saturation pressure, so that the solution partially evaporates due to an imbalance caused by a short residence time, and thereby evaporates cools to a low temperature, and is then collected after a sufficiently long dwell time, so that it forms an ice pulp due to an established equilibrium with the other Characterize that the vapors formed under low pressure during evaporation are converted into high pressure vapor by means of a pressure transformer stage of the type described above.
  • the ice slurry is preferably skimmed mechanically from the top region in an enriched form.
  • Another important preferred characteristic is that the evaporation into the evaporator chamber is directed upwards from below the surface of the collecting ice slurry.
  • This characteristic is intended to counteract the tendency of the glands to freeze.
  • the invention also offers devices for Implementation of various aspects of the invention are suitable.
  • a device is characterized by an evaporator required for the production of ice slurry with a container which has a nozzle system in about half, contains a collecting container in the lower part, and is provided with demister in the upper part, and in has its lower part of an ice sludge extraction and conveyor, in particular a screw pump, and facilities for further treatment of the ice slurry are switched.
  • a special version provides a separating device, consisting of a container with an upper and lower tube sheet, into which a bundle of tubes is embedded, which consist of a pure material, such as membrane or mesh, and the lower tube sheet an inlet chamber with an inlet for Recording of the ice pulp and its forwarding is assigned to the Ronroündel, while there is a receiving chamber for the ice-enriched treated ice pulp above the upper tube sheet.
  • a separating device consisting of a container with an upper and lower tube sheet, into which a bundle of tubes is embedded, which consist of a pure material, such as membrane or mesh, and the lower tube sheet an inlet chamber with an inlet for Recording of the ice pulp and its forwarding is assigned to the Ronroündel, while there is a receiving chamber for the ice-enriched treated ice pulp above the upper tube sheet.
  • the freeze evaporator preferably has a device for removing the ice slurry in a region of the evaporator in the vicinity of the surface of the ice slurry in the evaporator.
  • the removal device preferably has a mechanical skimming or wiping device.
  • the hone of the removal device can preferably be adapted to the level of the ice slurry in the evaporator device.
  • the removal device can be set up to drive on the porridge surface. It is a preferred feature that the nozzle device has upwardly directed nozzles below the normal ice level.
  • a pressure transformer is attached, which pre-compresses the vapors drawn off, thereby reducing the specific volume of the vapors.
  • the device is of such a type that the pressure transformer has an absorber in which the low-pressure vapors are mixed with and absorbed by an absorbent, a heat exchanger device for dissipating the heat of absorption, a pump device for taking vapor-enriched absorbent solution from the absorber and forwarding it to a heat exchanger a higher pressure and in a steam expeller to expel the steam under higher pressure from the absorbent.
  • FIG. 1 shows a graphic representation of the principles according to the invention
  • FIG. 2 a process diagram for juice thickening
  • FIG. 4 a process diagram for the concentration of saline water
  • FIG. 5 a process diagram for the production of block and ice mash
  • FIG. 6 shows a process diagram of a pressure transformer, as can be used for example in the thickening of fruit juice or chemicals dissolved in water under triple point conditions, or for the production of ice or ice pulp, for example for cooling purposes.
  • FIG. 7 a process diagram for a complete plant for the production of an ice pulp for cooling purposes, including some of the characteristics described in connection with FIG. 5 and in combination with FIG. 6.
  • Figure 1 shows some of the principles of the invention in a graphical representation.
  • the ordinate P represents the pressure and the Abzissae SV the specific volume.
  • the curve a, b never represents the van der Waalsche status line, consisting of the settling line a of the aqueous liquid, which rises to a maximum, represented by the critical point e, beyond which it becomes the dew line b.
  • Another curve shows the states which are passed through by the aqueous liquid during the process, including point f, namely the state of the solution before entering the spray nozzles, from which the aqueous solution is injected into the evaporator, while part c of the curve shows the Represents the state of the droplets inside the evaporator.
  • the dashed horizontal line represents the triple point pressure.
  • FIGS. 2 and 3 show a diagram of the process principles for the thickening of juice in a process according to the invention.
  • 1 represents the evaporator, in the form of a cylindrical container under reduced pressure.
  • the injection system 2 which is supplied with the juice to be concentrated through a line 3 by means of the juice pump 4.
  • the fresh juice is cooled in a juice cooler 5 in countercurrent to the melted ice and vapor condensate in a manner to be described below, and pressed through the nozzle system 2 by the pump 4.
  • the nozzles 6 of the nozzle system 2 convert the juice into fine drops 7, which enter the evaporator at high speed.
  • a reduced pressure is set in the evaporator, which theoretically corresponds to the triple point pressure of the solution to be thickened. Due to the short residence time of the drops, however, the equilibrium state of the triple point in the liquid jets 7 is not reached. Rather, there is a lively evaporation of the drops with strong hypothermia, which initially does not result in ice formation. For the formation of the disease, critical illnesses are necessary, which cannot be achieved due to the short dwell time (a few hundredths of a second). The state change during the flight time of the droplets never takes place along the van der Waals state line without reaching equilibrium, as shown in FIG. 1.
  • the nozzle system 2 is located in a manner far below the top of the vessel 1, where the vapors are suctioned off, preferably at least 1.5 m below the droplet separator 29 and even better 1.8 to 3 m.
  • the nozzles are quite close to the surface of the ice pulp, e.g. not more than about 2 m, in order to nevertheless provide a sufficient residence time for the evaporation. This distance can be significantly reduced, e.g. to less than 1.5 m if the nozzles are designed in such a way that wide-angle spraying takes place.
  • the drops 7 are collected in the evaporator sump. There will be the strong one through a sufficient stay Hypothermia is reduced by the formation of ice.
  • the ice slurry produced in this way enters the separating apparatus 10 via a screw pump 9, which removes a bundle of perforated or porous tubes or plates 12.
  • the tubes can also consist of wound screen mesh or supported separation membranes.
  • the thickened product (juice) 13 migrates into the outer space of the separating apparatus 10, formed by a jacket 14, and is there at 15 deducted.
  • the ice content in the flow direction increases in the tubes, and then the ice reaches an equalization space 15, formed by a tube sheet 17 above the tubes 12, for the purpose of speed compensation.
  • the ice is then washed in a washing column, which works in a similar way to the separating apparatus 10, in countercurrent to the melt water formed by the melting of the ice in the upper part of the device.
  • the washing column has perforated or porous tubes 19, similar to the tubes 12 of the separating apparatus 10. This melt water serves as washing water and, with a low product content, passes through perforated tubes 19 of the washing column 18 into the outer space 20 of the washing column, filtered by the jacket 21, and wi rd then added through the outlet 22 and at the pipe connection 23 to the pre-cooled fresh juice before entering the pump 4.
  • the ice enters the impermeable tubes 24 of the melting condenser 25, which is located in the material flow with and on the washing column 18, and liquefies by absorbing heat from the steam 26, which previously came from the evaporator 1 via a droplet separator or Demi ster 29 with the help of a compressor 27 to reduce the pressure within the evaporator 1 and to compress the vapors 26 to a higher pressure of the evaporated steam 28, which in the Melting condenser 25 enters through the nozzle 30, has been compressed.
  • the condensate 31 of this steam is withdrawn from the melting condenser 25 through a nozzle 32, and conveyed by a pump 33 and added to the melted ice in the mixing chamber or mixing chamber 34.
  • This mixing chamber 34 is constructed above and in the material flow of the melting condenser 25 and separates it from the juice artist above the mixing chamber 34.
  • the condensate is used in the juice cooler 5 to cool the fresh juice.
  • the washing device ie the washing column 18, is separated from the melting condenser 25 by a tube plate 35 common to the tubes 19 and 24.
  • the detail X in FIG. 2, which shows the relationship between the melting condenser and the washing column and the principle of action of the washing column, is shown in FIG. 3.
  • the melt water serving as washing liquid is schematically represented by the meandering lines and arrows 36.
  • the juice cooler 5 has a casing 37 with inlet and outlet ports 38 and 39 for the fresh juice delivered by the feed pump 40.
  • the cooler also has a bundle of vertical cooling tubes 41, through which the contents of the mixing chamber 34, which in the meantime have largely melted, migrate upward into a collecting chamber 42. This represents the top part of the device, of which the separator 10 forms the bottom part. Now that most of the cold has been released into the fresh juice, the water 43 is discharged through the water outlet 44.
  • the following example is intended to give you an impression of the size of the operator in the case of apple juice thickening.
  • FIG. 4 shows a performance example for the concentration S a l z h a l t i g e r W a w s e r w i e A w a w s e r a u s flue gas desulfurization plants, mine water or cooling tower blowdown water.
  • the same reference numbers are used to designate the same or essentially the same parts as those according to FIGS. 2 and 3.
  • the nozzle 38 becomes an inlet for raw water
  • the juice cooler 37 becomes a raw water cooler
  • the line 3 for fresh juice now conveys pre-cooled water.
  • the ice pulp 11 'in the present case differs from the ice pulp 11 which accumulates in the collecting space 8 of FIG. 2 in that it also contains salt crystals.
  • the ice pulp 11 "from the evaporator 1 is conveyed in the case of FIG. 4 by the screw pump 9 into a hydrocyclone 50. There, the precipitated solids are drawn off at 51 with the concentrate.
  • a centrifuge can advantageously be used, in particular The brine 15 'separated in the separating apparatus 10 is returned together with the washing water 36 into the area 8 of the evaporator 1. The other process steps remain as shown in FIG. 2 and described with reference to it.
  • FIG. 5 Another application is the production of ice pulp and block eggs for cooling or egg production.
  • the corresponding process scheme is shown in FIG. 5. Again, the same reference numerals apply to the designation of parts that are identical or essentially identical to those in FIGS. 2 and 3.
  • the raw water 38 ' is mixed with make-up water 38 "(see later) and passes through the nozzle system 2 into the evaporator 1, which works according to the same principle as shown in FIGS. 2 and 3. In this case, however, the steam produced can no longer be obtained from the egg
  • the steam 26 is drawn in and earned by a multi-stage compressor 27 'via the droplet separator (demister) 29.
  • cooling water 52 is injected into the steam stream, to reduce the specific volume and thereby to achieve a lower workload.
  • a part 28 'of the compressed steam 28 is re-condensed in the condenser 53 and after softening at 54 is used again as injection water 52.
  • the larger part 28 "of the steam is experienced by a Steam jet pump 55, driven by working steam 56, and is injected at 57 into a spray condenser 58 .
  • the final pressure is selected so that the steam in the subsequent spray condenser 58 can condense on cooling water 59, which is supplied by a cooling tower 60.
  • the inert gases 61 leave the condenser 58 via a vacuum pump 62, which is followed by a smaller condenser 63 for the condensation of the residual steam.
  • the ice pulp 11 removed from the evaporator 1 via the screw pump 9 is freed of the brine 15 ′′ in the separating apparatus 10 and produces the egg pulp for the eventuality
  • the brine 15 "from the separating apparatus is partly sent back to the evaporator 1 at 64 and partly used for cooling the condensers 53, 63 for generating injection water 52 and residual steam condensation from the inert gases 61.
  • the residual water, (press water) 69 is used in this case for the cooling of the condensers 53, 63 for injection water and inert gases (dashed line) Brine 15 "emerging from the separator is then entirely returned to the evaporator 1 at 64.
  • the additional water 38 is required for the case if the raw water 38 'absorbs salts in upstream systems.
  • the energy requirement of the system according to FIG. 5 was calculated to be about 60 kJ / kg, ie only 25% of the value of conventional systems for ice cream production lung.
  • the ice pulp is intended as a final product for cooling purposes, in order to be pumpable, such a pulp must have an ice to liquid phase content of more than 50:50, in particular between 50:50 and 80:20, preferably about 70: Own 30.
  • the slurry enriched in this way can be pumped to where cooling is required, e.g. for environmental cooling in underground mining.
  • this method offers the advantage that the volume of the ice cream concentrate that has to be pumped in to a given location for a required cooling capacity corresponds to only a small fraction of the volume of cooling water that one can use for the same Purpose should have pumped.
  • Figure 6 shows the principle of the use of a pressure transformer according to the invention for converting low-pressure steam into steam at higher pressure, in particular for the purpose of reducing the size and thus improving the energy efficiency of compressor systems 27, 27 'as used in the examples in FIGS. 1 to 5.
  • the vapor space 101 of a triple point evaporator (for example an evaporator as described with reference to FIGS. 1 to 5) and which serves as a freezing system 102 is connected to the absorption space 104 via a pipeline 103.
  • This is a falling film absorber in a tube bundle design.
  • the poor absorbent solution (with low water content) flows, delivered via a line 121 through distribution caps, not shown, which ensure uniform wetting, on the inside of the tubes 106 of the absorber (104 to 108) down.
  • the resulting large surface area at high flow velocity absorbs the steam inside the absorber, so that a negative pressure is created and additional steam is thereby sucked out of the freezer 101.
  • the heat released during absorption is removed by cooling water which flows through the jacket space of the absorber 104 (arrows 107).
  • The, water-rich, absorbent solution flows from the lower opening of the tubes 106 into the sump 108 and is sucked off there by a pump 109. If there are inert gases that are not absorbed by the absorbent, they can be sucked off by a vacuum pump 110.
  • Solution pump 109 sucked rich solution is pumped to the desired evaporation pressure and then heated in a tube bundle heat exchanger 111. It then flows into the steam expeller 112, which is designed as a film evaporator in a tube bundle design with tubes 113.
  • the rich solution flows downwards on the inside of the tubes 113 in a falling film, as a result of which water from the medium water enriched on the inside of the Ronre 113 Absorbent solution partially evaporated and this water is withdrawn at 114 as steam of higher pressure.
  • This vapor of higher pressure is passed through a vapor compressor 115 and is fed at 116 to the top of the casing space around the ring 113 so that the previously vaporized and compressed vapors condense on the outside of the tubes 113. Due to this construction and operating mode, it is possible to work with very low temperature differences and high heat transfer coefficients.
  • the condensate of the compressed steam collects on the lower tube plate 117 in the jacket space and is drawn off at 118. His remaining energy can be used elsewhere in the process.
  • area I on the left side of the dash-dotted line A represents the pressure transformer stage according to the invention.
  • Area II on the right side of line A represents the part of the system with the mechanical compressor 15, the size of which to improve the overall thermal efficiency of the process intended for area II.
  • the area II includes a precaution, since the switch to the triple point evaporator 102, e.g. the evaporator 1 in Figure 5, which is supplied by a Ronwasserpump 123 with raw water via a line 124. If necessary, this Ronwasser can be supplemented with additional water (not shown).
  • the water is injected through nozzles of a spray system 125 into the interior of the evaporator 102, which is kept under low pressure by the negative pressure formed in the region I, as a result of which partial evaporation of the droplets formed in the spray system 125 occurs.
  • the low pressure nozzles formed represent the vapors which are withdrawn from the vapor space 101 through the line 103.
  • the evaporation causes hypothermia of the droplets below the freezing aperture, and partial freezing takes place in the sump 126 of the evaporator 102.
  • This ice slurry in the aqueous concentrate is drawn off at 127 for further use and processing, e.g. in a further detail for FIGS. 1 to 5 described.
  • water for the production of an ice pulp for cooling purposes is withdrawn from a water reservoir 150 and first pumped through a pre-cooling tower 151 and pressed from there by means of a pump 152 and via a down pipe 153 into the spray system 2, which has spray nozzles 6 directed upwards, to avoid pressure losses which are attached just below the top of the ice slurry 11 contained in the sump of the freeze evaporator 1. Since the pump 152 is designed to supply the pipe water 38 'with a constant delivery rate, which often exceeds the supply consumption of the spray system 2, a bypass pipe 154 is also provided, whereby the menranfall of water is returned to the reservoir 150.
  • ice scooping device 156 which floats on the surface of the ice pulp, and the hone of which is thus in a fixed ratio to the ice brewing level in the device, this level being monitored by a control device 157.
  • Ice pulp 11 which accumulates in the bottom part of the evaporator, is subject during its dwell time to a partial separation of gravity into ice particles which float upwards and the liquid phase which sinks under gravity and which, together with suspended and precipitated solids, accumulates in the liquid phase in the downpipe 158, the bottom End has a drain valve 159 through which solid precipitates can be removed as sludge at intervals.
  • Concentrated egg pulp is skimmed off by mechanical stripping devices as part of the skimming device 156 from the surface of the egg pulp into the hopper of the skimming device 156 and arrives from there through a flexible line 160 and the tube 161 into the centrifugal ice concentrator 50 'from where a concentrated ice slurry is drawn off through line 122 to the screw pump 9 and is conveyed from there in the direction of arrow 163 to any location where cooling is to be carried out, for example in the sam mena ng mit t u terta ge be r gba u. D ieim
  • Centrifugal ice separator liquid phase is withdrawn through a pipe 164 by means of a pump 165 and fed to a further nozzle system 2 ', which is also equipped with upwardly directed spray nozzles below the surface of the ice slurry in the evaporator.
  • the nozzles of the spray systems 2 and 2 'thus spray an upward sprinkling of water and brine into the evaporator chamber 1.
  • the nozzles are about 10 to 100 mm below the surface.
  • the arrangement of the nozzles below the surface of the ice slurry counteracts the tendency of the nozzles to freeze, and the upward spraying also somewhat extends the floating time of the droplets in the vacuum space.
  • the falling, cooled droplets have a lower solute content than that of the liquid pnase in the ice pulp and thus partially prewash the ice concentrate.
  • Redirection devices 167 serve to bypass the cyclone or the centrifuge in the start-up phase of the system before ice has formed, or to redirect the liquid phase into the bottom of the evaporator without being passed through the spray system 2 '.
  • Coolant lines 107 which lead from a condenser tower 107 'and back again, are used to cool the pipes 106 of the absorber.
  • the water-enriched absorption medium solution is fed by a pump 109 to a first heat exchanger 111 ', where it is heated by hot, low-water absorption medium solution, which is extracted from the sump 119 of the steam expeller 112 via a line 110. It absorbs further heat in a second heat exchanger 111 ′′, supplied by the compressed vapors and the condensate, which are passed through the jacket surrounding the steam discharge pipes 113. This condensate, with a low content of total dissolved solids, is added partial release of its heat content in the heat exchanger 111 "through the line 121 'is returned to the water reservoir 150 for reuse in the process.
  • the steam chamber 108 'of the sump 108 of the absorber at 171 removed water vapor passes into a cold trap 110', which is evacuated via a venting element 110 "by a liquid vacuum pump 110.
  • the heat exchange tubes of the cold trap 110 are cooled by cold liquid phase which was withdrawn from the downpipe 153 of the evaporator via the pump 172 and a line 173 and, after passing through the cooling trap at 174, enters a heat exchanger 175 and from there through line 176 of a conductivity tsmess réelle 178 and a signal transmitter 179 monitored three-way control elements 177.
  • the liquid is returned to the bottom of the evaporator via a nozzle 180 directed downwards a mixture in the egg pulp and washes solid Precipitation from the inclined sump wall down and down into the downpipe 158, where it is finally drawn off through the valve 159.
  • a signal emitted by the device 178, 179 causes the liquid to be discharged via the three-way valve 177 via a waste water line 181 for disposal.
  • the wastewater volume derived at 181 represents only a very small percentage of the total amount used of the aqueous liquid extracted from the reservoir 150.
  • Cooling liquid for the pump 110 is circulated by a pump 182.
  • the vapors expelled by heating from the absorbent solution in the runners 113 collect in the steam space 119 'above the liquid level kept constant in the sump 119 by means of the circulation line 120' and the monitoring devices 120 ", which level is thereby maintained is that, as required, liquid is returned from line 120, which draws water-free absorbent solution from sump 119 via pump 183 and passes back through heat exchanger 111 "via line 121 into the absorber.
  • the vapors in the space 119 'of the sump 119 enter the suction side 184 of a multi-stage compressor 115 through a defogger element 119 ".
  • Cooling water which is removed from the sump of the cold trap 110" via a condensate pump 185, is controlled to a controlled extent by means of the spray devices 52 the stages of the multi-stage compressor injected.
  • the extent of the injection can optionally be controlled by a control element 186 controlled by a guide plate, and excess cooling water is returned via line 187 to cold trap 110 '.
  • Part of the cooling water is injected at 188 for injection into the labyrinth seal on the top of the compressor, below the gear 189 to improve the seal.

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Abstract

Un procédé et dispositif pour le traitement à phase multiple d'un liquide aqueux, dans lequel un liquide aqueux (38') pré-refroide (151) est transformé en fraisil dans des conditions en trois points, pour injection dans une chambre de condensation (1) soumise à un vide partiel; les gouttelettes (7) sont surrefroidies par évaporation partielle et sont recueillies sous forme de fraisil dans le collecteur (8) de la chambre. Le fraisil est traité selon l'application prévue, notamment concentration de jus de fruits ou de produits chimiques, traitement des eaux usées ou conversion du fraisil en blocs de glace ou en un fraisil concentré, pouvant être pompé. (163), contenant environ 70% de glace pour le refroidissement, notamment dans des mines souterraines. L'efficacité thermique est également améliorée par le fait que la vapeur basse pression (26, 103), après extraction, de la chambre de condensation (1), est transformée en vapeur haute pression (119') dans une phase de conversion de la pression par absorption (104-108) suivie de désorption (112) par chauffage à haute pression, et de compression mécanique (115) ainsi que de condensation (113, 111').A method and apparatus for the multi-phase treatment of an aqueous liquid, in which a pre-cooled aqueous liquid (38 ') (151) is processed into a mill under three-point conditions, for injection into a condensation chamber ( 1) subjected to a partial vacuum; the droplets (7) are supercooled by partial evaporation and are collected in the form of a mill in the manifold (8) of the chamber. The strawberry is processed according to the intended application, such as concentrating fruit juice or chemicals, treating wastewater, or converting the strawberry to blocks of ice or a concentrated, pumpable strawberry mill. (163), containing about 70% ice for cooling, especially in underground mines. The thermal efficiency is also improved by the fact that the low pressure steam (26, 103), after extraction, from the condensation chamber (1), is transformed into high pressure steam (119 ') in a conversion phase of the absorption pressure (104-108) followed by desorption (112) by heating at high pressure, and mechanical compression (115) as well as condensation (113, 111 ').

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG FÜR DIE MEHRPHASIGE BEHANDLUNG WÄSSERIGER FLCJSSIGEKEITEN METHOD AND DEVICE FOR THE MULTI-PHASE TREATMENT OF AQUEOUS FLUIDS
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die mehrphasige Behandlung einer wässerigen Flüssigkeit und insbesondere ein Verfahren zur Umwandlung einer wässerigen Flüssi gkei t i n einen Ei sbrei und anschl lessende Behandlung des Eisbreis. In einer besonderen Hinsicht bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbaukonzentrierung und/oder Kristallisation wässeriger Lösungen, insbesondere von solchen, die in der Lebensm itteltechnik und der Chemie vorkommen. Beispiele hierfür sind die Aufkonzentrierung von Fruchtsäften, organischen- und anorganischen Säuren sowie di e Kri sta l l i sati on aus Abwässern verschi edener Industriezwei ge.The present invention relates to a method and a device for the multi-phase treatment of an aqueous liquid and in particular to a method for converting an aqueous liquid into an egg pulp and subsequent treatment of the ice slurry. In a particular respect, the invention relates to a method and a device for the concentration and / or crystallization of aqueous solutions, in particular of those that occur in food technology and chemistry. Examples of this are the concentration of fruit juices, organic and inorganic acids as well as the crisis from waste water from various industrial branches.
In einer weiteren Hinsicht bezient sich die Erfindung auf die Herstel lung ei nes Ei sbrei s und verschi edenste Verwendungen desselben, insbesondere der Umwandlung in einen Eisbrei pumpbarer Konsistenz und dessen Verwendung für Künlzwecke, beziehungsweise der Umwandlung des Eisbreies in feste Eisblöcke oder Pellets. Auch in diesem Zusammenhang f ü nrt di e E rf i ndung zw an gs l äuf i g z u e i ner Aufbaukonzentrierung in der flüssigen Phase des Eisbreis ni nsi chtl i on der i n der ursprüngl i cnen wässerigen Flüssigkeit vorhandenen Feststoffe.In a further respect, the invention relates to the production of an egg pulp and various uses thereof, in particular the conversion into an ice pulp pumpable consistency and its use for artificial purposes, or the conversion of the ice pulp into solid ice blocks or pellets. In this context, too, the invention entails a concentration build-up in the liquid phase of the ice pulp, but not the solids present in the original aqueous liquid.
In einer weiteren Hinsicht oezient sicn die Erfindung auf ein Verfanren und eine Vorrichtung zum Absaugen von Wasserdampf geringer Dichte und Temperatur mi t einem Drucktransformator und anscnliessende Verd ichtung mit einem mecnamscnen Verdichter zur Erzielung eines vergleichsweise honen Gesamtwirkungsgrades. Bekannt sinα Verdampf eranlagen mit denen die Aufbaukonzentration der eingangsgenannten Art in der Regel durchgeführt wird. Solche Anlagen haben den Nachteil, dass sie bei hohen Temperturen (z.B. 70 bis 100°C) arbeiten und somit Bildungen von Verschmutzungen und Verkrustungen an Anlagenteilen begünstigen. Verschmutzungen entstehen vornehmlich bei temperaturempfindlichen Produkten, z.B. durch biologische Reaktionen.In a further respect, the invention is efficient on a method and a device for extracting water vapor of low density and temperature with a pressure transformer and subsequent compression with a mechanical compressor to achieve a comparatively high overall efficiency. Known sinα evaporators with which the build-up concentration of the type mentioned is usually carried out. Such systems have the disadvantage that they work at high temperatures (eg 70 to 100 ° C) and thus favor the formation of dirt and incrustations on system parts. Soiling occurs primarily with temperature-sensitive products, e.g. through biological reactions.
So ist man oft gezwungen, die Anlagen nach kurzer Betriebszeit (z.B. alle 24 Stunden) zu reinigen. Hohe Temperaturen haben ferner den Nachteil, dass leichter flüchti ge Bestandtei le, bei Lebensmittelprodukten vornehmlich die Aromastoffe, in die Dampfphase übergehen. Diese können nur mit aufwendigen Trennapparaturen, wie Rektifizierkolonnen oder dergleichen, zurückgewonnen werden. Da ausserdem Korrosi onsraten mit der Temperatur exponentiell steigen, bedingen hohe Temperaturen die Verwendung hochwertiger Werkstoffe (nichtrostender Stahl, Nickel, Titan usw.). Zu l etzt sei noch auf di e Zunahme der Siedepuπktsernö hung mi t stei gender Konzentration hingewiesen, was sich durch eine höheren Energiebedarf bei der Eindampfung bemerkbar macht.So you are often forced to clean the systems after a short period of operation (e.g. every 24 hours). High temperatures also have the disadvantage that more volatile constituents, primarily the flavorings in food products, pass into the vapor phase. These can only be recovered with complex separation equipment, such as rectification columns or the like. Since corrosion rates also increase exponentially with temperature, high temperatures require the use of high-quality materials (stainless steel, nickel, titanium, etc.). Finally, the increase in the boiling point requirement with increasing concentration should be pointed out, which is noticeable by a higher energy requirement during evaporation.
Im vorliegenden Zusammenhang ist ein Verfanren und eine Vorricntung für die Entsalzung insbesondere von Seewasser bekannt, i n der Li teratur al s Vakuumgef ri erdampfverdi chtungsverfahren bekannt, von der eine grosstechnische Ausführung als "Hydroconverter" bekannt ist (K S Spiegier, Principles of Desalination, Seite 310 ff., (1966) Academic Press, New York and London). Ascheinend war diese Technologie für keine anderen Zwecke als die Seewasserentsalzung bekannt, wo das Produkt aus reinem Wasser, aus dem geschmolzenen Eis und verdichteten Dampfkondensaten besteht, aber nicht für andere Anwendungen wo Eis, oder Eisorei als solcner, als Produkt verwendet wi rd, oder zur Anwendung i n Kristal li sations- und Konzentrationsverfahren, wie sie beispielsweise in der Fruchtsaftindustrie bzw. der chemischen Industrie zur Anwendung kommen. Obwohl die Möglichkeit des Einsprühens vorgekühlten Seewassers in eine Vakuumgefrierkammer erwähnt wird, verwendet die grosstechnisch bevorzugte Methode im Hydroconverter eine Art Fallfilmverdampfung wobei das Seewasser als dünner Film an den Wänden der Gefrierkammer herabläuft. In beiden Fällen ist der Sumpf, in dem sich der Eisbrei in der Gefrierkammer sammelt, flach und der Vakuumraum oberhalb des Eisbreis, wo die Verdampfung stattfindet und von wo der Dampf abgesaugt wird, ist ebenfalls verhäl tnismässig niedrig. Daraus ergibt sich der Nachtei l , dass die Sole dazu nei gt mi t den Dämpfen mitgeschleppt und aus der Vakuumkammer abgesaugt zu werden. Eine Vortrennung des Eisbreis in Eis und Flüssigphase im flachen Sumpfteil der Vorrichtung findet nicht statt, und der Eisbrei wird als Ganzes aus dem Sumpf abgezogen.In the present context, a method and a device for the desalination, in particular of sea water, are known, in the literature known as vacuum evaporation vaporization processes, of which a large-scale version is known as a "hydroconverter" (KS Spiegier, Principles of Desalination, page 310 ff., (1966) Academic Press, New York and London). Apparently, this technology was not known for any purposes other than seawater desalination, where the product consists of pure water, melted ice and condensed steam condensates, but not for other applications where ice or ice cream was used as a product, or for Application in crystallization and Concentration processes, such as those used in the fruit juice and chemical industries. Although the possibility of spraying pre-cooled sea water into a vacuum freezer chamber is mentioned, the industrially preferred method in the hydroconverter uses a kind of falling film evaporation, whereby the sea water runs down as a thin film on the walls of the freezer chamber. In both cases, the sump in which the ice pulp collects in the freezer chamber is flat and the vacuum space above the ice pulp, where the evaporation takes place and from which the steam is extracted, is also relatively low. This results in the disadvantage that the brine tends to be carried along with the vapors and sucked out of the vacuum chamber. A pre-separation of the ice pulp in ice and liquid phase in the flat sump part of the device does not take place, and the ice pulp is withdrawn as a whole from the sump.
Die Verwendung eines Eisbreis für die Eisherstellung bzw. für Kühlzwecke ist diesem Stand der Technik auch nicht zu entnehmen, und ist auch nicht vorgesehen, zumal dieser Stand der Technik keine Lehre zur Erzielung des Wirkungsgrades, insbesondere des energetischen Wirkungsgrades, beinhaltet um eine solche Anwendung grosstechnisch interessant zu machen.The use of an ice pulp for ice cream production or for cooling purposes is also not to be found in this prior art, and is also not intended, especially since this prior art does not contain any teaching on how to achieve the efficiency, in particular the energy efficiency, for such an application on an industrial scale to make interesting.
Anlagen und Verfahren der erfindungsgemäss vorgesehenen Art zur Herstellung eines Eisbreis, durch Verdampfung einer wässerigen Flüssigkeit unter verringertem Druck und Wiederverdichtung der abgesaugten Brüden, erfordert die Anwendung mehrstufiger mechanischer Kompressoren. Bekannt ist, dass die Baugrösse, und damit das Gewicht und die mechanischen Verluste, eines mechani schen Verdichters von dem Saugvolumenstrom abhängig sind. Bekannt ist ferner, dass das speziefiscne Volumen eines Dampfes im Sättigungszustand mit abnehmenden Druck stark zunimmt. Da die aufzuwendende polytrope Verdichtungsarbei t nur vom Massenstrom bei vorgegebenem Druckverhältnis und Medium abhängt, ist die zur Verdichtung im reversiblen Fall benötigte Energie vom Volumenstrom unabhängig. Der Saugvolumenstrom ist jedoch von entsprechender Bedeutung für die Baugrösse eines Verdichters und damit für die mechanischen Verluste die den Gesamtwirkungsgrad beeinflussen.Systems and methods of the type provided according to the invention for producing an ice slurry, by evaporating an aqueous liquid under reduced pressure and re-compressing the extracted vapors, require the use of multi-stage mechanical compressors. It is known that the size, and thus the weight and the mechanical losses, of a mechanical compressor are dependent on the suction volume flow. It is also known that the specific volume of a vapor in the saturated state increases sharply with decreasing pressure. Since the polytropic compression work to be used t only from the mass flow depends on the specified pressure ratio and medium, the energy required for compression in the reversible case is independent of the volume flow. However, the suction volume flow is of corresponding importance for the size of a compressor and thus for the mechanical losses that affect the overall efficiency.
Bei der Verdichtung von Dampf mit Sättigungstemperaturen zwi schen 60 und 100 º C errei chen Verdi chter Gesamtwirkungsgrade von 75 bis 80%. Legen die Sättigungstemperaturen hingegen zwischen 0 und 5ºC, so werden nur Wirkungsgrade von 50% erzielt. Dieser enorme Unterschied ergibt sich daraus, dass der Durchmesser des Laufrades zur Verdichtung des gleichen Massenstromes bei 0ºC 5,7 Mal so gross ist wie bei 61ºC, und damit die mecnamscnen Verluste erheblich grösser sind, ganz abgesehen von den hohen Kosten einer so grossen Vorrichtung.When compressing steam with saturation temperatures between 60 and 100 ºC, compressors achieve overall efficiencies of 75 to 80%. However, if the saturation temperatures are between 0 and 5ºC, only efficiencies of 50% are achieved. This enormous difference results from the fact that the diameter of the impeller for compressing the same mass flow at 0ºC is 5.7 times as large as at 61ºC, and the mechanical losses are considerably greater, not to mention the high cost of such a large device.
Eine Aufgabe der Erfingung besteht darin, durch Schaffung eines Verfahrens sowie einer Vorrichtung eine schonende Auf konzentrati on bzw. eine effektive Kristallisation bei tiefen Temperaturen und geringem Energieaufwand zu erreichen.A task of the invention is to achieve a gentle concentration or effective crystallization at low temperatures and low energy consumption by creating a method and a device.
In anderer Hinsicht ist es auch Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, um in bestimmten Situationen den Energiebedarf der Verdicntung zu verringern, und damit den Gesamtwirkungsgrad zu erhöhen.In another respect, it is also an object of the invention to provide a method and a device in order to reduce the energy requirement of the thinning in certain situations and thus to increase the overall efficiency.
In einer Hinsicht wird erfindungsgemäss ein Verfahren vorgesehen zur Umwandlung einer wässerigen Flüssigkeit in ei nen Ei sbrei mi t ansch li essender bel i ebi ger Weiterbehandlung des Eisbreis, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit in einen Verdampferraum eingedüst wird, der auf einen Druck entspannt wird, der dem Sättigungsdruck bei der entsprechenden Verdampfungstemperatur der Flüssigkeit im Verdampfungsraum bei -5 bis 10ºC entspricht, sodass die Flüssigkeit aufgrund eines, durch eine kurze Verweilzeit im Verdampfungsraum bedingten, Phasenungleichgewicntes teilweise verdampft und sich dabei auf eine tiefe Temperatur abkühlt und anschliessend bei einer genügend grossen Verweilzeit gesammelt wird, sodass sich hierbei aufgrund eines sich einstellenden Gleichgewichtes ein Eisbrei bildet, der Eisbrei abgezogen sowie einer Abtrennung von flüssiger Phase aus dem Eisbrei unterworfen wird, gefolgt von einem oder mehreren der folgenden Verfahrenschritte:In one respect, a method is provided according to the invention for converting an aqueous liquid into an egg pulp with subsequent subsequent treatment of the ice slurry, characterized in that the liquid is injected into an evaporator space which is expanded to a pressure. which is the saturation pressure at the corresponding vaporization temperature of the liquid in the Evaporation space at -5 to 10ºC corresponds, so that the liquid partially evaporates due to a phase imbalance caused by a short residence time in the evaporation space and cools down to a low temperature and is then collected with a sufficiently long residence time, so that this occurs due to an Equilibrium forms an ice slurry, the ice slurry is drawn off and subjected to a separation of the liquid phase from the ice slurry, followed by one or more of the following process steps:
a) Gewinnung eines Konzentrats der wässerigen Flüssigkeit,a) obtaining a concentrate of the aqueous liquid,
b) Gewinnung bzw. Entfernung von in der wässerigen Flüssigkeit gelösten Stoffen in gefällter bzw. anderer phasengetrennter Form,b) obtaining or removing substances dissolved in the aqueous liquid in precipitated or other phase-separated form,
c) Gewinnung des Eises als konzentrierter Eisbrei bzw. als feste Blöcke oder Pellets.c) Obtaining the ice as concentrated ice pulp or as solid blocks or pellets.
Insbesondere wird ei ne wässerige Lösung, z.B. ei ne aufzukonzentrierende Lösung, nach Vorkühlung durch ein Düsensystem auf einen tiefen Druck entspannt, der dem Sättigungsdruck der entssprechenden Verdampf ungs temperatur von -5 bis 10°C entspricht, derart, dass die Lösung durch Einstellung eines Ungleichgewichtes teilweise verdampft, und sicn dabei auf eine tiefe Temperatur abkühl t. Das Ungleichgewicht wird dadurch erreicht, dass das Düsensystem feine Tropfen erzeugt, die i m Dampfraum eine sehr kurze Verweilzeit haben. Die Tropfen werden dann gesammelt und bilden dann bei genügend grosser Verweilzeit im Sumpf einen Eisbrei, der in einen Trennapparat geleitet und von Eis befreit wird. Aus dem Trennapparat wird das Produkt abgesogen, während das Eis nach Auswaschen von anhängendem Produkt, geschmolzen und zur Vorkünlung der Frischlösung verwendet wird. Der durch Ungleichgewicht entstehende Dampf wird mit Hilfe eines Verdichters abgesaugt, und einem Kondensator zugeführt, in dem das ausgewaschene Ei s geschmolzen und anschl iessend zur Vorkühlung der ankommenden Lösung benutzt wird.In particular, an aqueous solution, for example a solution to be concentrated, is relaxed after pre-cooling through a nozzle system to a low pressure which corresponds to the saturation pressure of the corresponding evaporation temperature of -5 to 10 ° C, such that the solution is adjusted by setting an imbalance partially evaporated, cooling to a low temperature. The imbalance is achieved in that the nozzle system creates fine drops that have a very short residence time in the steam room. The drops are then collected and then, with a sufficiently long dwell time in the swamp, form an ice pulp which is passed into a separator and freed of ice. The product is drawn off from the separator, while after washing off the attached product, the ice is melted and used to pre-cool the fresh solution. The steam created by imbalance is suctioned off with the aid of a compressor and fed to a condenser in which the washed-out egg is melted and then used to pre-cool the incoming solution.
Das soeben beschriebene Verfahren nat folgende Vorteile: Durch die niedrige Temperatur bleiben leichter flüchtige Bestandteile (z.B. Aromastoffe) im Produkt erhalten. Die Korrosionsrate ist sehr gering, und es . können billige Werkstoffe verwendet werden. Auch biologische und andere chemische Reaktionen werden stark gehemmt. Dadurch sind lange Betriebsperioden zwischen den Reinigungsperioden möglich. Von besonderem Vorteil ist ferner der niedrige Energiebedarf der Anlage.The process just described has the following advantages: The low temperature means that more volatile constituents (e.g. flavorings) are retained in the product. The rate of corrosion is very low, and it. cheap materials can be used. Biological and other chemical reactions are also strongly inhibited. This allows long periods of operation between cleaning periods. The low energy consumption of the system is also of particular advantage.
Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung findet die Versprühung in den Verdampferraum vernäl tni smässig nahe an der Oberfläche des im Raum gesammelten Eisbreis statt und i n ei nem ernebl i cnen Abstand zur Obersei te des Verdampferraumes, wo die Brüden nach einer weitgehenden Abtrennung der Tröpfchen, und vorzugsweise nach einem Durchgang durch eine Entnebelungseinricntung, abgesaugt werden. Di e erf i ndungsgemäs se Au swah l ei ner Flüssigkeitseinsprühung bietet i m Vergleich zur fallenden Filmverdampfung den Vorteil besonders wirksamer Darbietung der Flüssigkeitsoberfläche zwecks Erzielung einer schnellen Verdunstung und Unterkünlüng der Tröpfchen. Damit vermeidet man auch die der Literatur hinsicntlich der Fallfilmmethode des Hydroconverters berichtete Neigung zur Eisansammlung in der Näne des Wasserzutri tts, oben i m Gefäss. Di e unterkühlten Tröpfchen setzen sich vernäl tni smassig gleichmässig verteilt über die gesamte Oberfläche des sich im unteren Teil des Verdampferraumes sammelden Eisbreis ab, und die verhältmsmässig grosse Höhe des Raumes oberhalb der Eindüsungsstellen sowie die Verhäl tnismässi g geri nge Strömungsgeschwindigkeit der Brüden im Raum sorgen dafür, dass eine verhältnissmassig vollständige Abtrennung der Tröpfchen aus den Brüden erfolgt ehe die Brüden abgesaugt werden, vorzugsweise nach einem weiteren Entneblungsvorgang mittels herkömmlicher Tropf chenabscheidungseinrichtungen.According to a preferred development of the invention, the spraying into the evaporator chamber takes place reasonably close to the surface of the ice pulp collected in the room and at a short distance from the top of the evaporator chamber, where the vapors, after extensive separation of the droplets, and preferably after a passage through a defogger. Compared to falling film evaporation, the selection of a liquid injection according to the invention offers the advantage of particularly effective presentation of the liquid surface in order to achieve rapid evaporation and under-cooling of the droplets. This also avoids the tendency towards ice accumulation in the name of the water inlet, as reported in the literature regarding the hydroconverter's falling film method, at the top of the vessel. The supercooled droplets settle relatively evenly over the entire surface of the ice pulp that collects in the lower part of the evaporator chamber, and the relatively large height of the room above the injection points and the relatively low flow velocity of the vapors in the room ensure this , that a comparatively complete separation of the droplets from the vapors takes place before the vapors are suctioned off, preferably after a further defogging process by means of conventional droplet separating devices.
In einer weiteren Hinsicht, vorzugsweise kombiniert mit der obenbeschri ebenen Erfindungslehre, wird ein Verfahren vorgesehen zur Umwandlung von Niederdruckdampf in Dampf von höheren Druck mittels einer Drucktransformatorstufe worin der N i ederdrückdampf i n ei nem Absorber, mi t Absorptionsmittel vermischt, und von diesem absorbiert wird, wobei die Absorptionswärme von Kühlmittel , insbesondere durch Kühlwasser abgeführt wird, und worin die dadurch gebildete Abosorptionsmittellösung, angereichert mit der vom Dampf gelieferten Flüssigkeit, insbesondere Wasser, nach einer Druckernöhung durch ei ne Pumpe zunächst durch Wärmeaustausch erwärmt, und anschl iessend i n einen Austreioer geleitet wird, worin durch Wärmezufuhr ein Dampf bei höherem Druck entsteht.In a further aspect, preferably combined with the above-described inventive concept, a method is provided for converting low-pressure steam into steam of higher pressure by means of a pressure transformer stage in which the low-pressure steam is mixed in an absorber with absorbent and is absorbed by it, wherein the heat of absorption of coolant, in particular is dissipated by cooling water, and in which the resulting absorption medium, enriched with the liquid supplied by the steam, in particular water, after a pressure reduction by a pump is first heated by heat exchange, and then passed into an expander , in which a steam at higher pressure is generated by the supply of heat.
Ei n Dampfabsorpti onsverfahren i st ebenfal l s der obengenannten Literaturstelle (K S Spiegier) in Zusammenhang mit Meerwasserentsalzung zu entnehmen, aber ohne dass dort die aus dem Dampfaustrei bertei l des Absorbersystems abgesaugten Dämpfe unter Druck sind und einer weiteren mechanischen Verdichtung zugeführt werden, sei es zum Zweck der Kondensati on der Dämpfe, und Opti mierung des Energiewirkungsgrades oder zu änderen Zwecken. I m Gegenteil, die Brüden werden dort unter Vakuum abgesaugt.A steam absorption method can also be found in connection with sea water desalination in the above-mentioned literature (KS Spiegier), but without the vapors extracted from the steam expeller part of the absorber system being under pressure and being fed to a further mechanical compression, be it for Purpose of condensing the vapors, and optimizing energy efficiency or for other purposes. On the contrary, the vapors are suctioned off under vacuum.
Die Erfindung bezieht sich auch auf Vorrichtungen und Anlagen zur Durchführung und Anwendung dieses Verfahrens.The invention also relates to devices and systems for carrying out and using this method.
Insbesondere sient die Erfindung vor, dass der im Austreiber entstehende Dampf höhren Druckes mit Hilfe eines Verdicnters verdichtet und dem Heizraum des Austreibers als Heizmedium zugefünrt wird, welches nach Abgabe der Kondensationwärme kondensiert und scnliesslicn den Austreiber verlässt. Gemäss bevorzugter Ausführungen wird die im Austreiber hinsichtlich des absorbierten Dampfes, insbesondere Wasser, abgerei cherte Lösung in einem Wärmetauscher zur Erwärmung der aus dem Absorber ankommenden, mit Dampf angereicherten Lösung verwendet und anschliessend über ein Drosselventil dem Absorber zugeführt.In particular, the invention provides that the steam generated in the expeller compresses higher pressure with the aid of a compressor and the boiler room of the expeller as a heating medium is fed in, which condenses after the condensation heat has been given off and then leaves the expeller. According to preferred embodiments, the solution depleted in the expeller with regard to the absorbed steam, in particular water, is used in a heat exchanger for heating the steam-enriched solution arriving from the absorber and then fed to the absorber via a throttle valve.
Vorzugsweise werden die i m Absorber frei werdenden Inertgase gesammelt und durch eine Vakuumpumpe abgezogen.The inert gases released in the absorber are preferably collected and drawn off by a vacuum pump.
Zusammenfassend, lehrt die Erfindung in der soeben angeführten Hinsicht das zwischen dem Ort, wo der Niederdruckdampf abgesaugt wird, und dem mechanischen Kompressor ein Drucktransformator geschaltet wird, der eine Vorverdichtung des abzusaugenden Dampfes bewirkt, wodurch das spezifische Volumen erheblich sinkt, und der mechanische Verdichter zur Verdichtung des gleichen Massenstromes, entsprechend kleiner gebaut, und somi t mi t hönerem Gesamtwi rkungsgrad betrieben werden kann. DieIn summary, the invention teaches in the above-mentioned respect that between the place where the low-pressure steam is extracted and the mechanical compressor, a pressure transformer is switched, which effects a pre-compression of the steam to be extracted, whereby the specific volume is considerably reduced, and the mechanical compressor Compression of the same mass flow, built correspondingly smaller, and so can be operated with a higher overall efficiency. The
Vorverdichtung wird dadurch erreicht, dass zunächst der Ni ederdruckdampf i n ei nem Absorber mi t ei nen Absorptionsmittel vermi scht wird, von dem der Dampf absorbiert wird. Gleichzeitig wird die dabei frei werdende Absorptionswärme durcn Kühlwasser abgeführt. Die mit Dampf angereicherte Lösung (wasserreiche Lösung) wird dann mit einer Lösungsmittelpumpe aus dem Absorber abgesaugt und auf den Verdampfungsdruck gepumpt.Precompression is achieved by first mixing the low pressure steam in an absorber with an absorbent, from which the steam is absorbed. At the same time, the heat of absorption released is dissipated by cooling water. The solution enriched with steam (water-rich solution) is then sucked out of the absorber with a solvent pump and pumped to the evaporation pressure.
Anschl lessend wird die reiche Lösung in einem Wärmetauscher erwärmt und strömt dann in den Dampfaustreiber. Hierin verdampft der zuvor im Absorber absorbierte Niederdruckdampf bei dem gewählten höheren Druckniveau. Der auf diese Weise erzeugte Hocndruckdampf wi rd mit ei nem mechani schen Verdichter verdichtet, wobei sein Druck und seine Temperatur ansteigen. Der Dampf dringt dann in den Heizraum des Austreibers ein, kondensiert dort und liefert dadurch die zur Verdampfung benöti gte Wärme. Die i m Kondensat enthaltene Wärme kann im Prozess weiter verwendet werden. Die im Austreiber an Dampf (Wasser) verarmte Lösung (arme Lösung) wird in den bereits zuvor erwärmten Wärmetauscher geleitet, wo sie sich abkühlt, und die zur Erwärmung der reichen Lösung benötigte Energie liefert. Anschliessend strömt die arme Lösung durch ein Drosselventil, erfährt die Entspannung auf den niedrigeren Absorberdruck, und tritt in den Absorber ein, womit der Kreislauf geschlossen ist.The rich solution is then heated in a heat exchanger and then flows into the steam expeller. The low-pressure steam previously absorbed in the absorber evaporates at the selected higher pressure level. The high pressure steam generated in this way is compressed with a mechanical compressor, its pressure and temperature increase. The steam then penetrates into the expeller's boiler room, condenses there and thereby supplies the heat required for evaporation. The heat contained in the condensate can continue to be used in the process. The solution (poor solution) which is depleted of steam (water) in the expeller is fed into the previously heated heat exchanger, where it cools down and supplies the energy required to heat the rich solution. The poor solution then flows through a throttle valve, undergoes relaxation to the lower absorber pressure, and enters the absorber, which closes the circuit.
Als Absorptionsmittel können unter anderem LiBr, NaOH, Ca(OH)2, MgCl2, CH2NH2 oder CaCl2 eingesetzt werden.LiBr, NaOH, Ca (OH) 2 , MgCl 2 , CH 2 NH 2 or CaCl 2 can be used as absorbents.
Die in dieser Hinsicht geltenden Erfindungsgrundsätze lassen sich auch vorteilhaft auf die Kondensation von Brüden a u s d e r V a k u u m d e s t i l l a t i o n b z w . a u sThe principles of the invention that apply in this regard can also be advantageously applied to the condensation of vapors from the vacuum and from the vapor. out
Gefriertrocknungs verfahren anwenden.Use the freeze-drying process.
Inbesondere bezieht sich die Erfindung auch auf ei n Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufkonzentrierung bzw. Kristallisation wässeriger Lösungen, insbesondere von Fruchtsäften, organischen und anorganischen Säuren und Salzen, als aucn Abwässern, dadurch gekennzeichnet, dass die aufzukonzentrierende oder zu kristallisierende Lösung über ein Düseπsystem einer Verdampfung zugeführt wird, bei der die Lösung auf einen Druck entspannt wi rd, der dem S ä tt i g u n g s d r u c k b e i d e r e n t s p r e c h e n d e n Verdampfungstempertaur von -5 bis +10°C entspricnt, sodass die Lösung aufgrund eines durch eine kurze Verweilzeit bedingeten Ungleichgewichtes teilweise verdampft, und sich dabei auf eine tiefe Temperatur abkühlt, und anscnliessend nach einer genügend grossen Verweilzeit gesammelt wird, sodass sicn hierbei aufgrund eines sich einstellenden Gleichgewichtes ein Eisbrei bildet, mit dem weiteren Kennzeicnen, dass die sich unter Niederdruck bei der Verdampfung bildenden Brüden in Dampf höhren Druckes mittels einer Drucktransformatorstufe der obenbeschriebenen Art umgewandelt werden.In particular, the invention also relates to a method and a device for concentrating or crystallizing aqueous solutions, in particular fruit juices, organic and inorganic acids and salts, as waste water, characterized in that the solution to be concentrated or crystallized is via a nozzle system Evaporation is supplied at which the solution is depressurized to a pressure corresponding to the evaporation temperature of -5 to + 10 ° C, which corresponds to the saturation pressure, so that the solution partially evaporates due to an imbalance caused by a short residence time, and thereby evaporates cools to a low temperature, and is then collected after a sufficiently long dwell time, so that it forms an ice pulp due to an established equilibrium with the other Characterize that the vapors formed under low pressure during evaporation are converted into high pressure vapor by means of a pressure transformer stage of the type described above.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Eisbrei bereits eine teilweise Sehwerkraftabscheidüng der Flüssigkeit vom Eis im Verdampferraum erfährt und der dadurch aufkonzentrierte Eisbrei i m Bereich der Oberseite des Eisbreies im Verdampfungsraum abgezogen wird, wo das Verhältniss von Eis zu Flüssigkeit am höchsten ist. Diese Trennung wird durch die erhebliche Tiefe des Sumpfes gefördert.It has proven to be particularly advantageous if the ice pulp is already experiencing a partial visual force separation of the liquid from the ice in the evaporator space and the ice pulp thus concentrated is drawn off in the area of the top of the ice pulp in the evaporation space, where the ice-to-liquid ratio is highest. This separation is promoted by the considerable depth of the swamp.
Vorzugsweise wird der Eisbrei mechanisch in angereicherter Form von dem Oberseitenbereich abgeschöpft.The ice slurry is preferably skimmed mechanically from the top region in an enriched form.
Dadurch ergi bt si ch der Vortei l , dass der dem Verdampfungsraum entzogene Eisbrei weniger zusätzlicher Auf konzentrierung bedarf, als sonst der Fall gewesen wäre, wenn der Eisbrei in herkömmlicher Weise vom Boden eines flacnen Sumpfes abgezogen würde. Ein weiterer Vorteil ist, dass das an der Oberseite des Eisbreis Im Verdampferraum treibende Eis von den sich absetzenden Flüssigkeitströpfchen gewaschen wird, in denen der Gehalt an gelösten. Stoffen geringer ist, als in der Flüssigkeitspnase des Eisbreis.This has the advantage that the ice pulp extracted from the evaporation space requires less additional concentration than would otherwise have been the case if the ice pulp were removed in a conventional manner from the bottom of a flaky swamp. Another advantage is that the ice floating on the top of the ice pulp in the evaporator chamber is washed by the settling liquid droplets in which the content of dissolved. Substances is less than in the liquid nose of the ice pulp.
Ein weiters wichtiges bevorzugtes Kennzeichen besteht darin, dass die Verdusung in den Verdampferraum nach oben gerichtet von unterhalb der Oberfläche des sich sammelden Eisbreis erfolgt.Another important preferred characteristic is that the evaporation into the evaporator chamber is directed upwards from below the surface of the collecting ice slurry.
Durcn dieses Kennzeichen soll der Vereisungsneigung der Drüsen entgegengewirkt werden.This characteristic is intended to counteract the tendency of the glands to freeze.
Die Erfindung bietet auch Vorrichtungen an, die sich zur Durchführung der verschiedensten Gesichtspunkte der Erfindung eignen. Und in einer Hinsicht ist eine solcne Vo rri chtung gekennze i chnet durch ei nen zur Eisbreiherstellung erforderlichen Verdampfer mit einem Behälter, der etwa in halber ein Düsensystem aufweisst, im unteren Teil einen Sammelbehälter enthält, und im oberen Teil mit Demister versehen ist, und in seinem unteren Teil einer Eisbreientnahme und Fördereinrichtung, insbesondere eine Schneckenpumpe besitzt, und Einrichtungen zur weiteren Behandlung des Eisbreis naxhgeschal tet sind.The invention also offers devices for Implementation of various aspects of the invention are suitable. And in one respect such a device is characterized by an evaporator required for the production of ice slurry with a container which has a nozzle system in about half, contains a collecting container in the lower part, and is provided with demister in the upper part, and in has its lower part of an ice sludge extraction and conveyor, in particular a screw pump, and facilities for further treatment of the ice slurry are switched.
Eine besondere Ausführung sieht eine Trenneinrichtung vor, bestehend aus einem Behälter mit einen oberen und unteren Rohrboden, in die ein Bündel von Rohren eingelassen ist, die aus einem purösen Material, wie Membran- oder Siebgeflecht bestehen und dem unteren Rohrboden eine Einlasskammer mit einem Einlass zur Aufnahme des Eisbreis und dessen Weiterleitung in das Ronroündel zugeordnet ist, während sich über dem oberen Rohrboden eine Aufnahmekammer für den eisangereicherten behandelten Eisbrei befindet.A special version provides a separating device, consisting of a container with an upper and lower tube sheet, into which a bundle of tubes is embedded, which consist of a pure material, such as membrane or mesh, and the lower tube sheet an inlet chamber with an inlet for Recording of the ice pulp and its forwarding is assigned to the Ronroündel, while there is a receiving chamber for the ice-enriched treated ice pulp above the upper tube sheet.
Vorzugsweise besitzt der Gefrierverdampfer eine Einrichtung zur Entnanme des Eisbreis in einem Bereich des Verdampfers i n Oberflächennähe des Eisbreies i m Verdampfer. Die Entnanmeeinrichtung besitzt vorzugsweise eine mechanische Abschöpf- bzw. Abstreicheinrichtung. Vorzugsweise ist die Hone der Entnahmeeinrichtung an die Standhöhe des Eisbreis in der Verdampferinrichtung anpassbar. Hierzu kann die Entnahmeeinricntung zum Treiben auf der Breioberfläche ei ngerichtet sein. Es i st ei n wi chti ges bevorzugtes Kennzeichen, dass die Düseneinrichtung nach oben gerichtete Düsen unterhalb der normalen Eisbreistandhöhe besitzt.The freeze evaporator preferably has a device for removing the ice slurry in a region of the evaporator in the vicinity of the surface of the ice slurry in the evaporator. The removal device preferably has a mechanical skimming or wiping device. The hone of the removal device can preferably be adapted to the level of the ice slurry in the evaporator device. For this purpose, the removal device can be set up to drive on the porridge surface. It is a preferred feature that the nozzle device has upwardly directed nozzles below the normal ice level.
In weiterer Hinsicht, und vorzugsweise kombiniert mi t den oben beschri be nen Kennzei cnen, wi rd vorgesehen, dass zwischen dem Brüdenentnahmebereich und einem mechanischen Verdienter zur Verdicntung der dem Verdampfer entnommenen Brüden ein Drucktansformator angebracht ist, der die abgesaugten Brüden vorkomprimiert wodurch das spezifische Volumen der Brüden verringert wird.In a further respect, and preferably combined with the characteristics described above, it is provided that between the vapor extraction area and a mechanical To dilute the vapors removed from the vaporizer, a pressure transformer is attached, which pre-compresses the vapors drawn off, thereby reducing the specific volume of the vapors.
Insbesondere ist die Vorrichtung solcher Art, dass der Drucktransformer einen Absorber besi tzt, worin die Niederdruckbrüden mit einen Absorptionsmittel gemischt und davon absorbiert werden, eine Wärmeaustauschereinrichtung zur Abfünrung der Absorptionswärme, eine Pumpeneinrichtung zur Entnahme dampfangereicherter Absorptionsmittellösung aus dem Absorber und deren Weiterleitung in einen Wärmetauscher bei einem höheren Druck und in einen Dampfaustreiber zur Austrei bung des Dampfes unter höherem Druck aus dem Absorptionsmittel.In particular, the device is of such a type that the pressure transformer has an absorber in which the low-pressure vapors are mixed with and absorbed by an absorbent, a heat exchanger device for dissipating the heat of absorption, a pump device for taking vapor-enriched absorbent solution from the absorber and forwarding it to a heat exchanger a higher pressure and in a steam expeller to expel the steam under higher pressure from the absorbent.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further details of the invention emerge from the subclaims.
Im Folgenden sei das Verfahren und die Vorrichtung gemäss der Erfindung für verschiedene. Anwendungen in Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter erläutert. Darin stellen dar:In the following, the method and the device according to the invention are different. Applications in examples further explained with reference to the drawings. In it represent:
Figur 1, eine graphische Darstellung der erf indungsgemässen Grundsätze,FIG. 1 shows a graphic representation of the principles according to the invention,
Figur 2, ein Verfahrenschema zur Safteindickung,FIG. 2, a process diagram for juice thickening,
Figur 3, ein Detail der Figur 2 (mit "X" bezeichnet),Figure 3, a detail of Figure 2 (labeled "X"),
Figur 4 , ei n Verfahrenschema zur Aufkonzentrierung salzhaltiger Wässer,FIG. 4, a process diagram for the concentration of saline water,
Fi gur 5 , ei n Verfahrenschema zur B l ockei s- und Eisbreiherstel lung, Figur 6, ein Verfahrensschema eines Drucktransformators, wie er z.B. bei der Eindickung von Fruchtsaft oder in Wasser gelöster Chemikal ien unter Tripelpunktsbedi ngungen eingesetzt werden kann, bzw. .für die Herstel lung von Eis oder Eisbrei, z.B. für Kühlzwecke,Figure 5, a process diagram for the production of block and ice mash, FIG. 6 shows a process diagram of a pressure transformer, as can be used for example in the thickening of fruit juice or chemicals dissolved in water under triple point conditions, or for the production of ice or ice pulp, for example for cooling purposes.
Figur 7, ein Verfahrenschema für eine vollständige Anlage zur Herstel lung ei nes Eisbrei s für Kühlzwecke unter Einbeziehung einiger der im Zusammenhang mit Figur 5 und in Kombination mit Figur 6 beschriebenen Kennzeicnen.FIG. 7, a process diagram for a complete plant for the production of an ice pulp for cooling purposes, including some of the characteristics described in connection with FIG. 5 and in combination with FIG. 6.
Zunächst sei auf Figur 1 Bezug genommen, die in einer graphischen Darstellung einige der Prinzipien der Erfindung zeigt. Die Ordinate P stellt den Druck dar und die Abzissae SV das spezifische Volumen.Reference is first made to Figure 1, which shows some of the principles of the invention in a graphical representation. The ordinate P represents the pressure and the Abzissae SV the specific volume.
In der graphischen Darstellung stellt die Kurve a, b die van der Waalsche Zustandsli nie dar, bestehend aus der Siedellinie a der wässerigen Flüssigkeit die bis zu einem Maximum, dargestellt durch den kritischen Punkt e, ansteigt, jenseits welcher sie zur Taulinie b wird. Eine weitere Kurve zeigt die Zustände die von der wässerigen Flüssigkeit wänrend des Verfahrens durchwandert werden, einscnliesslich Punkt f, nämlich den Zustand der Lösung vor Eintritt in die Sprühdüsen darstellend, von denen die wässerige Lösung in den Verdampfer eingedüst wird, während Teil c der Kurve den Zustand der Tröpfchen innernalo des Verdampfers darstellt. Di e gestri cnel te waagrechte Li ni e d stel l t den Tripelpunktdruck dar.In the graphic representation, the curve a, b never represents the van der Waalsche status line, consisting of the settling line a of the aqueous liquid, which rises to a maximum, represented by the critical point e, beyond which it becomes the dew line b. Another curve shows the states which are passed through by the aqueous liquid during the process, including point f, namely the state of the solution before entering the spray nozzles, from which the aqueous solution is injected into the evaporator, while part c of the curve shows the Represents the state of the droplets inside the evaporator. The dashed horizontal line represents the triple point pressure.
Figur 2 und 3 zeigen als Schaubild die Verfahrensgrundsätze für die Eindickung von Saft in einem erfindungsgemässen Verfahren. In Figur 2 stellt 1 den Verdampfer dar, in Form eines zylindrischen Behälters unter verringertem Druck. Etwa auf halber Höhe zwiscnen der Ober- und Unterseite des Verdampfers 1 befindet sich das Eindüsungsystem 2, das mit dem aufzukonzentrierenden Saft durch eine Leitung 3 mittels der Saftpumpe 4 beliefert wird. Der frische Saft wird in einem Saftkühler 5 im Gegenstrom zum geschmolzenen Eis und Brüdenkondensat in einer noch zu beschreibenden Weise gekühlt, und über die Pumpe 4 durch das Düsensystem 2 gedrückt. Die Düsen 6 des Düsensystems 2 verwandeln den Saft in feine Tropfen 7, die mit hoher Geschwindigkeit in den Verdampfer eintreten. Im Verdampfer ist ei n verrringerter Druck eingestellt, der theoretisch dem Tripelpunktdruck der einzudickenden Lösung entspricht. Durch die kurze Verweilzeit der Tropfen wird aber der Gl ei chgewi chtszustand des Tri pel punktes i n den Flüssigkeitsstrahlen 7 nicht erreicht. Es erfolgt vielmehr eine lebhafte Verdampfung der Tropfen mit einer starken Unterkühlung die jedoch zunächst keine Eisbildung zur Folge hat. Für die Ei sbi ldung sind nämli cn Kri stallkei me erforderlich, die sich wegen der kurzen Verweilzeit (einige hunderstel Sekunden) ni cht bi l den kό nnen. Di e Zustandsanderung während der Flugzeit der Tropfen vollzieht si ch längs der van der Waal schen Zustandsli nie ohne erreichen des Gleichgewichts wie in Figur 1 gezeigt wird.FIGS. 2 and 3 show a diagram of the process principles for the thickening of juice in a process according to the invention. In Figure 2, 1 represents the evaporator, in the form of a cylindrical container under reduced pressure. About halfway between the top and bottom of the Evaporator 1 is the injection system 2, which is supplied with the juice to be concentrated through a line 3 by means of the juice pump 4. The fresh juice is cooled in a juice cooler 5 in countercurrent to the melted ice and vapor condensate in a manner to be described below, and pressed through the nozzle system 2 by the pump 4. The nozzles 6 of the nozzle system 2 convert the juice into fine drops 7, which enter the evaporator at high speed. A reduced pressure is set in the evaporator, which theoretically corresponds to the triple point pressure of the solution to be thickened. Due to the short residence time of the drops, however, the equilibrium state of the triple point in the liquid jets 7 is not reached. Rather, there is a lively evaporation of the drops with strong hypothermia, which initially does not result in ice formation. For the formation of the disease, critical illnesses are necessary, which cannot be achieved due to the short dwell time (a few hundredths of a second). The state change during the flight time of the droplets never takes place along the van der Waals state line without reaching equilibrium, as shown in FIG. 1.
Das Düsensystem 2 befindet sich vernältnismässi g weit unterhalb der Oberseite des Gefässes 1, wo die Brüden abgesaugt werden, vorzugsweise mindestens 1,5 m unterhalb des Tropfenabscheiders 29 und noch besser 1,8 bis 3 m. Vergleichsweise befinden sich die Düsen recht nahe an der Oberfläche des Eisbreis, z.B. nicht mehr als etwa 2 m, um dennoch eine ausreichende Verweilzeit für die Verdampfung zu l iefern. Dieser Abstand lässt si ch noch erhebl i ch verringern, z.B. auf weniger als 1,5 m, wenn die Düsen so ausgelegt sind, dass eine breitwinklige Verdusung erfolgt.The nozzle system 2 is located in a manner far below the top of the vessel 1, where the vapors are suctioned off, preferably at least 1.5 m below the droplet separator 29 and even better 1.8 to 3 m. By comparison, the nozzles are quite close to the surface of the ice pulp, e.g. not more than about 2 m, in order to nevertheless provide a sufficient residence time for the evaporation. This distance can be significantly reduced, e.g. to less than 1.5 m if the nozzles are designed in such a way that wide-angle spraying takes place.
Die Tropfen 7 werden im Verdampfersumpf gesammelt. Dort wird durch eine ausreichende Aufenthaltszeit die starke Unterkühlung durch Bildung von E is abgebaut. Der so hergestellte Eisbrei tritt über eine Schneckenpumpe 9 in den Trennapparat 10 ein, der ein Bündel aus perforierten oder porösen Rohren bzw. Platten 12 entnällt. Die Rohre können auch aus gewickeltem Siebgeflecnt oder abgestützten Trennmembranen bestehen. Durch die Poren oder Öffnungen der Ronre 12, wobei die Durchmesser der Offnungen der Teilchengrösse der Eiskristalle des Breis 11 angepasst sind, wandert das angedickte Produkt (Saft) 13 in den Aussenraum des Trennapparat 10, gebildet von einer Ummantellung 14, und wird dort bei 15 abgezogen. In den Rohren nimmt der Eisgehalt in Strömungsricntung zu, und dann gelangt das Eis in einen Ausgleichsraum 15, gebildet durch einen Rohrboden 17 oberhalb der Rohre 12, zwecks Geschwindigkeitsausgleich. Danach wird das Eis in einer Waschkolonne, die ännlich wie der Trennapparat 10 arbei tet, i m Gegenstrom zum Schmelzwasser, gebildet durch das Schmelzen des Eises i m oberen Teil der Vorrichtung, gewaschen. Die Waschkolonne besitzt perforierte oder poröse Rohre 19, ähnlich wie die Rohre 12 des Trennapparates 10. Dieses Schmelzwasser dient als Waschwasser und gelangt mit geringem Produktgehalt durch perforierte Rohre 19 der Waschkolonne 18 in den Aussenraum 20 der Waschkolonne, gefiltert durch die Ummantellung 21, und wi rd dann durch den Austri tt 22 und an der Rohrverbindung 23 dem vorgekühlten Frischsaft vor Eintritt in die Pumpe 4 zugesetzt.The drops 7 are collected in the evaporator sump. There will be the strong one through a sufficient stay Hypothermia is reduced by the formation of ice. The ice slurry produced in this way enters the separating apparatus 10 via a screw pump 9, which removes a bundle of perforated or porous tubes or plates 12. The tubes can also consist of wound screen mesh or supported separation membranes. Through the pores or openings of the ring 12, the diameter of the openings being adapted to the particle size of the ice crystals of the pulp 11, the thickened product (juice) 13 migrates into the outer space of the separating apparatus 10, formed by a jacket 14, and is there at 15 deducted. The ice content in the flow direction increases in the tubes, and then the ice reaches an equalization space 15, formed by a tube sheet 17 above the tubes 12, for the purpose of speed compensation. The ice is then washed in a washing column, which works in a similar way to the separating apparatus 10, in countercurrent to the melt water formed by the melting of the ice in the upper part of the device. The washing column has perforated or porous tubes 19, similar to the tubes 12 of the separating apparatus 10. This melt water serves as washing water and, with a low product content, passes through perforated tubes 19 of the washing column 18 into the outer space 20 of the washing column, filtered by the jacket 21, and wi rd then added through the outlet 22 and at the pipe connection 23 to the pre-cooled fresh juice before entering the pump 4.
Immer noch aufwärtsbewegend, tri tt das Eis in die undurchlässigen Rohre 24 des Schmelzkondensators 25 ein, der sicn im Materialfluss mit und auf der Waschkolonne 18 befindet und verflüssigt sich durch Wärmeaufnahme aus dem Dampf 26, der zuvor aus dem Verdampfer 1 ü ber einen Tropfenabscheider oder Demi ster 29 mi t Hi lfe eines Verdichters 27 zur Verringerung des Druckes innerhalb des Verdampfers 1 und zur Verdichtung der Brüden 26 auf höheren Druck des verdi en teten Dampfes 28, der i n den Schmelzkondensator 25 durch den Stutzen 30 eintri tt, verdichtet wurde. Das Kondensat 31 dieses Dampfes wird dem Schmelzkondensator 25 durch einen Stutzen 32 entzogen, und von einer Pumpe 33 gefördert und i m Mi schraum oder Mischkammer 34 dem geschmolzenen Eis zugegeben. Diese Mischkammer 34 ist oberhalb und im Materialström des Schmelzkondensators 25 aufgebaut und trennt diesen vom Saftkünler oberhalb der Mischkammer 34. Das Kondensat wird im Saftkühler 5 zur Kühlung des Frischsaftes verwendet. Die Waschvorrichtung, d.h. di e Waschkolonne 18 ist vom Schmelzkondensator 25 durch einen für die Rohre 19 und 24 gemeinsamen Rohrboden 35 getrennt. Das Detail X in Figur 2, welches den Zusammenhang zwischen dem Schmelzkondensator und der Waschsäule sowie das Wirkungsprinzip der Waschsäule darstel l t, wi rd i n Fi gur 3 abgebi l det. Das al s Waschflüssigkeit dienende Schmelzwasser wird schematisch durch die schlängelnden Linien und Pfeile 36 dargestellt.Still moving upward, the ice enters the impermeable tubes 24 of the melting condenser 25, which is located in the material flow with and on the washing column 18, and liquefies by absorbing heat from the steam 26, which previously came from the evaporator 1 via a droplet separator or Demi ster 29 with the help of a compressor 27 to reduce the pressure within the evaporator 1 and to compress the vapors 26 to a higher pressure of the evaporated steam 28, which in the Melting condenser 25 enters through the nozzle 30, has been compressed. The condensate 31 of this steam is withdrawn from the melting condenser 25 through a nozzle 32, and conveyed by a pump 33 and added to the melted ice in the mixing chamber or mixing chamber 34. This mixing chamber 34 is constructed above and in the material flow of the melting condenser 25 and separates it from the juice artist above the mixing chamber 34. The condensate is used in the juice cooler 5 to cool the fresh juice. The washing device, ie the washing column 18, is separated from the melting condenser 25 by a tube plate 35 common to the tubes 19 and 24. The detail X in FIG. 2, which shows the relationship between the melting condenser and the washing column and the principle of action of the washing column, is shown in FIG. 3. The melt water serving as washing liquid is schematically represented by the meandering lines and arrows 36.
Der Saftkühler 5 besitzt eine Ummantelung 37 mit Eintrittsund Austrittsstutzen 38 und 39 für den von Förderpumpe 40 angelieferten frischen Saft. Der Kühler besitzt ferner ein Bündel senkrechter Kühlrohre 41, durch die der inzwiscnen weitgenendst geschmolzene Inhalt der Mischkammer 34 nach oben in eine Sammelkammer 42 wandert. Diese stellt den obersten Teil des Gerätes dar, von dem der T rennapparat 10 den untersten Teil bildet. Nachdem nun der grösste Teil der Kälte an den Frischsaft abgegeben ist, wird das Wasser 43 durch den Wasseraustritt 44 abgeführt.The juice cooler 5 has a casing 37 with inlet and outlet ports 38 and 39 for the fresh juice delivered by the feed pump 40. The cooler also has a bundle of vertical cooling tubes 41, through which the contents of the mixing chamber 34, which in the meantime have largely melted, migrate upward into a collecting chamber 42. This represents the top part of the device, of which the separator 10 forms the bottom part. Now that most of the cold has been released into the fresh juice, the water 43 is discharged through the water outlet 44.
Das fol gende Bei spiel sol l ei nen Eindruck über di e Verf anrensgrössen für den Fall der Apfelsafteindickung vermitteln.The following example is intended to give you an impression of the size of the operator in the case of apple juice thickening.
Friscnsafteintrittstempetratur 20 °CFresh juice entry temperature 20 ° C
Frischsaftkonzentration 8,3 BxFresh juice concentration 8.3 Bx
Produktaustrittstemperatur 1 ºC Produktkonzentration 48 BxProduct outlet temperature 1 ºC Product concentration 48 Bx
Wasseraustrittstemperatur 16 °CLeaving water temperature 16 ° C
Konzentrationsfaktor 5,8Concentration factor 5.8
Druck im Verdampfer 500 N/m2 Evaporator pressure 500 N / m 2
Druck im Schmelzkondensator 810 N/m2 Pressure in the melting condenser 810 N / m 2
Energiebedarf bezogen auf die ausgetriebene Wassermenge 13,6 kJ/kgEnergy requirement based on the amount of water expelled 13.6 kJ / kg
Der sehr geringe Energiebedarf von 13,6 kJ/kg Wasser beträgt nur 27% ei ner verglei chbaren Ei ndampfsanlage mit Brüdenkompressionen die bei 70°C arbeiten würde.The very low energy requirement of 13.6 kJ / kg water is only 27% of a comparable evaporator system with vapor compressions that would work at 70 ° C.
Das beschriebene Verfahren lä sst si ch mi t geringen Modifikationen auch auf andere Aufgaben anwenden. Figur 4 zeigt ein Auführungsbei spiel zur Aufkonzentration S a l z h a l t i g e r W ä s s e r w i e A b w ä s s e r a u s Rauchgasentschwefel ungsan lagen, Grubenwässer oder Künlturmabschlämmwässer. Es kommen die gleichen Bezugszahlen zur Anwendung zur Bezeichnung gleicher, oder im Wesentlichen gleicher Teile, wie die gemäss Figur 2 und 3.With minor modifications, the described method can also be applied to other tasks. FIG. 4 shows a performance example for the concentration S a l z h a l t i g e r W a w s e r w i e A w a w s e r a u s flue gas desulfurization plants, mine water or cooling tower blowdown water. The same reference numbers are used to designate the same or essentially the same parts as those according to FIGS. 2 and 3.
Im vorliegenden Fall wird der Stutzen 38 ein Eintritt für Rohwasser, der Saftkühler 37 wird ein Rohwasserkühler und die Leitung 3 für Frischsaft fördert nun vorgekühltes Wasser. Der Eisbrei 11' im vorliegenden Fall unterscheidet sich vom Eisbrei 11, der sich i m Sammelraum 8 der Figur 2 ansammelt, dadurch, dass er auch Salzkristalle enthält.In the present case, the nozzle 38 becomes an inlet for raw water, the juice cooler 37 becomes a raw water cooler and the line 3 for fresh juice now conveys pre-cooled water. The ice pulp 11 'in the present case differs from the ice pulp 11 which accumulates in the collecting space 8 of FIG. 2 in that it also contains salt crystals.
Der Eisbrei 11" aus dem Verdampfer 1 wird i m Falle der Figur 4 durch di e Schneckenpumpe 9 i n ei nen Hydrozyklon 50 gefördert. Dort werden die ausgefallenen Feststoffe. bei 51 mit dem Konzentrat abgezogen. Anstelle eines Hydrozyklons kann vortei lhaft eine Zentri fuge, insbesondere eine Siebzentrifuge verwendet werden. Die im Trennapparat 10 abgeschiedene Sole 15' wird gemeinsam mit dem Waschwasser 36 in den Bereich 8 des Verdampfers 1 zurückgeleitet. Die übrigen Verfahrensschritte bleiben wie i n Fi gur 2 dargestellt und bezugnehmend darauf beschrieben, bestehen.The ice pulp 11 "from the evaporator 1 is conveyed in the case of FIG. 4 by the screw pump 9 into a hydrocyclone 50. There, the precipitated solids are drawn off at 51 with the concentrate. Instead of a hydrocyclone, a centrifuge can advantageously be used, in particular The brine 15 'separated in the separating apparatus 10 is returned together with the washing water 36 into the area 8 of the evaporator 1. The other process steps remain as shown in FIG. 2 and described with reference to it.
Eine weitere Anwendurrg ist die Herstellung von Eisbrei und Blockei s für K ühlzwecke oder Ei sherstellung. Das entsprechende Verfahrensschema ist in Figur 5 dargestellt. Wiederum gelten die gleichen Bezugszeichen zur Bezeichnung von Teilen die identisch oder im Wesentlichen identisch mit denen in Figur 2 und 3 sind. Das Rohwasser 38' wird mit Zusatzwasser 38" (siehe später) versetzt, und gelangt über das Düseπsystem 2 in den Verdampfer 1 der nach dem gleichen Prinzip gemäss Figur 2 und 3 arbeitet. Der entstehende Dampf kann aber i n diesem Fal l nicht mehr am Ei s niedergeschlagen werden, da das Eis das eigentliche Produkt darstellt. Der Dampf 26 wird über den Tropfenabscheider (Demister) 29 von einem mehrstufi gen Verdichter 27' angesaugt und verdientet. Zwi schen den Stufen des Mehrstufenverdichters 27' wird Kühlwasser 52 i n den Dampfstrom eingespritzt, um das spezifische Volumen zu verringern, und dadurch einen niedrigeren Arbeitsaufwand zu erreichen. Ein Teil 28' des verdichteten Dampfes 28 wird wieder kondensiert im Kondensator 53 und nach Enthärtung bei 54 als Einspritzwasser 52 wieder verwendet. Der grössere Teil 28" des Dampfes erfährt durch eine Dampf strahl pumpe 55, angetrieben durch Arbeitsdampf 56 eine Nachverdichtung und wird bei 57 in einen Sprühkondensator 58 eingedüst. Der Enddruck wird so gewählt, dass der Dampf i m nachfolgenden Sprühkondensator 58 an Kühlwasser 59, das von einem Kühlturm 60 geliefert wird, kondensieren kann. Die Inertgase 61 (Nicht-kondensierbares) verlassen den Kondensator 58 über eine Vakuumpumpe 62, der ein kleinerer Kondensator 63 für die Kondensation des Restdampfes nachgeschaltet ist.Another application is the production of ice pulp and block eggs for cooling or egg production. The corresponding process scheme is shown in FIG. 5. Again, the same reference numerals apply to the designation of parts that are identical or essentially identical to those in FIGS. 2 and 3. The raw water 38 'is mixed with make-up water 38 "(see later) and passes through the nozzle system 2 into the evaporator 1, which works according to the same principle as shown in FIGS. 2 and 3. In this case, however, the steam produced can no longer be obtained from the egg The steam 26 is drawn in and earned by a multi-stage compressor 27 'via the droplet separator (demister) 29. Between the stages of the multi-stage compressor 27', cooling water 52 is injected into the steam stream, to reduce the specific volume and thereby to achieve a lower workload. A part 28 'of the compressed steam 28 is re-condensed in the condenser 53 and after softening at 54 is used again as injection water 52. The larger part 28 "of the steam is experienced by a Steam jet pump 55, driven by working steam 56, and is injected at 57 into a spray condenser 58 . The final pressure is selected so that the steam in the subsequent spray condenser 58 can condense on cooling water 59, which is supplied by a cooling tower 60. The inert gases 61 (non-condensable) leave the condenser 58 via a vacuum pump 62, which is followed by a smaller condenser 63 for the condensation of the residual steam.
Der über die Schneckenpumpe 9 dem Verdampfer 1 entnommene Eisbrei 11 wird im Trennapparat 10 von der Sole 15" befreit und stel l t für den Fal l der Ei sbrei herstel l ung das Endprodukt dar. Die Sole 15" aus dem Trennapparat wird teilweise bei 64 in den Verdampfer 1 zurückgeschickt und teilweise für die Kühlung der Kondensatoren 53, 63 zur Einspritzwassererzeugung 52 und Restdampf kondensation aus den Inertgasen 61 benutzt. Wird Blockeis gewünscht, so durcnläuft der Eisbrei einen Pelettierer 66, und das gepresste Blockeis 67 fällt auf ein Förderband 68 für den Transport zwecks weiterer Verwendung. Das Restwasser, (Presswasser) 69 wird in diesem Fall für die Künlung der Kondensatoren 53, 63 für Einspritzwasser und Inertgase (gestrichelte Linie) verwendet. Die aus dem Trennapparat austretende Sole 15" wird dann gänzlich bei 64 in den Verdampfer 1 zurückgeleitet. Das Zusatzwasser 38" ist für den Fal l erforderl ich, wenn das Rohwasser 38' i n vorgeschalteten Anlagen Salze aufnimmt. Der Energiebedarf der Anlage gemäss Figur 5 wurde auf etwa 60 kJ/kg berechnet, also nur 25% des Wertes von herkömmlichen Anlagen zur Eisherstel lung.The ice pulp 11 removed from the evaporator 1 via the screw pump 9 is freed of the brine 15 ″ in the separating apparatus 10 and produces the egg pulp for the eventuality The brine 15 "from the separating apparatus is partly sent back to the evaporator 1 at 64 and partly used for cooling the condensers 53, 63 for generating injection water 52 and residual steam condensation from the inert gases 61. If block ice is desired, the ice pulp runs through The pelletizer 66 and the pressed block ice 67 fall onto a conveyor belt 68 for transport for further use The residual water, (press water) 69 is used in this case for the cooling of the condensers 53, 63 for injection water and inert gases (dashed line) Brine 15 "emerging from the separator is then entirely returned to the evaporator 1 at 64. The additional water 38 "is required for the case if the raw water 38 'absorbs salts in upstream systems. The energy requirement of the system according to FIG. 5 was calculated to be about 60 kJ / kg, ie only 25% of the value of conventional systems for ice cream production lung.
Falls der Eisbrei für Kühlzwecke als Endprodukt gedacht ist, muss ei n solcher Brei , um gut pumpbar zu sein, ei n Vernältms von Eis zu Flüssigphase von mehr als 50 : 50, insbesondere zwischen 50 : 50 und 80 : 20, vorzugsweise etwa 70 : 30 besitzen. Der so angereicherte Brei kann dorthin gepumpt werden, wo gekühlt werden soll, z.B. für die Umgebungskünlung im Untertagebergbau. Im Vergleich zur herkömmlichen Verwendung kalten Wassers bietet diese Arbei tswei se den Vortei l , dass das Vol umen des Eisbreikonzentrates, dass einem gegebenen Ort für eine geforderte Kühlleistung zugepumpt werden muss, nur einen kleinen Bruchteil des Volumens an Kühlwasser entspricht, dass man für den gleichen Zweck hätte pumpen müssen.If the ice pulp is intended as a final product for cooling purposes, in order to be pumpable, such a pulp must have an ice to liquid phase content of more than 50:50, in particular between 50:50 and 80:20, preferably about 70: Own 30. The slurry enriched in this way can be pumped to where cooling is required, e.g. for environmental cooling in underground mining. Compared to the conventional use of cold water, this method offers the advantage that the volume of the ice cream concentrate that has to be pumped in to a given location for a required cooling capacity corresponds to only a small fraction of the volume of cooling water that one can use for the same Purpose should have pumped.
Fi gur 6 zei gt das Pri nzi p der Anwendung ei nes erfindungsgemässen Drucktransformators zur Verwandlung von Niedrigdruckdampf in Dampf bei höherem Druck, insbesondere für den Zweck der Verringerung der Baugrössen und somit der Verbesserung des Eergiewirkungsgrades von Kompressoranlagen 27, 27' wie Sie in den Beispielen der Figuren 1 bis 5 zur Anwendung kommen.Figure 6 shows the principle of the use of a pressure transformer according to the invention for converting low-pressure steam into steam at higher pressure, in particular for the purpose of reducing the size and thus improving the energy efficiency of compressor systems 27, 27 'as used in the examples in FIGS. 1 to 5.
Bezugnehmend auf Figur 6 ist der Dampfraum 101 eines Tripelpunktverdampfers (beispielsweise eines Verdampfers wie er unter Bezugnanme auf Figur 1 bis 5 beschrieben wurde) und der als Gefrieranlage 102 dient, über eine Rohrleitung 103 mit dem Absortionsraum 104 verbunden. Hierbei handelt es sich um einen Fallfilmabsorber in Rohrbündel bauweise. Von de m o bere n R o nr b ode n 105 s trö m t d i e ar me Absorptionsmittellösung (mi t geringem Wassergehalt), angeliefert über eine Leitung 121 durch nichtgezeigte Verteilerkappen, die für eine gleichmässige Benetz ung sorgen, auf der Innenseite der Rohre 106 des Absorbers (104 bis 108) nach unten. Durch die dabei entstehende grosse Oberfläche bei hoher Strömungsgeschwindigkeit wird der Dampf innerhalb des Absorbers absorbiert, sodass ein Unterdruck entsteht und dadurch weiterer Dampf aus dem Gefrierer 101 abgesaugt wird. Die bei der Absorption frei werdende Wärme wird durch Kühlwasser das durch den Mantelraum des Absorbers 104 strömt (Pfeile 107) abgeführt. Die, an Wasser reiche, Absorptionsmittellösung strömt aus der unteren Öffnung der Rohre 106 in den Sumpf 108 und wird dort von einer Pumpe 109 abgesaugt. Falls Inertgase vorhanden sind, die von dem Absorptionsmittel nicht absorbiert werden, können diese von einer Vakuumpumpe 110 abgesaugt werden. Die von derReferring to FIG. 6, the vapor space 101 of a triple point evaporator (for example an evaporator as described with reference to FIGS. 1 to 5) and which serves as a freezing system 102 is connected to the absorption space 104 via a pipeline 103. This is a falling film absorber in a tube bundle design. From the mo bere n R o nr b ode n 105, the poor absorbent solution (with low water content) flows, delivered via a line 121 through distribution caps, not shown, which ensure uniform wetting, on the inside of the tubes 106 of the absorber (104 to 108) down. The resulting large surface area at high flow velocity absorbs the steam inside the absorber, so that a negative pressure is created and additional steam is thereby sucked out of the freezer 101. The heat released during absorption is removed by cooling water which flows through the jacket space of the absorber 104 (arrows 107). The, water-rich, absorbent solution flows from the lower opening of the tubes 106 into the sump 108 and is sucked off there by a pump 109. If there are inert gases that are not absorbed by the absorbent, they can be sucked off by a vacuum pump 110. The of the
Lösungspumpe 109 abgesaugte reiche Lösung wird auf den gewünschten Verdampfungsdruck gepumpt und dann in einem Rohrbündel Wärmetauscher 111 erwärmt. Anschliessend strömt sie in den Dampfaustreiber 112, der als FalIfilmverdampfer in Ronrbündelbauweise mit Rohren 113 ausgeführt i st. Die reiche Lösung strömt auf der Innenseite der Rohre 113 in einem Fallfilm nach unten, wodurch an der Innenseite der Ronre 113 Wasser aus der mi t Wasser angereicherten Absorptionsmittellösung teilweise verdampft und dieses Wasser bei 114 als Dampf höheren Druckes entzogen wird. Di eser Dampf von hö heren Druck wi rd durch ei nen Brüdenverdichter 115 geführt und bei 116 der Oberseite des Ummantellungsraumes um die Ronre 113 zugeführt, sodass auf der Aussenseite der Rohre 113 die vorher verdampften und verdichteten Dämpfe kondensieren. Durch diese Bau- und Betriebsweise kann bei sehr geringen Temperturdifferenzen und hohen Wärmedurchgangskoeffizienten gearbeitet werden.Solution pump 109 sucked rich solution is pumped to the desired evaporation pressure and then heated in a tube bundle heat exchanger 111. It then flows into the steam expeller 112, which is designed as a film evaporator in a tube bundle design with tubes 113. The rich solution flows downwards on the inside of the tubes 113 in a falling film, as a result of which water from the medium water enriched on the inside of the Ronre 113 Absorbent solution partially evaporated and this water is withdrawn at 114 as steam of higher pressure. This vapor of higher pressure is passed through a vapor compressor 115 and is fed at 116 to the top of the casing space around the ring 113 so that the previously vaporized and compressed vapors condense on the outside of the tubes 113. Due to this construction and operating mode, it is possible to work with very low temperature differences and high heat transfer coefficients.
Das Kondensat des verdichteten Dampfes sammelt sich auf dem unteren Rohrboden 117 im Mantelraum und wird bei 118 abgezogen. Seine noch verbliebene Energie kann im Verfahren an anderer Stelle genutzt werden. Die auf der Innenseite der Rohre 113 i n den Sumpf 119 des Dampfaustreibers geströmte arme Lösung strömt weiter in den bereits zuvor erwähnten Rohrbündel war meaustauscher 111, wo sie von der wasserreichen Lösung gekühlt wird. Anschliessend fliesst sie weiter durch ein Drosselventil 122 in den oberen Teil des Absorbers 104.The condensate of the compressed steam collects on the lower tube plate 117 in the jacket space and is drawn off at 118. His remaining energy can be used elsewhere in the process. The poor solution which has flowed into the sump 119 of the steam expeller on the inside of the pipes 113 flows further into the previously mentioned tube bundle was a heat exchanger 111, where it is cooled by the water-rich solution. It then continues to flow through a throttle valve 122 into the upper part of the absorber 104.
Das folgende Beispiel sol l einen Eindruck über die Verfahrensgrössen für den Fall der Verwendung von Lithiumbromid/Wasser als Absorptionsmittel geben:The following example is intended to give an impression of the process sizes for the use of lithium bromide / water as an absorbent:
Absorbierte Dampfmenge 0,41 kg/sAmount of steam absorbed 0.41 kg / s
Spezifisches Volumen des Dampfes 224 m2/kgSpecific volume of the steam 224 m 2 / kg
Konzentration der reichen Lösung 0,487 kg H2O/kg LösungConcentration of the rich solution 0.487 kg H 2 O / kg solution
Temperatur der reichen Lösung imTemperature of the rich solution in the
Absorbersumpf 23,5 °CAbsorber sump 23.5 ° C
Druck im Austreibersumpf 0,2 barPressure in the expeller sump 0.2 bar
Spezifisches Volumen des Dampfes vor dem Verdichter 7,5 m2/kgSpecific volume of steam in front of the compressor 7.5 m 2 / kg
Druck nach mechanischer Verdichtung 0,84 barPressure after mechanical compression 0.84 bar
Konzentration der armen Lösung 0,47Concentration of poor solution 0.47
Temperatur der armen Lösung am Absorbereintritt 24 ºC Massenstrom der armen Lösung 12,48 kg/sPoor solution temperature at Absorber entry 24 ºC mass flow of poor solution 12.48 kg / s
In Figur 6 stellt der Bereich I auf der linken Seite der stri chpunkti erten Li ni e A d ie erfi ndungsgemässe Drucktransformerstufe dar. Der Bereich II auf der rechten Seite der Linie A stellt den Teil der Anlage dar mit dem mechanischen Verdichter 15, dessen Grosse zur Verbesserung des thermischen Gesamtwirkungsgrades des für den Bereicn II beabsichtigten Verfahrens verringert werden soll.In FIG. 6, area I on the left side of the dash-dotted line A represents the pressure transformer stage according to the invention. Area II on the right side of line A represents the part of the system with the mechanical compressor 15, the size of which to improve the overall thermal efficiency of the process intended for area II.
Im vorliegenden Verfahren beinhaltet der Bereicn II eine G e f r i e r v or r i c n tu n g , da r ge s te l l t du r c h de n Tripelpunktverdampfer 102, z.B. den Verdampfer 1 in Figur 5, der von einer Ronwasserpumpe 123 mit Rohwasser über eine Leitung 124 beliefert wird. Gegebenenfalls kann dieses Ronwasser durch (nicnt gezeigtes) Zusatzwasser ergänzt werden. Das Wasser wird durch Düsen eines Sprühsystems 125 in das Innere des Verdampfers 102 eingedüst, der durch den i n Berei ch I gebildeten Unterdruck unter Niederdruck gehalten wird, wodurch eine teilweise Verdampfung der i m Sprühsystem 125 gebildeten Tröpfchen zustande kommt. Die gebildeten Niederdruckdüsen stellen die Dämpfe dar, die dem Dampfraum 101 durch die Leitung 103 entzogen werden. Die Verdunstung verursacht Unterkühlung der Tröpfchen unter die Gef riertempertur, und im Sumpf 126 des Verdampfer 102 findet ein teilweises Gefrieren statt. Dadurch entsteht ein Eisbrei, dessen flüssige Phase alle im Rohwasser enthaltenen Feststoffe (beispielsweise von Fruchtsaft, Abwässern, Kühlturmablaufwasser) in auf konzentrierter Form enthält. Dieser Eisbrei im wassrigen Konzentrat wird bei 127 zur weiteren Verwendung und Verarbeitung abgezogen, z.B. in ei ner i n wei teren Ei nzel hei ten zu Fi gur 1 bi s 5 beschriebenen Weise.In the present method, the area II includes a precaution, since the switch to the triple point evaporator 102, e.g. the evaporator 1 in Figure 5, which is supplied by a Ronwasserpump 123 with raw water via a line 124. If necessary, this Ronwasser can be supplemented with additional water (not shown). The water is injected through nozzles of a spray system 125 into the interior of the evaporator 102, which is kept under low pressure by the negative pressure formed in the region I, as a result of which partial evaporation of the droplets formed in the spray system 125 occurs. The low pressure nozzles formed represent the vapors which are withdrawn from the vapor space 101 through the line 103. The evaporation causes hypothermia of the droplets below the freezing aperture, and partial freezing takes place in the sump 126 of the evaporator 102. This creates an ice pulp, the liquid phase of which contains all the solids contained in the raw water (e.g. fruit juice, waste water, cooling tower drain water) in a concentrated form. This ice slurry in the aqueous concentrate is drawn off at 127 for further use and processing, e.g. in a further detail for FIGS. 1 to 5 described.
Was nun Figur 7 betrifft, so sind dort die den Figuren 2 bis 5 entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in diesen Figuren versehen, während die Teile, die den Teilen gemäss Fi gur 6 entsprechen, entsprechend mi t den Bezugszeichen wie in Figur 6 versehen sind.As for Figure 7, there are those of Figures 2 to 5 corresponding parts with the same reference numerals as in these figures, while the parts corresponding to the parts according to Figure 6 are correspondingly provided with the reference numerals as in Figure 6.
Gemäss Figur 7 wird Wasser zur Herstellung eines Eisbreis für Kühlzwecke einem Wasserreservoir 150 entzogen und zunäcnst durch einen Vorkuhlturm 151 gepumpt und von dort mittels Pumpe 152 und über ein Fallrohr 153 zur Vermeidung von Druckverlusten in das Sprühsystem 2 gedrückt, das nach oben gerichtete Sprühdüsen 6 besitz, die gerade unterhalb der Oberseite des i m Sumpf des Gefrierverdampfers 1 enthalten Eisbreis 11 angebracht sind. Da die Pumpe 152 so ausgelegt ist, dass sie das Rohrwasser 38' mit konstanter Förderleistung fordert, die häufig den Zufuhrverbrauch des Sprühsystems 2 übertrifft, ist ferner ein Umgehungsrohr 154 vorgesehen, wodurch der Menranfall an Wasser zum Reservoir 150 zurückgeführt wird. Im Verdampfer befindet sich eine Eisabscnöpfeinrichtung 156, die auf der Oberfläche des Eisbreis treibt, und deren Hone somit in einem festen Verhältnis zum Eisbreiniveau in der Vorrichtung steht, wobei dieses Niveau von einer Kontrolleinrichtung 157 überwacht wird.According to FIG. 7, water for the production of an ice pulp for cooling purposes is withdrawn from a water reservoir 150 and first pumped through a pre-cooling tower 151 and pressed from there by means of a pump 152 and via a down pipe 153 into the spray system 2, which has spray nozzles 6 directed upwards, to avoid pressure losses which are attached just below the top of the ice slurry 11 contained in the sump of the freeze evaporator 1. Since the pump 152 is designed to supply the pipe water 38 'with a constant delivery rate, which often exceeds the supply consumption of the spray system 2, a bypass pipe 154 is also provided, whereby the menranfall of water is returned to the reservoir 150. In the evaporator there is an ice scooping device 156, which floats on the surface of the ice pulp, and the hone of which is thus in a fixed ratio to the ice brewing level in the device, this level being monitored by a control device 157.
Eisbrei 11, der sich im Sumpfteil des Verdampfers ansammelt, unterliegt während seiner Verweilzeit einer teilweisen Schwerkrafttrennung in Eispartikel die nach oben treiben und Flüssigphase die unter Schwerkraft absinkt und die sich gemeinsam mit suspendierten und gefällten Feststoffen in der Flüssigphase im Fallrohr 158 ansammelt, das am unteren Ende ein Abzugsventil 159 besitzt, durch das feste Niederschläge i n Abständen al s Schlamm abgezogen werden können. Konzentri erter Ei sbrei wi rd durcn mechani scne Abstreifeinrichtungen als Teil der Abschöpfeinrichtung 156 von der Oberfl äche des Ei sbreies i n den Trichter der Abschöpfeinrichtung 156 abgeschöpft und gelangt von dort durch eine flexible Leitung 160 und das Rohr 161 in den Zentrifugaleiskonzentrator 50' von wo ein konzentrierter Eisbrei durch die Leitung 122 zur Schneckenpumpe 9 abgezogen und von dort in Richtung des Pfeiles 163 weitergefördert wird an einen beliebigen Ort wo gekühlt werden soll, z.B. im Zu s a m mena n g mi t U n terta ge be r gba u . D i e i mIce pulp 11, which accumulates in the bottom part of the evaporator, is subject during its dwell time to a partial separation of gravity into ice particles which float upwards and the liquid phase which sinks under gravity and which, together with suspended and precipitated solids, accumulates in the liquid phase in the downpipe 158, the bottom End has a drain valve 159 through which solid precipitates can be removed as sludge at intervals. Concentrated egg pulp is skimmed off by mechanical stripping devices as part of the skimming device 156 from the surface of the egg pulp into the hopper of the skimming device 156 and arrives from there through a flexible line 160 and the tube 161 into the centrifugal ice concentrator 50 'from where a concentrated ice slurry is drawn off through line 122 to the screw pump 9 and is conveyed from there in the direction of arrow 163 to any location where cooling is to be carried out, for example in the sam mena ng mit t u terta ge be r gba u. D ieim
Zentrifugaleisabscheider abgeschiedene Flüssigphase wird durch ein Rohr 164 mittels einer Pumpe 165 abgezogen und einem weitern Düsensystem 2' das ebenfalls mit nach oben gerichteten Sprühdüsen unterhalb der Oberfläche des Eisbreis im Verdampfer ausgerüstet ist, zugeführt. Die Düsen der Sprühsysteme 2 und 2' sprühen somit gemeinsam einen nach oben gerichteten Sprünregen von Wasser und Sole in den Verdampferraum 1 hinein. Die Düsen befinden sich etwa 10 bis 100 mm unter der Oberfläche. Die Anordnung der Düsen unterhalb der Eisbreioberfläche wirkt der Vereisungsneigung der Düsen entgegen, und die nach oben gerichtete Versprühung verlängert auch etwas die Schwebezeit der Tröpfchen i m Vakuumraum. Die herabfallenden gekühlten Tröpfchen haben einen geringeren Gehalt an gelösten Stoffen, als der der flüssigen Pnase im Eisbrei und bewirken somit eine teilweise Vorwäsche des Eiskonzentrates.Centrifugal ice separator liquid phase is withdrawn through a pipe 164 by means of a pump 165 and fed to a further nozzle system 2 ', which is also equipped with upwardly directed spray nozzles below the surface of the ice slurry in the evaporator. The nozzles of the spray systems 2 and 2 'thus spray an upward sprinkling of water and brine into the evaporator chamber 1. The nozzles are about 10 to 100 mm below the surface. The arrangement of the nozzles below the surface of the ice slurry counteracts the tendency of the nozzles to freeze, and the upward spraying also somewhat extends the floating time of the droplets in the vacuum space. The falling, cooled droplets have a lower solute content than that of the liquid pnase in the ice pulp and thus partially prewash the ice concentrate.
Umlei tungseinrichtungen 167 dienen der Umgehung des Zyklons oder der Zentrifuge in der Anlaufphase der Anlage, ehe sich Eis gebildet hat, oder zur Umleitung der Flüssigphase in den Sumpf des Verdampfers ohne durcn das Sprühsystem 2' geleitet zu werden.Redirection devices 167 serve to bypass the cyclone or the centrifuge in the start-up phase of the system before ice has formed, or to redirect the liquid phase into the bottom of the evaporator without being passed through the spray system 2 '.
Die Brüden, die dem Verdampferraum 1 entzogen werden müssen, du rc hwan de r n zu näch s t ge gebe nen f a l l s ei neMa s senaus taus chpackung 29 ' zur vorl äu f i genThe vapors that have to be withdrawn from the evaporator room 1, you give to the next case if a new pack 29 'is provided for the time being
Tropfencibscneidüng, doch kann hierauf verzichtet werden, wenn der Verdampferraum oberhalb der Düsen eine ausreichende Höhe besitzt, z.B. 2 bis 5 m, i nsbesondere etwa 3 m, ehe die Brüden durch die Tropfenaoscneidereinricntung 29 und in die Brüdenleitung 26, und von dort in das obere Ende des Absorbers 104 bis 108 geleitet werden. Zur Kühlung der Rohre 106 des Absorbers dienen Kühlmittelleitungen 107 die von einem Kondensatorturm 107' und wieder dorthin zurück führen. Aus dem Sumpf 108 des Absorbers wird die mit Wasser angereicherte Absorptionsmittellösung von einer Pumpe 109 einem ersten Wärmetauscher 111' zugeleitet, wo sie von heisser, wasserarmer Absorptionsmittellösung aufgeheizt wird, die dem Sumpf 119 des Dampfaustreibers 112 über eine Leitung 110 entzogen wird. Sie nimmt in einem zweiten Wärmetauscher 111" weitere Wärme auf, angeliefert von den verdichteten Dämpfen und dem Kondensat, die durcn die die Dampfaustrei berrohre 113 umgebende U mmantel l ung hindurchgeleitet werden. Dieses Kondensat, mit einem geringen Gehalt an gesamten gelösten Feststoffen, wird nach teilweiser Abgabe seines Wärmegehaltes im Wärmetauscher 111" durch die Leitung 121' in das Wasserreservoir 150 zur Wiederverwendung im Verfahren zurückgeleitet.Teardrop cutting, but this can be dispensed with if the vaporizer space above the nozzles is of sufficient height, for example 2 to 5 m, in particular about 3 m, before the vapors through the trough cutting device 29 and in the vapor line 26, and from there into the upper end of the absorber 104-108. Coolant lines 107, which lead from a condenser tower 107 'and back again, are used to cool the pipes 106 of the absorber. From the sump 108 of the absorber, the water-enriched absorption medium solution is fed by a pump 109 to a first heat exchanger 111 ', where it is heated by hot, low-water absorption medium solution, which is extracted from the sump 119 of the steam expeller 112 via a line 110. It absorbs further heat in a second heat exchanger 111 ″, supplied by the compressed vapors and the condensate, which are passed through the jacket surrounding the steam discharge pipes 113. This condensate, with a low content of total dissolved solids, is added partial release of its heat content in the heat exchanger 111 "through the line 121 'is returned to the water reservoir 150 for reuse in the process.
Dem Dampfraum 108' des Sumpfes 108 des Absorbers bei 171 entnommener Wasserdampf gelangt in eine Kühlfalle 110', die ü ber e i n E ntnebl ungsel e men t 110 " von ei ner Fl üssi gri ngvakuumpumpe 110 evakui ert wi rd. Di e Wärmetauschrohre der Kühlfalle 110 werden von kalter Flüssigphase gekühlt die dem Fallrohr 153 des Verdampfers über die Pumpe 172 und eine Leitung 173 entzogen wurde und nach ihrem Durchgang durch die Künlfalle bei 174 in einen Wärmetauscher 175 eintritt, um von dort durch die Leitung 176 von ei nem Lei tfähi gkei tsmessgerät 178 und einem Signalgeber 179 überwachten Dreiwegkontrollorganen 177 zugeleitet wird. Bis entsprechend seiner Leitfähigkeit der Feststoffgenalt der dem Fallrohr 158 entzogenen Flüssigphase eine vorrausbestimmte obere Grenze erreicht, wird die Flüssigkeit dem Sumpf des Verdampfers über eine nach untern gerichtete Düse 180 zurückgeführt. Die Düse 180 bewirkt ei ne Vermi schung i n dem Ei sbrei und wä scht feste Niederschläge von der geneigten Sumpfwand ab und nach unten in dass Fallrohr 158, wo diese scnliesslich durch das Ventil 159 abgezogen werden. Sobald der vorrausbestimmte Feststoffgehalt überschritten wird, veranlasst ein von der Einrichtung 178, 179 abgegebenes Signal, dass die Flüssigkeit über das Dreiwegeventil 177 über eine Abwasserleitung 181 zur Beseitigung abgeleitet wird. Das bei 181 abgeleitete Abwasservolumen stellt nur einen sehr kleinen Prozentsatz der Gesamteinsatzmenge der dem Reservoir 150 entzogene wässerigen Flüssigkeit dar.The steam chamber 108 'of the sump 108 of the absorber at 171 removed water vapor passes into a cold trap 110', which is evacuated via a venting element 110 "by a liquid vacuum pump 110. The heat exchange tubes of the cold trap 110 are cooled by cold liquid phase which was withdrawn from the downpipe 153 of the evaporator via the pump 172 and a line 173 and, after passing through the cooling trap at 174, enters a heat exchanger 175 and from there through line 176 of a conductivity tsmessgerät 178 and a signal transmitter 179 monitored three-way control elements 177. Until the conductivity of the solids content of the liquid phase extracted from the downpipe 158 reaches a predetermined upper limit, the liquid is returned to the bottom of the evaporator via a nozzle 180 directed downwards a mixture in the egg pulp and washes solid Precipitation from the inclined sump wall down and down into the downpipe 158, where it is finally drawn off through the valve 159. As soon as the predefined solids content is exceeded, a signal emitted by the device 178, 179 causes the liquid to be discharged via the three-way valve 177 via a waste water line 181 for disposal. The wastewater volume derived at 181 represents only a very small percentage of the total amount used of the aqueous liquid extracted from the reservoir 150.
Um nochmals auf die Flüssigkeitsringvakuumpumpe 110 zurückzukommen, diese dient dem Abzug nichtkondensierbarer Gase durcn das Entnebelμngselement 110". DieIn order to come back to the liquid ring vacuum pump 110, this is used to extract non-condensable gases through the defog element 110 "
Kühlflüssigkeit für die Pumpe 110 wird von einer Pumpe 182 umgewälzt.Cooling liquid for the pump 110 is circulated by a pump 182.
Um auch nochmals auf den Dampfaustreiber 112 zurückzukommen, so sammeln sich die durch Erwärmung aus der Absorbiermittellösung in den Ronren 113 ausgetriebenen Dämpfe in Dampfraum 119' oberhalb des im Sumpf 119 mittels der Umwälzleitung 120' und der Überwachungsgeräte 120" konstant gehaltenen Flüssigkeitsspiegels, der dadurch eingehalten wird, dass je nach Bedarf Flüssigkeit aus der Leitung 120 zurückgeleitet wird, die über die Pumpe 183, wasserarme Absorptionsmittellösung aus dem Sumpf 119 entzieht und durch den Wärmetauscher 111" über die Leitung 121 zurück in den Absorber leitet. Die Brüden im Raum 119' des Sumpfes 119 gelangen durch ein Entnebelungselement 119" in die Ansaugseite 184 eines mehrstufigen Kompressors 115. Kühlwasser, dass dem Sumpf der Kühlfalle 110" über eine Kondensatpumpe 185 entzogen wird, wird mittels der Sprüheinrichtungen 52 in einem gesteuertem Umfang zwischen die Stufen des mehrstufigen Kompressors eingedüst. Das Ausmass der Eindüsung kann gegebenenfalls über ein leitblech-ges teuertes Kontrollorgan 186 gesteuert werden, und überschüssiges Kühlwasser wird über die Leitung 187 zur Kühlfalle 110' zurückgeführt. Ein Teil des Kühlwassers wird bei 188 zur Eindusung i n die Labyrintdichtung an der Oberseite des Kompressors, unterhalb des Getriebes 189 zur Verbesserung der Abdichtung eingespritzt.In order to come back to the steam expeller 112 again, the vapors expelled by heating from the absorbent solution in the runners 113 collect in the steam space 119 'above the liquid level kept constant in the sump 119 by means of the circulation line 120' and the monitoring devices 120 ", which level is thereby maintained is that, as required, liquid is returned from line 120, which draws water-free absorbent solution from sump 119 via pump 183 and passes back through heat exchanger 111 "via line 121 into the absorber. The vapors in the space 119 'of the sump 119 enter the suction side 184 of a multi-stage compressor 115 through a defogger element 119 ". Cooling water, which is removed from the sump of the cold trap 110" via a condensate pump 185, is controlled to a controlled extent by means of the spray devices 52 the stages of the multi-stage compressor injected. The extent of the injection can optionally be controlled by a control element 186 controlled by a guide plate, and excess cooling water is returned via line 187 to cold trap 110 '. Part of the cooling water is injected at 188 for injection into the labyrinth seal on the top of the compressor, below the gear 189 to improve the seal.
Die folgenden Ansprüche sind als wesentlicher Bestandteil der vorliegenden Offenbarung zu betrachten. Bezugzeichen (auf die Zeicnungen bezogen), die in den Ansprüchen vorkommen dienen der Erleichterung der Verständlichkeit der Ansprüche, sollen jedoch den sinngemassen Wortlaut der Ansprüche nicht auf den Innalt der Zeichnungen beschränken, wenn das Gegenteil nicht eindeutig aus dem Zusammenhang hervorgeht. The following claims are to be considered an integral part of the present disclosure. Reference signs (referring to the drawings) that appear in the claims serve to facilitate the comprehensibility of the claims, but are not intended to limit the meaning of the claims to the content of the drawings unless the opposite is clear from the context.

Claims

ANSPRÜCHE EXPECTATIONS
1. Verfahren zur Umwandlung einer wässerigen Flüssigkeit i n ei nen Ei sbrei mi t anschl i essender bel i ebi ger Weiterbehandlung des Eisbreis, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit in einen Verdampferraum eingedüst wird, der auf einen Druck entspannt wird, der dem Sättigungsdruck bei der entsprechenden Verdampfungstemperatur der Flüssigkeit im Verdampfungsraum bei -5 bis+10°C entspricht, sodass die Flüssigkeit aufgrund eines, durch eine kurze Verweilzeit im Verdampungsraum bedingten, Phasenungleichgewichtes teilweise verdampft und sich dabei auf eine tiefe Temperatur abkünlt und anschliessend bei einer genügend grossen Verweilzeit gesammelt wird, sodass sich hierbei aufgrund eines sich einstellenden Gleichgewichtes ein Eisbrei bildet, der Eisbrei abgezogen sowie einer Abtrennung von flüssiger Phase aus dem Eisbrei unterworfen wird, gefolgt von einem oder mehreren der folgenden Verfahrenschritte:1. A process for converting an aqueous liquid into an egg pulp with subsequent subsequent treatment of the ice slurry, characterized in that the liquid is injected into an evaporator chamber, which is expanded to a pressure which corresponds to the saturation pressure at the corresponds to the corresponding evaporation temperature of the liquid in the evaporation chamber at -5 to + 10 ° C, so that the liquid partially evaporates due to a phase imbalance caused by a short residence time in the evaporation room and thereby cools down to a low temperature and is then collected with a sufficiently long residence time , so that due to an equilibrium which is established, an ice pulp forms, the ice pulp is drawn off and is subjected to a separation of the liquid phase from the ice pulp, followed by one or more of the following process steps:
a) Gewinnung eines Konzentrats der wässerigen Flüssigkeit,a) obtaining a concentrate of the aqueous liquid,
o) Gewinnung bzw. Entfernung von in der wässerigen FLüssigkeit gelösten Stoffen in gefällter bzw. anderer phasengetrennter Form,o) obtaining or removing substances dissolved in the aqueous liquid in precipitated or other phase-separated form,
c) Gewinnung des Eises als konzentrierter Eisbrei bzw. als feste Blöcke oder Pellets.c) Obtaining the ice as concentrated ice pulp or as solid blocks or pellets.
2. Verfahren gemäss Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet dass die Flüssigkeiteinsprühung in den Verdampferraum verh ältni smässig nahe an der Oberf läche des i m Raum gesammelten Eisbreis stattfindet und in einem erheblichen Abstand zur Oberseite des Verdampferraumes, wo die Brüden nach einer weitgehenden Abtrennung der Tröpfchen abgesaugt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the liquid spray into the evaporator chamber takes place relatively close to the surface of the ice slurry collected in the room and in a considerable amount Distance to the top of the evaporator chamber, where the vapors are suctioned off after the droplets have been largely separated.
3. Verfahren gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brüden nacn einem Durchgang durch eine Entneoelungselnrichtung abgesaugt werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the vapors are sucked off after one pass through a denoiling direction.
4. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Stoffe die in der wassrigen Flüssigkeit enthalten bzw. gelöst sind, insbesondere Fruchtsäfte, organische- oder anorganische Säuren, Chemikalien, Abwässer, in konzentrierter Form in oder aus dem flüssigen Teil des Eisbreis erhalten werden.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that substances which are contained or dissolved in the aqueous liquid, in particular fruit juices, organic or inorganic acids, chemicals, waste water, in concentrated form in or out of the liquid part of the Ice porridge can be obtained.
5. Verfahren gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Eisbrei in eine konzentrierte Lösung und ein Gemisch aus Eis und Lösung getrennt wird.5. The method according to claim 4, characterized in that the ice pulp is separated into a concentrated solution and a mixture of ice and solution.
6. Verfahren gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Eisorei aufkonzentriert und eine Sole entzogen wi rd.6. The method according to claim 4, characterized in that the ice cream is concentrated and a brine is removed.
7. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bi s 6, dadurch gekennzei chnet, dass der Eisbrei einer tei lwei sen Schwerkraftabscnei dung der Flüsi gkei t vom Ei s i m Verdampferraum unterworfen wird und der Eisbrei aus dem Bereich der Oberseite des Breis i m Raum entnommen wird wo das Verhältnis von Eis zu Flüssigkeit am nöchsten ist.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the ice pulp is subjected to a partial gravity separation of the liquid from the egg sim evaporator space and the ice pulp is removed from the area of the top of the pulp in the space where the ice to liquid ratio is closest.
8. Verfanren gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Eisbrei mechanisch in konzentrierter Form aus dem Obertlächenbereich abgeschöpft wird.8. Verkanren according to claim 7, characterized in that the ice pulp is skimmed mechanically in concentrated form from the surface area.
9. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitseinsprühung in den Verdampferraum i n Aufwärtsrichtung von unterhalb der Oberfläche des sich im Raum ansammelnden Eisbreis erfolgt.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the liquid injection in the Evaporator space takes place in the upward direction from below the surface of the ice slurry accumulating in the space.
10. Verfahren gemäss einem der Ansprüche gemäss 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die wässerige Flüssigkeit vor der Einführung in das Sprühsystem vorgekühlt wird.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the aqueous liquid is pre-cooled before being introduced into the spray system.
11. Verfahren gemäss Ansprucn 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkühlung im Gegenstrom zum Kühlmittel erfolgt.11. The method according to claim 10, characterized in that the pre-cooling takes place in countercurrent to the coolant.
12. Verfahren gemäss Ansprucn 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Künlmittel geschmolzenes Eis aus dem Eisbrei verwendet wird.12. The method according to claims 10 or 11, characterized in that melted ice from the ice pulp is used as the coolant.
13. Verfahren gemäss einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Eisbrei in Eis und Restflüssigkeit getrennt und ein Teil des Eises geschmolzen und zum Waschen des übri gen Eises verwendet und di e Waschflüssigkeit in den Verdampferraum zurückgelei tet wird.13. The method according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that the ice pulp is separated into ice and residual liquid and part of the ice is melted and used for washing the remaining ice and the washing liquid is returned to the evaporator space.
14. Verfahren gemäss einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Verdampfung gebildeten Brüden verdichtet werden.14. The method according to one or more of claims 1 to 13, characterized in that the vapors formed during the evaporation are compressed.
15. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Dämpfe der Flüssi gkeit aus dem Verdampferraum abgesaugt und verdichtet und die verdichteten Brüden so weitergeführt werden, dass sie Wärme an das aus dem Eisorei stammende Eis abgeben, dadurch das Eis zum Schmelzen bringen, und selbst kondensieren.15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that vapors of the liquid evacuated and compressed from the evaporator space and the compressed vapors are continued so that they give off heat to the ice cream coming from the ice cream, thereby melting the ice bring, and condense itself.
16. Verfahren gemäss Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Eis gewaschen wird, ehe die Wärmeübergabe aus den Brüden erfolgt.16. The method according to claim 15, characterized in that the ice is washed before the heat is transferred from the vapors.
17. Verfanren gemäss Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Brüdenkondensat mit dem geschmolzenen Eis zusammengeführt und damit gemeinsam zur Vorkühlung der auf zukonzentrierenden Lösung verwendet wird.17. Verkanren according to claim 15 or 16, characterized characterized in that the vapor condensate is brought together with the melted ice and is thus used together for the pre-cooling of the solution to be concentrated.
18. Verfahren gemäss Ansprucn 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Brüden in mehreren Stufen verdichtet werden und ein Kühlmittel nach jeder Stufe eingedüst wird.18. The method according to claim 17, characterized in that the vapors are compressed in several stages and a coolant is injected after each stage.
19. Verfahren gemäss Ansprucn 18, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmittel Teil der verdichteten Brüden verwendet werden die, vor der Eindusung kondensiert und einer Enthärtungsbehandlung entzogen wurden.19. The method according to claim 18, characterized in that part of the compressed vapors are used as the coolant, which were condensed before the injection and removed from a softening treatment.
20. Verfahren gemäss Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Restdämpfe mi ttel s ei ner Dampfstrahlei nrichtung weiter kompri miert und einer Sprünkondensationsstufe zugeleitet werden.20. The method according to claim 18 or 19, characterized in that the residual vapors by means of a steam jet device further compressed and fed to a condensation stage.
21. Verfahren gemäss Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das der Sprühkondensation entnommene Kondensat über ein Kühlmittel in die Sprünkondensati onsstufe rückgeführt wird.21. The method according to claim 20, characterized in that the condensate withdrawn from the spray condensation is returned to the spray condensation stage via a coolant.
22. Verfahren gemäss Anspruch 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kondensation der für die Eindusung beabsi chti gten Dämpfe ei n Teil der dem Trennapparat entnommenen Sole verwendet wird.22. The method according to claim 18 and 19, characterized in that a part of the brine removed from the separation apparatus is used for the condensation of the vapors intended for the injection.
23. Verfahren gemäss Ansprucn 6, dadurcn gekennzeichnet, dass ein Teil der dem Trennapparat entnommenen Sole zum gebildeten Eisbrei hinzugefügt wird.23. The method according to claim 6, characterized in that part of the brine removed from the separating apparatus is added to the ice pulp formed.
24. Verfahren gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der konzentrierte Eisbrei pelletiert und das dabei gebildete Restwasser rückgeführt wird.24. The method according to claim 6, characterized in that the concentrated ice pulp is pelleted and the residual water formed is returned.
25. Verfahren gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eisbrei für Kühlzwecke verwendet wird.25. The method according to one of the preceding claims, characterized in that the ice pulp is used for cooling purposes.
26. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Verdampferraum entnommene Eisbrei zunächst angedickt wird, ehe er als Kühlmittel verwendet wird.26. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the ice pulp removed from the evaporator chamber is first thickened before it is used as a coolant.
27. Verfahren gemäss Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Eisbrei auf ein pumpbares Verhältnis von Eis zur Flüssigphase angedickt und an einen Ort gepumpt wird wo Kühlung stattfinden soll.27. The method according to claim 26, characterized in that the ice pulp is thickened to a pumpable ratio of ice to the liquid phase and pumped to a location where cooling is to take place.
28. Verfahren gemäss Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Eis zur Flüssigphase von 50 : 50 bis 80 : 20, insbesondere etwa 70 : 30 beträgt.28. The method according to claim 27, characterized in that the ratio of ice to the liquid phase is from 50:50 to 80:20, in particular about 70:30.
29. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Eisbrei zur Künlung im Untertagebergbau verwendet wird.29. The method according to any one of claims 25 to 28, characterized in that the ice pulp is used for cooling in underground mining.
30. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 29, worin die aus dem Verdampferraum abgesaugten Brüden vor einer mechani scher Verdicntung i n Dampf bei höherem Druck umgewandelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruck in einem Absorber mit einen Absorptionsmittel vermi scht, und davon absorbi ert wi rd, wobei di e Absorpti onswärme von einem Kühl mitel , i nsbesondere Kühlwasser, abgeführt und die dadurch mit Flüssigkeit aus dem Dampf, i nsbesondere Wasser, angerei cherte Absorptionsmittellösung nach einer Druckerhöhung durch Pumpenwirkung zunächst durch Wärmetausch erwärmt und anscnliessend durch einen Dampfaustreiber geleitet wird, wo in Folge der Wärmeaufnahme ei n Dampf von nöherem Druck gebildet wird. 30. The method according to any one of claims 1 to 29, wherein the vapors sucked out of the evaporator chamber are converted into vapor at higher pressure before mechanical dilution, characterized in that the low pressure mixes with an absorbent in an absorber and is absorbed thereby wi rd, whereby the heat of absorption is removed by a coolant, in particular cooling water, and the absorbent solution enriched with liquid from the steam, in particular water, is first heated by heat exchange after a pressure increase by pump action and then passed through a steam expeller , where as a result of the heat absorption a vapor of higher pressure is formed.
31. Verfahren zur Umwandlung eines Niederdruckdampfes in ei nen Dampf bei hö herem Druck, mi ttel s ei ner Drucktransformatorstufe, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruckdampf i n ei nem Absorber mi t ei nem Absorptionsmittel vermischt und davon absorbiert wird, die Abtionswärme mittels ei nes Kühl mi ttels, i nsbesondere Kühlwasser, abgeführt wird und die mit aus dem Dampf entnommener Flüssigkeit, insbesondere Wasser, angereicherte Absorptionsmittlel ösung nach einer Druckerhöhung durch Pumpwi rkung zunächst durch Wärme tausch erwärmt und anschliessend in einen Dampfaustreiber geleitet wird, wo durch die Aufwärmung ein Dampf von höherem Druck gebildet wird.31. A method for converting a low-pressure steam into a steam at a higher pressure by means of a pressure transformer stage, characterized in that the low-pressure steam is mixed in an absorber with an absorbent and is absorbed by it, the heat of absorption by means of a cooling means, in particular cooling water, is discharged and the absorbent solution enriched with liquid removed from the steam, in particular water, is first heated by heat exchange after an increase in pressure by pump action and then passed into a steam expeller, where a steam of higher pressure is formed.
32. Verfahren gemäss Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass der im Dampfaustreiber gebildete Dampf von höherem Druck mittels eines Verdichters verdientet und einem Heizraum des Dampfaustreibers zugeleitet wird, wo er al s Hei zmedi um dient, welches nach Abgabe sei ner Kondensat Tonswärme kondensiert, und schliessl ich den Dampfaustreiber verlässt.32. The method according to claim 30 or 31, characterized in that the steam formed in the steam expeller of higher pressure is earned by means of a compressor and fed to a boiler room of the steam expeller, where it serves as a heating medium, which condenses sound heat after its condensate has been released , and then I leave the steam expeller.
33. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die an absorbierten Dampf, insbesondere Wasser, abgearmte Absorptionsmittellösung im Dampfaustreiber i n ei ne m W ärmetauscher zur Auf hei zung der dampfangereicherten Lösung aus dem Absorber verwendet wird und anschliesssend über ein Drosselventil dem Absorber zugeleitet wird.33. The method according to any one of claims 30 to 32, characterized in that the absorbed solution of absorbed steam, in particular water, in the steam expeller is used in a heat exchanger for heating the steam-enriched solution from the absorber and then via a throttle valve is fed to the absorber.
34. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass i m Absorber frei gesetzte Inertgase gesammelt und über eine Vakuumpumpe abgesaugt werden.34. The method according to any one of claims 30 to 33, characterized in that the inert gases released in the absorber are collected and sucked off via a vacuum pump.
35. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche und unter Einbeziehung der Kennzeichen des Anspruches 1, gekennzeichnet durch enien Verdampfer, für die EisbreibiIdung mit einem Gefäss das in etwa mi tti gem Berei ch zwi schen oben und unten ein Düsensystem (2) besitzt und im unteren Bereich einen S a m me l s u m p f ( 8 ) s o w i e i m o be r e n B e rei ch Brüdenabsaugeinrichtungen (26, 27) sowie in seinem unteren Teil (8) eine Eisbreientnähme und Fördereinrichtung (9, 156) besitzt, in Reihen geschaltet mit Einrichtungen (50', 10, 13) zur Weiterbehandlung des Eisbreis (11).35. Device for performing a method according to one of the preceding claims and with inclusion the characterizing part of claim 1, characterized by a vaporizer, for ice-cream formation with a vessel which has a nozzle system (2) approximately between middle and top and a nozzle system (2) in the lower area and a seed sump (8) and also beimo Ren B e rei ch vapor suction devices (26, 27) and in its lower part (8) an ice sludge removal and conveying device (9, 156), connected in series with devices (50 ', 10, 13) for further treatment of the ice slurry (11) .
36. Vorrichtung gemäss Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsensystem (2, 2') sich vernältnismässig nahe an der Eisbreioberfläche i m Verdampfer (1) befindet, und das obere Ende des Verdampfers sich hoch oberhalb der Düsen zur Ermöglichung der weitgehenden Ausfällung der Tröpfchen (7) aus dem abzusaugenden Dampf befindet.36. Device according to claim 35, characterized in that the nozzle system (2, 2 ') is reasonably close to the ice mash surface in the evaporator (1), and the upper end of the evaporator is located high above the nozzles to enable the droplets to largely precipitate (7) from the steam to be extracted.
37. Vorri chtung gemäss Anspruch 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Brüdenabsaugeinrichtung eine Tropfchenabscheidereinrichtung (29) vorgeschaltet ist.37. Device according to claim 35 or 36, characterized in that a droplet separator device (29) is connected upstream of the vapor suction device.
38. Vorrichtung gei.iäss einem der Ansprüche 35 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Eisbreiabzugeinrichtung eine Schneckenpumpe (9) besitzt.38. Device gei.iäss one of claims 35 to 37, characterized in that the ice pulp extraction device has a screw pump (9).
39. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 35 bis 33, dadurch gekennzei chnet, dass die Einri chtungen zur Behandlung des Eisbreies eine Trenneinrichtung (50, 50', 10) zur Abtrennung der Fl üssi gphase des Breies vom Ei s beinhalten.39. Device according to one of claims 35 to 33, characterized in that the devices for treating the ice slurry contain a separating device (50, 50 ', 10) for separating the liquid phase of the slurry from the egg.
40. Vorri chtung gemäss Anspruch 39, dadurch gekennnzei chnet, dass die Trenneinrichtung (10) ein Gefäss mit einem oberen und unterem Rohrbυden besitzt, in welche ein Rohrbündel (12 ) aus porösen Material wie Membran oder Drahtgeflecnt eingelassen ist und dem unteren Rohrboden eine Eingangskammer mit einem Eingang zur Aufnahme des in das Rohrbündel zu fördernde Eisbreies zugeordnet ist, während oberhalb des oberen Rohrbodens eine Kammer (16) vorgesehen ist, zur Aufnahme des mit Eis angereicherten behandelten Breis (11).40. Device according to claim 39, characterized in that the separating device (10) has a vessel with an upper and lower tube bottom, into which a tube bundle (12) made of porous material such as membrane or wire mesh is inserted and the bottom tube plate an entrance chamber with an entrance for receiving the ice slurry to be conveyed into the tube bundle is assigned, while a chamber (16) is provided above the upper tube sheet for receiving the treated slurry (11) enriched with ice.
41. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 35 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Herstellung eines eisangereicherten Eisbreis pumpbarer Konzistenz, geeignet als Kühlmittel, eingerichtet ist.41. Device according to one of claims 35 to 40, characterized in that it is set up for the production of an ice-enriched ice pulp with pumpable consistency, suitable as a coolant.
42. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 38 bis 41, gekennzeichnet durcn Einrichtungen zur Erhöhung des Verhältnisses von Eis zur Flüssigkeit im Eisbrei mit einem Hydrozyklon (50).42. Device according to one of claims 38 to 41, characterized by means for increasing the ratio of ice to liquid in the ice pulp with a hydrocyclone (50).
43. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 38 bis 40, dadurch gekennzei chnet, dass ei n Hydrozyklon einer Abtrenneinrichtung (10) gemäss Anspruch 34 vorgeschaltet ist.43. Device according to one of claims 38 to 40, characterized in that a hydrocyclone is connected upstream of a separation device (10) according to claim 34.
44. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 35 bis 40, dadrucn gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Behandlung des Eisbreis (11) eine Wascheinrichtung (18) beinhaltet, die zum Auswaschen von Bestandteilen der wässerigen Flüssigkeit aus den Eisteilchen des Eisbreis eingerichtet ist.44. Device according to one of claims 35 to 40, characterized in that the device for treating the ice slurry (11) includes a washing device (18) which is designed to wash out components of the aqueous liquid from the ice particles of the ice slurry.
45. Vorrichtung gemäss Anspruch 44, gekennzeichnet durch Einrichtungen (22, 23) zur Zusammenführung, der aus der Wascheinrichtung (18) entzogenen Waschflüssigkeit mit der in den Verdampfer (1) eingeführten wässerigen FLüssigkeit.45. Device according to claim 44, characterized by devices (22, 23) for combining the washing liquid extracted from the washing device (18) with the aqueous liquid introduced into the evaporator (1).
46. Vorri chtung gemäss Anspruch 44 oder 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Wascheinrichtung (18) rohrförmig ausgebildet ist, mit Ronren (19) aus porösem Material durch welche der Eisbrei (11) gelei tet w ird, umringt von einer Ummantelung (21).46. Apparatus according to claim 44 or 45, characterized in that the washing device (18) is tubular, with rings (19) made of porous material through which the ice pulp (11) is passed, surrounded by one Jacket (21).
47. Vorrichtung gemäss Anspruch 46, dadurcn gekennzeichnet, dass die Wascheinrichtung (18) einen mittleren Zwiscnenooden (35) aufweisst, der gemeinsam mit einem oberen und einem unteren Boden eine obere und eine untere Kammer bildet, wobei die Röhren (19) der unteren Kammer aus porösem Material wie Membran oder Siebgeflecht bestehen, umgeben von einer Ummantelung (21) mit einem Austrittsstutzen (22) für Waschflüssigkeit, wogegen die obere Kammer in ähnlicher Wei se di e U mmantel ung mi t umfasst, mi t ei nem Eintrittsstutzen (30) und einem Austrittsstutzen (32).47. Device according to claim 46, characterized in that the washing device (18) has a central intermediate groove (35) which, together with an upper and a lower base, forms an upper and a lower chamber, the tubes (19) of the lower chamber consist of porous material such as membrane or mesh, surrounded by a casing (21) with an outlet connection (22) for washing liquid, whereas the upper chamber in a similar way comprises the casing with an inlet connection (30) and an outlet nozzle (32).
48. Vorrichtung gemäss Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, da s s d i e R o h r e ( 24 ) d e r o b e r e n K a m m e r flüssigkeitundurchlässig sind, und die obere Kammer (25) einen Kühlkondensator für verdichteten Dampf (28) aus dem Verdampfer (1) darstellt, wodurch eine teilweise Schmelzung des Ei ses i n den Ronren (24 ) zur Li eferung der Waschfl üssigkei t zum Waschen der Eisparti kel i n der Waschsäule (18) zustande kommt.48. Device according to claim 47, characterized in that the tubes (24) of the upper chamber are liquid-impermeable, and the upper chamber (25) constitutes a cooling condenser for compressed steam (28) from the evaporator (1), causing partial melting of the egg in the ring (24) for supplying the washing liquid for washing the ice particles in the washing column (18).
49. Vorrichtung gemäss einem der Ansprücne 44 bis 48, gekennzeichnet durch einen Wärmetauscher (37) der der Wascheinrichtung (18) in der Förderrichtung des Eisbreis nachgeschaltet ist und zur Vorkühlung der dem Verdampfer zugefünrten wässerigen Flüssigkeit dient.49. Device according to one of claims 44 to 48, characterized by a heat exchanger (37) which is connected downstream of the washing device (18) in the conveying direction of the ice slurry and is used for pre-cooling the aqueous liquid supplied to the evaporator.
50. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 47 bis 48 und Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (37) sich auf der Wascheinrichtung (18) befindet.50. Device according to one of claims 47 to 48 and claim 49, characterized in that the heat exchanger (37) is located on the washing device (18).
51. Vorrichtung gemäss Anspruch 47, 48 und 50, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Kammer als Kühlkondensator (25) auftri tt, m it n achgescha lteter Mi schkammer (34) zwischen dem Kühlkondensator (25) und dem Wärmetauscher (37) und mit dem Austrittsstutzen (32) der oberen Kammer (25) zwecks Einführung verdichteten Dampfkondensats in die Mischkammer (34) verbunden ist.51. Device according to claim 47, 48 and 50, characterized in that the upper chamber acts as a cooling condenser (25), with a downstream mixing chamber (34) between the cooling condenser (25) and the heat exchanger (37). and is connected to the outlet port (32) of the upper chamber (25) for the introduction of compressed steam condensate into the mixing chamber (34).
52. Vorrichtung gemäss Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass der Kammer (16) oberhalb des oberen Rohrbodens die Waschei nri chtung (18 ) fol gt, sowi e di e wei teren Einrichtungen gemäss Anspruch 44 bis 51.52. Device according to claim 40, characterized in that the chamber (16) above the upper tube sheet is followed by the washing device (18), and the further devices according to claims 44 to 51.
53. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 35 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Dampfabsaugstelle (101, 103) und einem mechanischen Verdichter (115) zur Verdichtung des aus dem Verdampfer (102) abgesaugten Dampfes ein Drucktransformator (I) eingeschaltet ist, der eine Vorverdicntung des abgesaugten Dampfes bewirkt, wodurch das spezifische Volumen des dampfes verringert wird.53. Device according to one of claims 35 to 52, characterized in that between the steam extraction point (101, 103) and a mechanical compressor (115) for compressing the vapor extracted from the evaporator (102), a pressure transformer (I) is switched on a pre-thinning of the extracted steam causes, which reduces the specific volume of the steam.
54. Vorrichtung gemäss Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucktransformer (I) einen Absorber (104 - 108) besi tzt, wori n der N i ederdruckdampf ( 103) mi t Absorptionsmittel (122) gemischt und davon absorbiert wird, Wärmeaustauschereinrichtungen (106, 107) zur Entziehung von Abosorptionswärme, Pumpeneinrichtungen (109) zur Entnahme dampfbelandener Absorptionsmittellösung aus dem Absorber und deren Einleitung in einen Wärmetauscher (111) bie höherem Druck sowie in einen Dampfaustreiber (112) zur Freisetzung von Da mpf höherem Druckes, bei (114 ) aus dem Absorptionsmittel.54. Device according to claim 53, characterized in that the pressure transformer (I) has an absorber (104-108), whereby the low pressure steam (103) is mixed with and absorbed by absorbent (122), heat exchanger devices (106 , 107) for extracting heat of absorption, pump devices (109) for removing vapor-laden absorbent solution from the absorber and introducing them into a heat exchanger (111) at higher pressure and into a steam expeller (112) for releasing steam at higher pressure, at (114) from the absorbent.
55. Vorrichtung zur Umwandlung von Niederdruckdampf in Dämpf höheren Druckes, gekennzeichnet durch einen Absorber (104 - 108), worin der Niederdruckdämpf (103) mit einem Absorptionsmittel (122) vermischt und davon absorbiert wird, Wärmetauscheinrichtungen (106, 107) zur Entzienung von Absorptionswärme, Pumpeneinrichtungen (109) zur Entnahme der dampfbeladenen Absorptionsmittellösung aus dem Absorber und dessen Rückeinführung in einen Wärmetauscher (111) bei höherem Druck, sowie in einen Dampfaustreiber (112) zur55. Device for converting low-pressure steam into higher-pressure vapors, characterized by an absorber (104-108), in which the low-pressure steam (103) is mixed with an absorption medium (122) and is absorbed thereby, heat exchange devices (106, 107) for removing heat of absorption , Pump devices (109) for removing the vapor-laden absorbent solution from the absorber and its return into a heat exchanger (111) at higher pressure, and into a steam expeller (112) for
Freisetzung von Dampf (115) unter höherem Druck aus dem Absorptionsmittel .Release of steam (115) from the absorbent under higher pressure.
56. Vorrichtung gemäss Anspruch 54 oder 55, zur Umwandlung von Wasserdampf niederen Drucks in Wasserdampf bei nöherem Druck, dadurch gekennzeichnet, dass als Absorptionsmittel LiBr, NaOH, Ca(OH)2, MgCl2, CH2NH2 oder CaCl2 verwendet wird.56. Device according to claim 54 or 55, for converting water vapor of low pressure into water vapor at higher pressure, characterized in that LiBr, NaOH, Ca (OH) 2 , MgCl 2 , CH 2 NH 2 or CaCl 2 is used as the absorbent.
57. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 54 bis 56, gekennzeichnet durch einen Verdichter (115) zur Verdichtung der vom Dampfaustreiber (112) gelieferten Dämpfe, höheren Druckes, und einem Heizraum (117) des Dampfaustreibers, der die so verdichteten Dämpfe (116) aufni mmt, die dadurch kondensieren und Kondensationswärme and das beladene Absorptionsmittel abgeben.57. Device according to one of claims 54 to 56, characterized by a compressor (115) for compressing the vapors supplied by the steam expeller (112), higher pressure, and a heating chamber (117) of the steam expeller, which absorbs the vapors (116) thus compressed mmt, which condense and give off condensation heat to the loaded absorbent.
58. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 51 bis 54, gekennzeichnet durch einen Wärmetauscher (111) der dazu ei ngeri chtet i st, dass die i m Dampfaustrei ber (112) hinsichtl ich des absorbi erten Dampfes abgemagerte Absorptionsmittellösung (120) die aus dem Absorber kommende dampfangereicherte Lösung aufheizt, und anschliessend in den Absorber (121, 122) zurückkehrt.58. Device according to one of claims 51 to 54, characterized by a heat exchanger (111) which is arranged to ensure that the absorbent solution (120) which is emaciated in the steam expeller (112) with regard to the absorbed steam absorbs the one coming from the absorber steam-enriched solution is heated, and then returns to the absorber (121, 122).
59. Vorrichtung gemäss Ansprucn 58, gekennzeichnet durch ein Drosselventil (122) durch welches das Absorptionsmittel in den Aosorber (104) zurückgeführt wird.59. Device according to Claim 58, characterized by a throttle valve (122) through which the absorbent is returned to the aosorber (104).
60. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 35 bis 54, gekennzeichnet durch Entnahmeeinrichtungen (156) für Eisbrei (11) in einem Bereich des Verdampfers (1) in der Näne der Eisbreioberfläche (11) im Verdanpfer. 60. Device according to one of claims 35 to 54, characterized by removal devices (156) for ice mash (11) in a region of the evaporator (1) in the area of the ice mash surface (11) in the evaporator.
61. Vorrichtung gemäss Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet dass die Entnahmeei nricntung (156) ei ne mechanische Abschöpfeinrichtung besitzt.61. Device according to claim 60, characterized in that the removal device (156) has a mechanical skimmer.
62. Vorrichtung gemäss Ansrucn 60 oder 61, dadurch gekennzeichnet, dass das Niveau der Entnahmeeinricntung (156) sich dem Eisbreiniveau im Verdampfer anpasst.62. Device according to Ansrucn 60 or 61, characterized in that the level of the removal device (156) adapts to the ice level in the evaporator.
63. Vorrichtung gemäss Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahmeeinrichtung (156) auf dem Eisbrei schwimmend ausgebildet ist.63. Device according to claim 62, characterized in that the removal device (156) is designed to float on the ice pulp.
64. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 35 bis 54 oder 60 bis 63, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsensystem (2, 2') nach oben gerichtete Düsen (6) unterhalb der normalen Oberfläche des Eisbreis (11) besitzt. 64. Device according to one of claims 35 to 54 or 60 to 63, characterized in that the nozzle system (2, 2 ') has upwardly directed nozzles (6) below the normal surface of the ice slurry (11).
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