NL8001576A - Werkwijze en inrichting voor indampen met gebruik maken van mechanische compressie. - Google Patents

Description

< 80.5020/M/MvC ' ^

Aanvraagster : STORK FRIESLAND B.V. te Gorredijk.

Korte aanduiding: Werkwijze en inrichting voor indampen met gebruik maken van mechanische compressie.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het indikken van een vloeistof oplossing in een indampinstallatie, in het bijzonder een meertrapsinstallatie voor melk, met mechanische compressie van de behandelingsdamp om deze weer op het beginniveau van temperatuur 5 en druk te brengen en waarbij de latente warmte van de damp, welke ontwijkt uit een voorgaande trap, wordt gebruikt in de daarop volgende trap met een lager kookpunt van het produkt om het drogestof-gehalte hiervan achtereenvolgens door middel van uitdampen te verhogen. Van een dergelijke werkwijze is bekend dat bij toepassing van een 1-trapscompressor de 10 druk- en temperatuursverhoging beperkt is, waardoor bij meertraps in dampers het verwarmend oppervlak moet worden vergroot met als gevolg dat de vloeistofbelasting van de pijpen te upping wordt, waardoor in sommige delen van de installatie droogkoken zal optreden en vervuilen van de warmte wisselende oppervlakken (de pijpen) niet kan worden voorkomen. In het bij-15 zonder in de laatste trappen, waar als gevolg van het hogere drogestofgehalte de warmte-overdrachtscoëfficiënt vermindert, waardoor extra verwarmend oppervlak nodig is, zal dit optreden.

Men heeft dit bezwaar getracht te ondervangen door de pijpen in een aantal secties (zgn. passes) op te splitsen en deze in 20 serie schakeling door het produkt te laten doorlopen. Hierdoor wordt de vloeistofbelasting per pijp zodanig verhoogt, dat de kansen op droogkoken worden geminimaliseerd. Dit opsplitsen verhoogt echter in aanzienlijke mate de kapitaalskosten door de noodzaak van extra behuizingen, pompen, leidingen en druppelafschelders. Een hoger beginniveau van de 25 temperatuur en druk van de behanoëLingsdamp kan uiteraard worden bereikt door toepassing van een meertrapscompressor, doch deze verhoogt dan in niet onbelangrijke mate de kapitaalskosten,

De uitvinding beoogt een werkwijze te verschaffen zonder de noodzaak tot het splitsen van trappen, waarbij toch kan worden 30 beschikt over een voldoende groot temperatuursverschil tussen de condenserende behandelingsdamp enerzijds en het kookpunt van het produkt anderzijds, het een en ander afhankelijk van de warmte-overdrachtscoëfficiënt 800 1 5 76 - 2 - en dus van het drogestof-gehalte van het door de trap stromende produkt.

Dit oogmerk wordt volgens de uitvinding bereikt door de voor produkt-doorloop in serie geschakelde indampers in een aantal groepen te verdelen en de per groep in- en uitgaande damp in parallelschakeling met de af-5 en toevoerleiding van de mechanische compressor op te nemen.

Door deze maatregelen kan de noodzaak voor het opsplitsen van de trappen worden vermeden en wordt in de desbetreffende groepen gebruik gemaakt van het totale temperatuursverschil dat door de compressor kan worden opgebracht.

10 Bij voorkeur geschiedt de werkwijze zodanig dat - gezien in de richting van de produktstroom - de groepen met een afnemend aantal indampers worden gevormd, en de laatste groep bestaat uit één indamper. Deze laatste indamper waardoorheen het produkt stroomt met het grootste drogestof-gehalte, kan dan zodanig in de dampschakeling worden 15 opgenomen dat daar het maximaal beschikbare temperatuursverschil tussen de condenserende damp enerzijds en de vloeistofoplossing anderzijds wordt gebruikt.

Volgens de uitvinding wordt de vloeistofoplossing toegevoerd aan de groep met het grootste aantal indampers en passeert 20 het produkt achtereenvolgens de groepen met steeds een afnemend aantal indampers, waarbij als laatste die indamper wordt gepasseerd welke tussen de in- en uitgaande dampleiding van de compressor is geplaatst, De voorgaande door het produkt doorstroomde groepen van trappen kunnen zodanig zijn samengesteld dat het per trap beschikbare temperatuurverschil zo 25 gunstig mogelijk wordt in relatie met de warmte-overdrachtscoëfficiënt en dus met het drogestof-gehalte van het erdoorheen stromende produkt. Daarmede kan een splitsing van de trappen worden voorkomen.

De uitvinding is eveneens belichaamd in een meertraps-installatie voor het indampen van een vloeistofoplossing, onder toepassing 30 van de hierboven beschreven werkwijze, omvattende een aantal indampertrappen, elk bestaande uit een indamper en een druppelafscheider, leidingen en pompen voor het transport van de vloeistofoplossing door de installatie, leidingen voor de behandelingsdamp en een mechanische compressor, alsmede leidingen voor condensaatafvoer. Volgens de uitvinding onderscheidt zich deze in-35 stallatie doordat de indampertrappen in serie door de vloeistofoplossing worden doorlopen en in een aantal groepen met afnemend aantal indampertrappen zijn verdeeld, en dat de per groep ingaande behandelingsdamp en uitgaande vrijkomende damp in parallelschakeling op de af- en aanvoer-leidingen van de mechanische compressor zijn aangesloten.

800 1 5 76 - 3 - * t

Opgemerkt wordt dat de toepassing van mechanische compressie van de afgewerkte damp uit een indampinstallatie op zichzelf reeds eerder werd toegepast, zonder dat daarbij het voordeel werd bereikt zoals verkregen in de combinatie volgens de uitvinding. Om dit laatste 5 duidelijk te maken wordt de uitvinding thans nader toegelicht aan de hand van de tekening die eerst de stand van techniek toont en tenslotte een afbeelding geeft van twee uitvoeringsvormen van een installatie waarin de nieuwe werkwijze wordt toegepast.

Fig, 1 toont schematisch een eentrapsindamper met 10 mechanische compressie.

Fig. 2 is een tweetrapsindamper, eveneens met mechanische compressie.

Fig. 3 toont een enkele trap van een indampinstallatie, welke trap zowel in- als uitwendig is gesplitst.

15 Fig. 4 toont het principe van de opstelling volgens de uitvinding.

Fig. 5 is een schematisch uitvoeringsvoorbeeld van een installatie welke is opgebouwd uit drie indampers.

De Fig. 1 en 2 tonen de principiële opzet van 20 respectievelijk een éêntraps en een tweetraps indamper met mechanische compressie. Indien de beide indampers zijn uitgelegd om uit een zelfde produktstroom Q-ton water per uur te verwijderen, waarbij tussen de in-en uittredende damp van de compressor een temperatuurverschil van Δ T°C optreedt en de compressor voor deze damp een specifiek vermogen van e kW/ 25 ton damp/°C nodig heeft, dan blijkt de volgende compressie-energie nodig te zijn:

Eentrapsindamper : 0.Δ Τ.ε kW/uur

Tweetrapsindamper: JQ.A Τ.ε kW/uur.

Bij de één- en tweetrapsinstallatie volgens Fig. 1 en 2 wordt de in te 30 dikken vloeistofoplossing toegevoerd via een leiding 3 en na het doorlopen van de indamper 1 afgevoerd via een leiding 4, De in een druppel-afscheider 2 gevangen vloeistof wordt via een leiding 5 gecombineerd met de vloeistof uit de leiding 4 en stroomt naar een pomp 6 die de ingedikte vloeistof via een leiding 7 naar elders afvoert bij de 1-traps installatie 35 resp. naar de indamper 12 van de volgende trap van de 2-traps installatie. Bij de ééntrapsindamper volgens Fig. 1 wordt de vrijkomende damp uit de druppelafscheider 2 via een leiding 8 gevoerd naar een compressor 9. De in temperatuur en druk verhoogde damp wordt uit deze compressor 9 via 800 1 5 76 * ♦ - 4 - een leiding 10 weer terug gevoerd naar de indamper uit de eerste trap.

Het in de indamper 1 gevormde condensaat wordt via een leiding 11 afgevoerd.

Bij de tweetrapsindamper volgens Fig, 2 wordt de uit 5 de druppelafscheider 2 vrijkomende damp via leiding 8 gevoerd naar de indamper 12 van de tweede trap. De hier uit de vloeistof oplossing vrijkomende damp wordt via de druppelafscheider 13 en leiding 18 naar de compressor 9 gevoerd. Het in de indamper 1 gevormde condensaat wordt via leiding 11 afgevoerd of gebruikt in indamper 12 en dan tezamen met 10 het daar gevormde condensaat via leiding 19 afgevoerd.

Alhoewel de tweetrapsindamper volgens Fig. 2 uit energie overwegingen belangrijke voordelen biedt ten opzichte van de een-trapsindamper volgens Fig. 1, moet als nadeel worden vermeld dat nu in elke trap slechts het halve temperatuurverschil, d.w.z. £AT°C tussen de 15 condenserende damp en de uitkokende produktvloeistof aanwezig is. Hierdoor moet het voor de warmte overdracht benodigde oppervlak twee keer zo groot zijn als bij een eentrapsindamper. Hierdoor worden de kosten van de installatie volgens Fig. 2 verhoogd. Aangezien verder ook nog de warmte overdrachtscoë fficiënt geringer wordt naar mate het drogestof-gehalte van 20 de vloeistof oplossing (d.w.z. het produkt) toeneemt, zullen de latere trappen dan relatief van nog meer warmte overdragend oppervlak (=pijpen) moeten worden voorzien. Dit houdt in dat wanneer het produkt dan parallel geschakelde pijpen passeert, de vloeistofbelasting per pijp zo laag wordt dat deze gevaar loopt op te drogen, waardoor een vervuiling optreedt en 25 de reiniging wordt bemoeilijkt en ook veel vaker dient te worden uitgevoerd.

Een bekende methode om de zojuist genoemde problemen te ontlopen bestaat in het opvoeren van het toegepaste temperatuurverschil Δ T. Dit kan worden bereikt door toepassing van een meertrapscompressor.

30 Hierdoor worden echter de installatiekosten aanzienlijk verhoogd. Een andere mogelijkheid is afgebeeld in Fig. 3 en bestaat in het splitsen van de trappen, waarbij de pijpen uit een bepaalde trap worden verdeeld in een aantal groepen die in serie geschakeld door de vloeistofoplossing (het produkt) worden doorstroomd. Hierdoor wordt de vloeistofbelasting per 35 pijp zodanig verhoogd dat droogkoken en de daarmede samenhangende vervuiling sterk terugloopt. Zoals Fig. 3 toont, is de betrokken trap verdeeld in twee secties, opgebouwd uit een indamper 20 resp. 22 en een druppelafscheider 21 resp. 23. Men noemt dit de zgn. uitwendige splitsing, . Een inwendige splitsing heeft plaatsgevonden binnen de indamper 20 aangezien 800 1 5 76 * » • - 5 - de hierin aanwezige pijpenbundels uit de delen 24 en 25 bestaan, waarbij het produkt via leiding 27 naar de bundel 24 toestroomt en van hieruit door middel van een pomp 26 en via leiding 28 naar de pijpenbundel 25 wordt gevoerd. Van hieruit stroomt de ingedikte vloeistof oplossing 5 door middel van een pomp 26 en via de leiding 29 naar de pijpenbundel van de indamper 22. Na passage door deze indamper wordt het produkt door middel van een pomp 26" via leiding 30 verder getransporteerd. Fig. 3 toont verder een damptoevoer 31 die zich splitst naar de beide indampers 20 en 22. De afvoerleidingen 34 en 35 van de uit de druppelvangers 21 en 23 10 afkomstige vrijgekomen damp komen samen in de afvoerleiding 36. Het opsplitsen van de trap zoals afgebeeld in Fig. 3 brengt belangrijk hogere installatiekosten met zich mede door de toepassing van extra indamper-secties, pompen, leidingen en druppelafschelders. Tot zover de bekende stand van techniek.

15 De uitvinding is geïllustreerd in de Figuren 4-6 en vend.jdt de noodzaak tot het opsplitsen van trappen, doordat per groep gebruik wordt gemaakt van het totale temperatuurverschil Δ T dat door de compressor 9 kan worden opgebracht.

Fig. 4 toont het principe van de behandelingsdamp-20 schakeling bij een meertrapsinstallatie, waarbij de indampertrappen in groepen C, B en A van afnemend aantal zijn verdeeld en waarbij elke groep met betrekking tot de behandelingsdamp in parallelschakeling is aangesloten op de toe- en afvoerleidingen 40 en 41 van de mechanisme-compressor 42. Voor een diretrapsinstallatie, bestaande uit de groepen 25 indampers B en A met respectievelijk de indampers 37 en 38 en 39 is tevens de produktdoorloop geschetst met behulp van de streeplijn. Het produkt wordt via leiding 57 in de eerste trap 37 ingevoerd, doorloopt daarna de tweede trap 38, en wordt van daaruit via leiding 64 naar de derde trap 39 getransporteerd, na passage waarvan het via leiding 68 wordt 30 weggevoerd.

De in Fig. 4 aangehouden nummering is dezelfde als in Fig. 5,

Door gebruik te maken van de hierboven beschreven wijze van dampschakeling, kan een meertrapsindamperinstallatie met 35 mechanische compressie zodanig worden ontworpen, dat de uit installatie-en energiekosten bepaalde bedrijfskosten zo gering mogelijk zijneBovendien wordt hierdoor de toepassing van mechanische compressie bij meertrapsindam-pers die uit energetisch oogpunt zeer voordelig is, eerder toepasbaar door 80 0 1 5 76 9 - 6 - mindere verhoging van de installatiekosten ten opzichte van de thermische compressie dan anders het geval zou zijn. Dit is het gevolg van het feit dat in het systeem volgens de uitvinding de noodzaak om trappen te moeten splitsen, overbodig is.

5 In de schematische afbeelding van Fig. 4 is nog een groep C afgebeeld, opgebouwd uit drie in serie geschakelde indampers.

Wanneer men hiervan gebruik wil maken, wordt de produktaanvoer 57 aangesloten op C-,, en wordt de afvoer van verbonden met de indamper 37 van de groep B. De drie groepen A, B en C worden in parallelschakeling opge-10 nomen tussen de toe- en afvoerleidingen 40 en 41 van de compressor 42. Een verdere uitbreidingsmogelijkheid kan bestaan uit het opnemen van een vierde groep D enz.

In Fig. 5 is bij wijze van voorbeeld een schematische opzet gegeven van een indampinstallatie bestaande uit een groep van twee 15 in serie geplaatste eerste indampers 37 en 38, en een laatste indamper 39, waarbij de groep van twee en de laatste indamper in parallel zijn geplaatst tussen de ingaande 40 en uitgaande 41 dampleiding van de compressor 42,

Het in de eerste en derde indamper gevormde condensaat wordt via leiding 43 en 44 naar de tweede indamper gevoerd, het aldaar verzamelde condensaat 20 van relatief hoge temperatuur wordt via de leiding 45 en· de pomp 46 via leiding 47 naar een platenwarmtewisselaar 48 gevoerd om aldaar een inkomende produktstroom, die via leiding 49 wordt toegevoerd in tegenstroom, in temperatuur te verhogen. Het afgekoelde indampercondensaat wordt daarna afgevoerd via leiding 50. Het voorgewarmde produkt wordt via leiding 51 naar 25 een pasteurisator 52 geleid, die wordt verwarmd door verse stoom uit een leiding 53, die zich in thermocompressor 54 mengt met damp uit de compressor via een aftakleiding 55 van leiding 41. Het condensaat uit de pasteurisator wordt in een aparte sectie van de platenwisselaar 48 gebruikt om het toegevoerde produkt verder te verwarmen alvorens via leiding 56 naar het verse 30 stoomcircuit 53 te worden gerecirculeerd. De in het condensaat aanwezige warmte wordt op deze wijze zoveel mogelijk aangewend alvorens het condensaat voor verder hergebruik wordt afgevoerd.

Na passeren van de pasteurisator wordt het produkt via leiding 57 ingevoerd in de eerste indamper en verlaat de laatste 35 indamper met het bereikte gewenste drogestof-gehalte via leiding 58. In het voorbeeld zijn niet de diverse secundaire warmtewisselaars in de dampleidingen getoond, welke kunnen worden aangewend om eventueel de temperatuur van het in te dampen intredende produkt binnen de betreffende indamper voldoende ver boven cfe kooktemperatuur van de produktvloeistof 40 te brengen. 800 1 5 75 - conclusies -

Claims (5)

1. Werkwijze voor het indikken van een vloeistofoplossing in een indampinstallatie, in het bijzonder een meertrapsinstallatie voor melk, roet mechanische compressie van de behandelingsdamp om deze weer op het beginniveau van temperatuur en druk te brengen, en waarbij de 5 latente warmte van de damp, welke ontwijkt uit een voorgaande trap, wordt gebruikt in de daarop volgende trap met een lager kookpunt van het prödukt om het drogestof-gebalte hiervan achtereenvolgens door middel van uitdampen te verhogen, met het kenmerk, 10 dat de voor produktdoorloop in serie geschakelde indampers in een aantal groepen zijn verdeeld en dat de per groep ingaande behandelingsdamp en uitgaande vrijkomende damp in parallelschakeling op de afvoeren toevoerleidingen van de mechanische compressor zijn aangesloten.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, 15 met het kenmerk, dat - gezien in de richting van de produktstroom - groepen met een afnemend aantal indampers worden gevormd,

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het k en merk, 20 dat de laatste groep bestaat uit één indamper.

4. Werkwijze volgens een der conclusies 1-3, met het k en merk, dat de vloeistofoplossing wordt toegevoerd aan de groep met het grootste aantal indampers en achtereenvolgens de groepen passeert met steeds een 25 afnemend aantal indampers, waarbij als laatste die indamper wordt gepaseerd welke tussen de in- en uitgaande dampleiding van de compressor is geplaatst.

5. Installatie voor het indampen van een vloeistofoplossing, onder'toepassing van de werkwijze volgas een der conclusies 1-4, omvattende een aantal indampertrappen, elk bestaande uit een indamper en een druppel- 30 afscheider, leidingen en pompen voor het transport van de vloeistofoplossing door de installatie, leidingen voor de behandelingsdamp en een mechanische compressor, alsmede leidingen voor condensaatafvoer, met het kenmerk, dat de indampertrappen in serie door de vloeistofoplossing worden doorlopen 35 en in een aantal groepen met afnemend aantal indampertrappen zijn verdeeld, 800 1 5 75 -δέη dat de per groep ingaande behandelingsdamp en uitgaande vrijkomende damp in parallelschakeling op de af- en aanvoerleidingen van de mechanische compressor zijn aangesloten, 80 0 1 5 76