DE1102702B

DE1102702B - Method and device for evaporation of liquids in falling film evaporators in multiple effect

Info

Publication number: DE1102702B
Application number: DEW20761A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Joachim Wiegand; Dipl-Ing Fritz Hess
Original assignee: JOACHIM WIEGAND DR ING
Current assignee: JOACHIM WIEGAND DR ING
Priority date: 1957-03-11
Filing date: 1957-03-11
Publication date: 1961-03-23

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Eindampfung von Flüssigkeiten in Fallstromverdampfern im Mehrfacheffekt Bei der Eindampfung von Flüssigkeiten im Mehrfacheffekt muß jeweils die folgende Stufe den Brüden der vorhergehenden bei höherem Druck und höherer Temperatur arbeitenden Stufe als Heizdampf aufnehmein; um dies trotz des sich von Stufe zu Stufe infolge der abnehmenden Temperatur und zunehmenden Viskosität verschfechtern den Wärmedurchgange 5 zu ermöglichen, ist es üblich, die Heizflächen der einzelnen Verdampfkörper einer WIehrstufenverdampfanlage verschieden groß auszuführen dergestalt, daß die erste Stufe die kleinste, die letzte Stufe dagegen die größte Heizfläch,e erhält. Während nun aber eine Mehrstufenverdampfanlage sich bei der Verwendung von Röhrenverdampfkörpern üblicher Bauart (bei denen die Rohre mehr oder weniger mit zirkulierender Flüssigkeit gefüllt sind), ohne Schwiengkeit in der angegebenen Weise ausführen läßt, ist dies nicht der Fall, wenn nach dem Fallstromprinzip gearbeitet werden soll, wo die Flüssigkeit die Innenwände der Rohre nur als Film bedeckt. Da die Flüssigkeitsmenge von Stufe zu Stufe infolge der fortschreitenden Verdampfung abnimmt, sollten auch die Heizflächen von Stufe zu Stufe Meiner sein, um überall eine gleichmäßige und vollständige Bedeckung mit Flüssigkeit zu ermöglichen. Damit stehen sich zwei Forderungen gegenüber; d. h., wegen des sich verschlechternden Wärmedurchganges sind die nachgeschalteten Stufen mit größeren Heizflächen zu versehen, wegen der sich verringernden Flüssigkeitsmenge hingegen sollen die Heizflächen kleiner sein. Method and device for evaporation of liquids in falling film evaporators with multiple effects When evaporating liquids with multiple effects, each the following stage the vapors of the previous one at higher pressure and higher temperature working stage as heating steam take up; to do this in spite of the differing level too Level due to the decreasing temperature and increasing viscosity To enable the heat passages 5, it is common to use the heating surfaces of the individual Evaporator bodies of a multi-stage evaporation system are designed to be of different sizes in such a way that that the first stage is the smallest and the last stage is the largest, e receives. While a multi-stage evaporation system is now available when using Tubular evaporators of the usual design (in which the tubes are more or less with circulating liquid are filled), without difficulty in the specified manner can be carried out, this is not the case when working according to the downdraft principle should be where the liquid only covers the inner walls of the tubes as a film. There the amount of liquid from stage to stage as a result of the progressive evaporation decreases, the heating surfaces should also be mine from level to level, to everywhere to enable an even and complete coverage with liquid. In order to face two demands; d. i.e., because of the deteriorating Heat transfer, the downstream stages are to be provided with larger heating surfaces, because of the decreasing amount of liquid, however, the heating surfaces should be smaller be.

Gemäß vorliegender Erfindung wird dieses Problem dadurch gelöst, daß der von der jeweils vorhergebenden Verdampfstufe kommende Brüden dem Heizraum der nachgeschalteten, im Druck nächsttieferen Stufe nur zum Teil zugeführt wird, während der Rest zusammen mit der einzudampfenden Flüssigkeit durch die Heizrohre dieser nachgeschalteten Stufe geleitet wird. According to the present invention, this problem is solved by that the vapors coming from the respective previous evaporation stage enter the boiler room is only partially fed to the downstream, next lower level in printing, while the rest together with the liquid to be evaporated through the heating pipes this downstream stage is passed.

Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht darin, daß die Brüdenableitung aus dem Abscheider der jeweils vorgeschalteten Stufe sowohl an den Heizmantel der nachgeschalteten Stufe, als auch an die die Flüssigkeit aus der vorgeschalteten Stufe aufnehmende Entspannungskammer der nachgeschalteten Stufe angeschlossen ist. Zweckmäßig ist die Aufteilung des Brüdens aus der vorgeschalteten Stufe auf den Heizmantel und die Entspannungskammer der nachgeschalteten Stufe durch ein Drosselorgan regelbar. A device for performing this method consists in that the vapor discharge from the separator of the respective upstream stage both to the heating jacket of the downstream stage, as well as to the liquid from the upstream stage receiving expansion chamber of the downstream stage connected. It is useful to divide the brother from the upstream Stage on the heating jacket and the expansion chamber of the downstream stage a throttle body adjustable.

Die Zeichnung stellt beispielsweise eine zweistufige Fallstromverdampfanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. The drawing shows, for example, a two-stage falling film evaporator to carry out the method according to the invention.

Die einzudampfende Flüssigkeit wird dem die erste Verdampfstufe bildenden Verdampfkörper 1 durch die Leitung 1 überhitzt zugeführt. Sie entspannt sich in der Entspannungskammer 2 und verteilt sich auf die Heizrohre3, diese befinden sich in dem Heizmantel 4, dem durch den Stutzen 5 Heizdampf zugeführt wird. The liquid to be evaporated becomes that which forms the first evaporation stage Evaporator 1 through the Line 1 supplied overheated. She relaxes in the Expansion chamber 2 and is distributed over the heating pipes 3, these are located in the heating jacket 4, which is fed through the nozzle 5 heating steam.

Infolge der Heizwirkung verdampft ein Teil der Flüssigkeit und es tritt unten aus den Rohren ein Gemisch von Flüssigkeit und Brüden. Die Flüssigkeit wird mittels der Pumpe 7 abgesaugt und durch die Leitung 8 dem die zweite Stufe bildenden Verdampfkörper II zugeführt. Der Brüden verläßt den Abscheider durch die Leitung 9. Ein Teil des Brüdens tritt durch den Stutzen 10 in den Heizmantel 11, wo er die Heizrohre 12 beheizt. Der Rest des Brüdens wird durch die Leitung 13 der Entspannungskammer 14 zugeführt, wo er sich mit der aus der Leitung 8 austretenden Flüssigkeit mischt. Zur Begrenzung dieser Brüdenmenge dient ein festes oder einstellbares Drosselorgan 15.As a result of the heating effect, part of the liquid and it evaporates a mixture of liquid and vapor emerges from the bottom of the pipes. The liquid is sucked off by means of the pump 7 and the second stage through the line 8 forming evaporator II supplied. The vapor leaves the separator through the Line 9. Part of the vapor enters the heating jacket 11 through the nozzle 10, where it heats the heating tubes 12. The rest of the brother is through line 13 of the Expansion chamber 14 supplied, where it meets with the emerging from the line 8 Liquid mixes. A fixed or adjustable one is used to limit this amount of vapor Throttling device 15.

Das Gemisch von Flüssigkeit und Brüden strömt mit hoher Geschwindigkeit durch die Rohre 12, wobei ein weiterer Teil der Flüssigkeit verdampft. Es gelangt in den Abscheider 16, aus welchem das Konzentrat mittels der Pumpe 17 abgesaugt wird, während der Brüden durch die Leitung 18 zu dem nicht dargestellten Kondensator strömt.The mixture of liquid and vapor flows at high speed through the tubes 12, whereby a further part of the liquid evaporates. It gets into the separator 16, from which the concentrate is sucked off by means of the pump 17 is, while the vapor through line 18 to the condenser, not shown flows.

Die durch den beigemischten Brüden bewirkte hohe Geschwindigkeit in den Heizroh!ren 12 erzeugt eine sehr turbulente Flüss igkeitsbewegung und infolgedessen einen guten Wärmeiibergang selbst bei hochviskosen Flüssigkeiten. The high speed caused by the added vapors A very turbulent liquid movement is generated in the heating pipes 12 and as a result a good heat transfer even with highly viscous liquids.

Da andererseits durch den Abzug eines Teiles des Brüdens die als Heizdampf der zweiten Stufe dienende Brüdenmenge verringert ist, genügt eine verhältnismäßig kleine Heizfläche, um diesen Heizbrüden kondensieren zu können. Es ist also möglich, die zweite Stufe mit weniger Rohren als die erste auszuführen, was - wie oben erläutert - im Sinne einer vollständigen Bedeckung der Innenwände der Rohre mit Flüssigkeit notwendig ist. Das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren erlaubt wesentlich höhere Konzentrationen zu erreichen, als eine gewöhnliche Eindampfung im Mehrfacheffekt. Die Gefahr der Verkrustung der Rohre wird verringert und die Verdampfleistung je m2 Heizfläche durch die Verhesse rung des NTärmeüberganges erheblich gesteigert. Ein hesonderer Vorteil liegt darin, daß die einzudampfende Flüssigkeit nicht mit fremdem Dampf oder Gas in Berührung kommt, sondern nur mit ihren eigenen Brüden. On the other hand, as a result of the withdrawal of part of the brother Heating steam serving the second stage is reduced, a proportionately sufficient small heating surface to condense these heating vapors. So it is possible to carry out the second stage with fewer pipes than the first, which - as explained above - in the sense of a complete covering of the inner walls of the tubes with liquid necessary is. The described method according to the invention allows much higher Achieve concentrations than an ordinary multiple-effect evaporation. The risk of encrustation of the pipes is reduced and the evaporation capacity depending m2 of heating surface increased considerably through the improvement of the N heat transfer. A special advantage is that the liquid to be evaporated is not included comes into contact with foreign steam or gas, but only with their own vapors.

Das Verfahren kann sowohl bei zweistufigen wie auch bei drei- und mehrstufigen Eindampfungen angewandt werden. Dabei kann die Beimischung von Brüden auf die letzte Stufe beschränkt bleiben, jedoch auch auf beliebig viele der ersten Stufe folgende Stufen ausgedehnt werden. Die Anwendung des Verfahrens ist schließlich auch unabhängig davon, ob die Eindampfanlage direkt beheizt wird oder ob sie mit Dampfstrahlbrü denkompression ausgerüstet ist. The procedure can be used for two-stage as well as three-stage and multi-stage evaporation can be applied. The admixture of vapors remain limited to the last stage, but also to any number of the first Level can be extended to the following levels. The application of the procedure is final also regardless of whether the Evaporation plant is heated directly or whether it is with Steam jet vapor compression is equipped.

PATENTANSPR8CHE 1. Verfahren zur Eindampfung von Flüssigkeiten in Fallstromverdampfern im NIehrfacheffekt, dadurch gekennzeidhnet, daß der von der jeweils vorhergehenden Verdampfstufe kommende Brüden dem Heizraum der nachgeschalteten im Druck nächsttieferen Stufe nur zum Teil zugeführt wird, während der Rest zusammen mit der einzudampfenden Flüssigkeit durch die Heizrohre dieser nachgeschalteten Stufe geleitet wird. PATENT CLAIMS 1. Process for evaporation of liquids in Falling film evaporators with a multiple effect, characterized in that the The vapors coming from the previous evaporation stage are fed to the boiler room of the downstream in the printing next lower level is only partially fed, while the rest is combined with the liquid to be evaporated through the heating pipes downstream of this Stage is directed.

Claims

2. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized characterized in that the vapor discharge (9) from the Ahscheider (6) of the respective upstream Stage (I) both to the heating jacket (11) of the downstream stage (II) and to the expansion chamber receiving the liquid from the upstream stage (1) (14) of the downstream stage (11) is connected.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the division of the vapor from the upstream stage (1) on the heating jacket (11) and the expansion chamber (14) of the downstream stage (II) can be regulated by a throttle element (15).