NL8002191A - Inrichting voor het thermisch behandelen van vloeiend materiaal. - Google Patents

Description

#» -1- ♦ vo 0365

Inrichting voor het thermisch behandelen van vloeiend materiaal

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het thermisch behandelen van vloeiend materiaal. 3ij een bekende inrichting van dit type wordt het thermisch te behandelen en van buitenaf in de behandelingsruimte gevoerde materiaal aan het boven-5 einde van een inzetsel op de behandelingswand gebracht en stroomt langs deze behandelingswand naar omlaag, zie bijv. het Zwitsers octrooischrift 182.161, resp. het Amerikaanse octrooischrift 3.509·916. Daarbij staat het materiaal onder invloed van op en neer bewegende uitstrijkelementen, welke enerzijds voor het trans-10 port en anderzijds voor het uitstrijken van het materiaal dienen, waardoor dit dooreengemengd en omgezet wordt, hetgeen een betere warmteoverdracht tot gevolg heeft.

De uitvinding heeft tot doel een inrichting van het bovenomschreven type van compacte constructie te verschaffen, welke 15 voor een sparende thermische behandeling van de meest verschillende uitgangsprodukten gebruikt kan worden.

DDit probleem wordt op een nog te bespreken wijze opgelost.

Het thermisch te behandelen uitgangsprodukt wordt voor het contact met de behandelingswand aan een voorverwarming en voor-20 verdaping onderworpen, hetgeen plaatsbesparend binnen het inzetsel plaatsvindt.

Doelmatig is de voorverdampereenheid door een verwarmings-mantel omgeven, waarvan de buitenwand de behandelingswand vormt, hetgeen vanwege het aan elkaar grenzen van de verwarmingsmantel en 25 de voorverdampereenheid een optimaal benutten van de toegevoerde warmte mogelijk maakt.

Bij een doelmatige uitvoeringsvorm is het behandelingsor-gaan door een condensor omgéven, waarvan de condensverzamelruimte van de afvoer van het produkt gescheiden is. In deze condensor 30 condenseren de tijdens het voor- en eindverdampen afgescheiden, gemakkelijk vluchtige bestanddelen, waarbij het condensaat gescheiden van het bij de eindverdamping resterende condensaat, afgevoerd kan worden.

De uitvinding wordt onder verwijzing naar de tekening 35 besproken. Daarin toont: figuur 1 een uitvoeringsvoorbeeld van een dunnelaag- 800 2 1 91 -2- apparaat, figuur 2 het verwarmingssysteem van het apparaat volgens figuur 1, en figuur 3 een verdere ontwikkeling van het dunnelaag-5 apparaat volgens figuur 1.

Het in de figuren getekende dunnelaag-apparaat heeft een rechtopstaand vat 1, waarvan het inwendige als behandelingsruimte 2 dient. In deze behandelingsruimte 2 is een met de as vertikaal staand, cylindrisch inzetsel 3 aangebracht, waarvan de buitenwand 10 als behandelingswand dient, welke door de mantel van een rechte cylinder gevormd wordt. Voor het vormen van een dunne laag werkt met deze behandelingswand k een behandelingsorgaan 5 samen, dat in de richting van de pijl A (figuur 1) op en neer wordt bewogen.

Dit behandelingsorgaan 5 heeft, zoals bekend uit het Zwitserse 15 octrooischrift U82.161 resp. het Amerikaanse octrooischrift 3.590.916, een aantal de behandelingswand ^ omgevende, op onderlinge afstand aangebrachte uitstrijkelementen 6. De werkzame kanten 6a van deze uitstrijkelementen 6 lopen op kleine afstand van de behandelingswand U en vormen daarmee een spleet, kunnen onder 20 bepaalde omstandigheden echter ook met deze behandelingswand in contact staan. Deze werkzame kanten 6a verlopen langs het mantelvlak van een tweede cylinder, welke coaxiaal ten opzichte van de door de behandelingswand k gevormde cylinder verloopt. De uitstrijkelementen 6 zijn aan een houder 7 bevestigd, welke met een as 8 ver-25 bonden is.

Deze laatste is door een balg 9 buiten het vat 1 gevoerd en met een krukaandrijving 10 verbonden, welke aan de as 8 en dus aan de uitstrijkelementen 6 een op- en neergaande beweging in de richting van de pijl A geeft.

30 Binnen het inzetsel 3 is een voorverdamper 11 aangebracht, welke een aan de onderzijde van een inlaat 12 voorziene en door de bodem van het vat 1 gevoerde buis 13 heeft. Het inwendige van deze buis 13 dient als verwarmingsruimte 1U, waarbinnen een aantal ver-tikale buizen 15 lopen, welke aan de onderzijde met de inlaat 12 35 voor het te behandelen uitgangsprodukt in verbinding staan en van boven in de behandelingsruimte 2 uitmonden. De buitenbuis 13 van de voorverdamper 11 heeft aan zijn bovenrand een puntige overloop- 800 2 1 91 -3- \ ►s.

kant l6i -welke ertoe dient, de uittredende vloeistof gelijkmatig over de gehele omtrek van de behandelingswand k te verdelen. Boven de voorverdamper 11 is een afscheider 17 aangebracht. De buitenhuis 13 van de voorverdamper 11 is door een verwarmingsmantel 18 5 omgeven, waarvan de buitenwand de behandelingswand U vormt.

Het verwarmings systeem voor de voorverdamper 11 en de behandelingswand 4 is in figuur 2 getekend, waarin duidelijkheidshalve de overige constructiedelen van het apparaat volgens figuur I zijn weggelaten. Voor de toevoer van het dampvormige of vloeiende 10 verwarmingsmedium in de verwarmingsruimte 1U van de voorverdamper II is een toevoerleiding 19 aanwezig. Voor de terugvoer van het verwarmingsmedium is op de verwarmingsruimte 14 een uit laat stomp » 20 aangesloten. De toevoerleiding 21 voor de toevoer van verwarmingsmedium in de verwarmingsmantel 18 wordt eveneens binnen de 15 buitenbuis 13 van de voorverdamper 11 gevoerd. Voor de terugvoer van het verwarmingsmedium is een met de verwarmingsmantel 18 verbonden uitlaatstomp 22 aanwezig. De verwarming van de buis 15 van de voorverdamper 11 geschiedt dus onafhankelijk van de verwarming van de behandelingswand Het verwarmingsmedium voor de voorver-20 damping kan dus naar de verwarmingsruimte Ik onder een andere druk en met een andere temperatuur toegevoerd worden dan het verwarmingsmedium voorhet verwarmen van de behandelingswand H. Omdat de verwarmingsmantel 1¾ direkt aan de verwarmingsruimte 1^ van de voor-• verdamper grenst, kan de toegevoerde warmte optimaal benut worden.

25 Een warmteisolatie van de beide verwarmingssystemen is binnen het inzetsel dus niet noodzakelijk.

Aan de bodem van het vat 1 bevindt zich de verzamelruimte 23 voor het bij de eindverdamping resterende concentraat. Het zich in deze verzamelruimte 23 bevindende concentraat kan via een 30 aansluitstomp 2k afgevoerd worden.

Coaxiaal met het inzetsel en het behandelïngsorgaan 5 op enige afstand omgevend is in het vat 1 een oppervlaktecondensor 25 met een inlaatstomp 26 en een uLüaatstomp 27 aangebracht. Onder de condensor 25 bevindt zich een condensaatversamelruimte 28, welke 35 van de concentraatverzamelruimte 23 gescheiden is. Deze condensaat-verzamelruimte 28 kan via een aansluitstomp 29 leeggemaakt worden.

Het condensaat kan dus gescheiden van het concentraat afgevoerd 800 2 1 91 -k- worden.

Het vat 1 is voorts van een aansluiting 30 voorzien, waarop een vacuumpcmp aangesloten kan worden. Voor het verwannen of koelen van het vat 1 is dit door een verwarmings- resp. koelmantel 5 31 omgeven, waar het verwarmings- resp. koelmiddel via een inlaat 32 toegevoerd en via een uitlaat 33 ontnomen kan worden.

De werking van het dunnelaag-apparaat is als volgt:

Het door de inlaat 12 in de voorverdamper 11 binnentre-dende uitgangsprodukt komt in de buizen 15 en wordt door het zich 10 in de verwarmingsruimte 1^· bevindende verwarmingsmedium allereerst op kooktemperatuur gebracht. Er vindt dus een voorverwarming van het uitgangsprodukt plaats. Ha het bereiken van de kooktoestand ; vormen.zich dampblazen, welke het vloeiende produkf met toenemende snelheid naar boven transporteren. Via het verwarmingsmedium wordt 15 aan het opstijgende produkt wederom warmte toegevoerd. Er vindt dus een voorverdamping plaats, waarbij onder bepaalde omstandigheden een opstijgende film kan vormen. Het uit de voorverdamper 11 tredende damp-vloeistofmengsel wordt in de afscheider 17 gescheiden, waarbij de vloeistof onder invloed van de puntige rand 16 over de 20 gehele omtrek van de behandelingswand U verdeeld wordt.

De op en neer bewegende uitstrijkelementen 6 verdelen nu het voorgeconcentreerde produkt over de behandelingswand H, zoals dit in het reeds genoemde Zwitserse octrooischrift U82.161 resp. Amerikaanse octrooischrift 3.590.916 nader beschreven is. Langs 25 de behandelingswand k blijft het produkt voortdurend in ingrijping met de uitstrijkelementen 6, welke het produkt terugstuwen, dooreenmengen, opnieuw verdelen en omzetten. Op deze wijze wordt een dunne laag gevormd, en wordt verhinderd, dat het produkt ongecontroleerd naar onderen kan vloeien. Het gevormde concentraat komt 30 in de verzamelruimte 23 en kan via de uitlaatstomp 2k afgevoerd worden. Zoals met betrekking tot figuur 2 reeds toegelicht, wordt de behandelingswand h door het in de verwarmingsmantel 18 circulerende verwarmingsmedium verwarmd.

De bij de voor- en eindverdamping gescheiden gemakkelijk 35 vluchtige bestanddelen condenseren in de oppervlaktecondensor 25 en verzamelen zich als condensaat in de verzamelruimte 28, waar- 800 2 1 91 • . -5- vandaan zij via de uitlaatstomp 29 gescheiden van het concentraat af gevoerd kunnen worden.

In het beschreven dunnelaag-apparaat vindt dus allereerst een voorverwarming van het uitgangsprodukt plaats, dat vervolgens 5 aan een voorverdamping onderworpen wordt, waarna de eindverdamping plaatsvindt. De verdamping verloopt continu en meestal in een doorgang. De verblijfstijd van het produkt in het apparaat is kort en overrerhittingen worden vooral in de eindverdampingsfase vermeden. Door de op en neer bewegende uitstrijkelementen 6 wordt de 10 behandelingswand h schoon gehouden.

In figuur 3 is een verdere ontwikkeling van het dunnelaag-apparaat volgens figuur 1 en 2 getekend. Bij deze uitvoeringsvorm, is behalve de ten dele niet weergegeven constructiedelen van het apparaat volgens figuur 1 en 2 in het bovendeel 1a van het vat 1 15 een tweede condensatieruimte 3^ aanwezig, welke door een koelmantel 35 omgeven is. Het koelmedium wordt via een inlaatstomp 36 toegevoerd en verlaten de koelmantel 35 via een uitlaatstomp 37*

Het zich tegen de binnenwand van het bovenste deel 1a afzettende condensaat wordt in een.condensaatverzamelruimte 3Ö verzameld, 20 welke van een afvloeistomp 39 is voorzien.

De werking van het apparaaat volgens figuur 3, dat ge^ schikt is voor het scheiden van drie stoffen, stemt in hoofdzaak overeen met de reeds beschreven werking van de uitvoeringsvorm volgens figuur 1 en 2. De gemakkelijk vluchtige bestanddelen van het 25 uitgangsprodukt condenseren in de condens at ieruimte 3^·, waaruit deze als condensaat via de stomp 39 afgevoerd worden. De middelzware bestanddelen condenseren in de oppervlaktecondensor 25 en worden via de stomp 29 afgevoerd (figuur 1), terwijl het bij het verdampen achterblijvende concentraat in de concentraatverzamelruimte 23 ver-30 zameld en via de aansluitstomp 2k afgevoerd wordt (figuur 1)„.

Het in figuur 3 getekende apparaat is bijv. geschikt voor het hercirculeren van smeerolie, terwijl de uitvoeringsvorm volgens figuur 1 en 2 onder andere door het terugwinnen van oplosmiddel en het uitpersen van destillatieresten geschikt en ook als korte weg-35 verdamper gebruikt kan worden.

Zoals reeds opgemerkt, wordt de behandelingswand k door het mtenvlak van een cylinder gevormd, terwijl de werkzame kanten 6a van 800 2 1 91 -6- +1 f de uitstrijkelementen 6 langs het mantelvlak van een tweede cylinder lopen, welke coaxiaal ten opzichte van de eerste cylinder verloopt. Het is echter ook mogelijk de hehandelingswand k als mantelvlak van een hij voorkeur rechte kegel, resp. een kegelstomp uit 5 te voeren, waarbij in dit geval de werkzame kanten 6a van de uit-strijkelementen 6 langs het mantelvlak van een tweede coaxiale doelmatig eveneens rechte kegel, resp. kegelstomp verlopen. De heide kegels resp. kegelstompen kunnen dezelfde of verschillende tophoeken hebben, en naar onderen of naar boven wijder worden.

10 Bij een dergelijke conische uitvoeringsvorm van de he handelingswand H en het hehandelingsorgaan 5 kan door veranderen van het hehandelingsorgaan in hoogterichting de stand van de uitstrijkelementen 6 met betrekking tot de hehandelingswand k . worden veranderd, waardoor de breedte van de spleet tussen de werk- 15 zame kanten 6a en de hehandelingswand k en dus de dikte van de dunne laag gevarieerd en de verblijfstijd beïnvloed kan worden.

Bij de uitvoeringsvorm van dit type wordt nu bij een rechtlijnige beweging van het hehandelingsorgaan 5 de breedte van de spleet tussen de werkzame kanten 6a van de uitstrijkelementen 6 20 en de hehandelingswand voortdurend veranderd. Eet naar onderen zich verplaatsende materiaal moet dus door de afwisselend nauwe en wijder wordende spleet treden. Dit heeft een verhoging van de turbulentie in de dunne laag tot gevolg, waardoor het materiaal-en warmtetransport begunstigd wordt.

25 Wordt de hellingshoek van de door de. hehandelingswand U

gevormde kegelstomp anders gekozen,dan de hellingshoek van de kegelstomp, welke door de werkzame kanten 6a van de uitstrijkelementen 6 wordt bepaald, dan kan worden bereikt, dat de breedte van de werkzame spleet en dus de dikte van de dunne laag in de doorstroomrich-30 ting van het materiaal verandert.

Voorts is het mogelijk, in een zelfde vat 1 een aantal in-zetsels aan te brengen, elk uitgevoerd als het in figuur 1-3 weergegeven inzetsel en met een eigen hehandelingsorgaan 5 samenwerkt.

35 800 2 1 91

Claims (7)

1. 2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de voorverdampereenheid (11) tenminste éen buis (15) met een van onderen gelegen inlaat voor het uitgangsprodukt en een aan de bovenzijde liggende, in de behandelingsruimte (2) uitmondende uitlaat 15 heeft, welke door een door een verwarmingsmedium doorstroomde ver-warmings ruimt e (1 b-) heenloopt.
2. 3. Inrichting volgens conclusies 1-2, met het kenmerk, dat de voorverdampereenheid (11) door een tweede verwarmingsruimte (18) omgeven is, waarvan de buienwand de behandelingswand (h) 20 vormt. h. Inrichting volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat het behandelingsorgaan (5) door een condensor (25) omgeven is, waarvan de verzamelruimte (28) van de afvoer (2h) van het produkt gescheiden is. 25 5- Inrichting volgens conclusies 1-k, met het kenmerk, dat het boven het inzetsel (3) gelegen deel (1a) van het de behandelingsruimte (2) omgevende vat (1) als condensruimte (3^·) is uitgevoerd, waarvan de verzamelruimte (38) van de condensverzamelruimte (28) van de het behandelingsorgaan (25) omgevende condensor (25) 30 gescheiden is.
3. 6. Inrichting volgens conclusies 1-5, met het kenmerk, dat in de behandelingsruimte (2) een aantal elke behandelingswand (¼), welke met een behandelingsorgaan (5) samenwerkt, bezittend inzetsel (3) zijn aangebracht. 35 7· Inrichting volgens conclusies 1-6, met het kenmerk, dat de behandelingswand (U) door het mantelvlak van een cylinder, doelmatig een rechte cylinder, gevormd is. 800 2 1 91 -8-
4. 8. Inrichting volgens conclusies·/!-6, met het kenmerk, dat de behandelingswand door het mantelvlak van een fegl, bii voorkeur een rechte kegel, gevormd wordt._
5. 9. Inrichting volgens conclusie 7» met een behandelings- 5 orgaan met op onderlinge af-stand aangebrachte uitstrijkelementen met het kenmerk, dat de aan de behandelingswand {k) grenzende, werkzame kanten (6a) van de uitstrijkelementen (6) langs het mantelvlak van een cylinder lopen, welke coaxiaal met de eerste cylinder loopt.
6. 10. Inrichting volgens conclusie 8, met een behandelings- orgaan met een aantal op onderlinge afstand aangebrachte uitstrijk-elementen, met het kenmerk, dat de aan de behandelingswand (k) grenzende, werkzame kanten (6a) van de uitstrijkelementen (6) langs het mantelvlak van een tweede kegel verlopen, welke coaxiaal 15 aan de eerste kegel is.
7. 11. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de beide kegels dezelfde of verschillende tophoek hebben. 800 2 1 91