DE62324C - Verfahren und Apparate zum Eindampfen von Lösungen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und den dazu gehörigen Apparat zum Eindampfen und Concentriren von Lösungen oder zum Abscheiden der festen Bestandteile aus denselben, wobei die Behandlung der Lösung unter hoher Temperatur vorgenommen wird, jedoch so schnell, dafs der von der Flüssigkeit zu lösende Stoff in keiner Weise von dieser, hohen Temperatur angegriffen wird.

Der zur Erläuterung dieses Verfahrens erforderliche Apparat ist auf den beiliegenden Zeichnungen zur Darstellung gebracht.

Es zeigt:

Fig. ι einen ,Verficalschnitt durch denselben in seiner einfachsten Gestalt,

Fig. 2 die Oberansicht desselben.

Fig. 3 ist ein Verticalschnitt durch denselben in ausgebildeterer Form,

Fig. 4 ein Grundrifs des letzteren und

Fig. 5 ein Horizontalschnitt durch denselben nach B-B der Fig. 3.

Fig. 6 zeigt einen Verticalschnitt durch den Apparat in veränderter Gestalt,

Fig. 7 einen Querschnitt durch denselben.

Fig. 8 ist ein Verticalschnitt durch den Apparat in seiner geeigneten Gestalt und

Fig. 9 ein Querschnitt durch die linksseitige Heizkammer.

In den Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 ein an seinem oberen Ende geschlossenes Rohr, das an seinem unteren Ende mit dem Rohr 2 in Verbindung steht, durch welch letzteres die erwärmte Lösung gezwungen wird, in dem Rohr ι aufzusteigen und durch die feinen Durchbohrungen 7 an dessen oberem Ende in Form dünner Strahlen, deren Druck ringsherum von der herunterhängenden Wand 9 beschränkt wird, auszufliefsen. Das Rohr 1 umgiebt eine Kammer oder ein Rohr 3 wasserdicht, durch welches überhitzter Dampf oder eine andere erwärmende Flüssigkeit von hoher Temperatur vermittels der Rohre 5 und 6 strömt und Rohr nebst dessen Inhalt allmälig über die normale Siedetemperatur des letzteren erwärmt.

Den ganzen bisher beschriebenen Apparat in seiner vollen Höhe umgiebt ein Mantel 10, der einen ringförmigen Raum 11 von gröfserem Durchmesser als die Abtheilung 9 einschliefst. Durch diesen Mantel wird vermittels der Rohre 16 und 17 überhitzter Dampf geleitet, so dafs die Temperatur des von ihm eingeschlossenen Raumes über der des Siedepunktes der Lösung steht. . ;

Am unteren Ende des cylindrischen Raumes innerhalb des Dampfmantels 10 ist ein konischer bezw. geneigt liegender Boden angeordnet, von wo durch Rohr 12 oder auf andere Art Flüssigkeit abgezogen oder körnige Bestandtheile entfernt werden können, ohne ein nennenswerlhes Luftquantum eintreten zu lassen.

Am unteren Ende des Rohres 1 nahe dem Verbindungspunkt mit Rohr 2 ist ein Rohr 13 angeordnet, durch welches hoch erhitzte Luft oder Gas unter Druck eingelassen wird, um die Lösung damit zu sättigen und sie elastischer zu machen, als sie durch die Expansion des eigenen Dampfes sein würde.

Die hoch erhitzte Lösung strömt an dem oberen Ende des Rohres ι aus, wird innerhalb des Raumes 9 nach Ansicht des Erfinders in Atome zerstäubt und fällt in die vom Mantel 10 umschlossene Kammer 11 hinunter, wo sich die so zerstäubte Flüssigkeit bei der hohen Temperatur des Lösungsmittels ganz oder theilweise verflüchtigt und die Lösung in mehr oder minder fester Form sich absetzt, oder der Stoff in gekörntem Zustande zurückbleibt, je nach der Schnelligkeit der das Rohr 1 durchströmenden Lösung und der Höhe der in dem Raum 11 herrschenden Temperatur.

Bezüglich der Fig. 3, 4 und 5 stellt 21 einen äufseren Mantel dar, welcher den erhitzenden Theil des Apparates, nämlich die Kammer 22, umgiebt. In letzterer· befindet sich ein starker Mantel 23 und innerhalb desselben das Rohr 24, welches erwärmt und auf hoher Temperatur gehalten werden soll.

Der Dampf wird dem Dampfmantel 23 vermittels des Rohres 47 zugeführt und entweicht durch das Rohr 46. Innerhalb des Rohres 24 ist ein kleineres Rohr 25 angeordnet, und der zwischen beiden verbleibende Raum 26 befindet sich beständig in sehr hoher Temperatur.

Das Rohr 25 umschliefst ein Rohr 27 und wird mit überhitztem Dampf gespeist, so dafs es das Rohr 27 unter sehr hoher Temperatur hält.

Innerhalb des Rohres 27 ist ein anderes Rohr 28, so dafs ein ringförmiger Räum 29 zwischen beiden übrig bleibt, durch welchen die einzudickende Lösung getrieben wird, welche durch ein mittels Knie 31 an dem unteren Ende des Rohres 27 angeschlossenes Rohr 30 zugeführt wird. Der Zuflufs des überhitzten Dampfes nach Rohr 28 geschieht durch ein Rohr 40 vom Dampfmantel 23 aus an dem oberen Ende des Rohres, der Abflufs an dem unteren Ende des Rohres 28 und der Zuflufs von überhitztem Dampf nach dem Raum innerhalb des Rohres 25, welches das Rohr 27 umgiebt, mittels Rohres 49 von dem Mantel 23 aus. Der Dampf tritt unten am Rohr 25 aus, so dafs der Syrup auf seinem Wege in dem dünnen, ringförmigen Raum zwischen den Rohren 27 und 28 beständig erhitzt wird. Wegen des geringen, in einem solchen engen Raum enthaltenen Volumens wird die dünne, enge Säule der Lösung auf dieser Temperatur nur kurze Zeit erhalten.

In das Rohr 30, welches die Lösung zuführt, ist ein Rohr 34 eingesetzt, welches beständig heifse Luft oder Gas von dem Ueberhitzer 35 aus zuführt. Letzterer besteht aus einem äufseren Rohr 35^a, das fortwährend mit überhitztem Dampf gespeist wird, und einem inneren Rohr 35^b, durch welches Luft oder Gas vermittels einer Pumpe oder anderen Druckvorrichtung getrieben wird, und in welchem aufserdem ein Kern 3 5 ° angeordnet ist, um die Luft von der Mitte des Rohres fernzuhalten und eine innige Berührung der Luft des Rohres 35^a herbeizuführen.

Ein Wärmemesser 36 ist an der Verbindungsstelle der Rohre 35^a und 34 angebracht, der die Temperatur der zusammengedrückten Luft genau anzeigt.

Es ist ersichtlich, dafs die dünne Säule der in dem Rohr 27 befindlichen Lösung, welche das Rohr 28 umgiebt, nicht nur mit der Lösung selbst, sondern auch mit heifser Luft oder zusammengedrückten Gasen gefüllt ist. Diese Lösung- steigt nach dem oberen Theil des Rohres 27, wo sie durch die kleinen Oeffnungen 37 in dünnen Strahlen in die von einem Netz 43 umgebene Kammer 45 entweicht, um eine zu weite Zerstreuung der Strahlen zu verhindern. Die.Kammer 45 ist ferner von einem Mantel 41 umgeben, um Verluste an Wärme durch Ausstrahlung zu verhindern.

An dem oberen Theil des Mantels 41 ist eine Linie 42 angeordnet, durch welche die Strahlen bei ihrem Eintritt in die Kammer 45 innerhalb des Mantels 41 beobachtet werden können; über der Kammer befindet sich ein Rauchrohr 44 für den Abzug des Dampfes, der daraus aufsteigt.

Die Syrupstrahlen breiten sich wegen der Expansivgewalt des Wasserdampfes, welcher beim Nachlassen des Druckes frei wird, in der vom Netz 34 umgebenen Kammer aus und fallen die festen Bestandteile mit Theilen wässerigen Dampfes nieder. Wenn das Verfahren lange genug dauert, um alles Wasser und Dampf auszuscheiden, erreichen sie in Form ganz kleiner Krystalle den Boden; wird sehr schnell gearbeitet, so setzt sich eine .stark eingedickte Syruplösung am Boden ab und wird durch den Kanal 45 ^s zum Gebrauch abgezogen.

Wegen der äufserst dünnen gefüllten Rohre und der Schnelligkeit des Durchganges in diesen Rohren werden die Zuckerlösungen nur kurze Zeit der heifsen Luft bezw. dem Gas ausgesetzt, und die augenblickliche Verflüchtigung des Wassers bei der Berührung mit der heifsen Atmosphäre innerhalb des Siebmantels 43 und in dem darunter liegenden Raum 26 währt zu kurze Zeit, als dafs irgend eine Veränderung oder Oxydation des in der Lösung befindlichen Stoffes stattfinden könnte.

Dieses Verfahren kann auch ohne die Einführung von Luft und Gas durch die Rohre 34 und 31 vorgenommen werden, geht dann aber nicht so schnell vor sich.

Um ein Durchsickern durch die Verbindungsstellen wegen der Unterschiede in der Ausdehnung der verschiedenen Theile der Rohre zu verhindern, werden elastische Abtheilungen in den Rohren oder federnde Rohre ange-

wendet, wie sie bei 48, Fig. 3, dargestellt sind, welche sich den Veränderungen in der Form und den Verhältnissen der Rohre je nach der in denselben herrschenden Temperatur anpassen.

In den Fig. 6 und 7 ist eine Anordnung dargestellt, um die über ihren Siedepunkt erhitzte Flüssigkeit auf mechanischem Wege umzurühren. Diese Anordnung besteht aus dem äufseren, ringförmigen Heizmantel 10, der mit den Röhren 16,17 ^unc^ dem Abialsrohr 12 versehen ist, und dem inneren Dampfmantel 3 mit den Röhren 5 und 6. Dieser innere Dampfmantel birgt zwei Rohre 50 mit heifser Flüssigkeit und Dampf, die an ihren gegenüberliegenden Seiten durch Bogenstücke verbunden sind.

Gegenüber diesen Bogenstücken sind Schaufelräder 51 angeordnet, deren eines den Antrieb besorgt. Ueber beide Räder läuft der ganzen Länge der Rohre 50 nach eine Kette 52, die mit Schaufeln oder Rührlöffeln 53 versehen ist.

54 ist ein Zuflufsrohr für die Flüssigkeit nach dem· unteren Bogenstück. Das obere Bogenstück ist von der herabhängenden Wand 9 umgeben, die zwischen den Dampfmänteln 10 und 13 liegt und mit den Durchbohrungen 7 versehen ist. Die einzudickende Flüssigkeit wird durch das Zuflufsrohr 54 eingetrieben und in den erwähnten Rohren erhitzt, während die Schaufeln 53 des Rührapparates der Länge nach durchgehen und die auf hoher Temperatur befindliche Flüssigkeit umrühren, so lange sie sich unter Druck befindet. Die Flüssigkeit strömt dann als feiner Regen durch die Oeffnungen 7 gegen die Wand 9, wie bereits vorher beschrieben.

In den Fig. 8 und 9 ist die am geeignetsten befundene Vorrichtung dargestellt; sie besteht aus zwei verticalen Heizröhren α und b. Ersteres besitzt an seinem Boden ein Rohr c für die Zulassung des überhitzten Dampfes, während letzteres von dem oberen Ende des Raumes a durch Rohr d damit versorgt wird, das beide Räume oder Kammern an ihrer Oberseite verbindet. Beide Kammern sind mit angemessenen Auslässen für das Condensationswasser versehen. Oberhalb des Raumes b ist eine Kammer e angeordnet, die einen seitlichen Auslafs und einen konischen Boden besitzt, der in eine Schnecke f ausläuft, die sich der Länge nach durch den Raum b erstreckt und mit einem passenden Abflufsrohr versehen ist. Je mehr die Schnecke sich nach unten erstreckt, desto mehr nimmt der Durchmesser des sie bildenden Rohres ab.

Durch die Mitte des Raumes α geht eine Heizkammer 27, in welcher die Flüssigkeit auf die erforderliche Temperatur gebracht wird, und reicht hinüber und hinunter in die Kammer e. Hier endigt die Heizkammer 27 gegenüber dem konischen Boden der Kammer e und ist hier" mit einer Zerstäubungsvorrichtung g versehen, welche die hoch erhitzte, einzudickende Flüssigkeit gegen die Wände des Konus fein zertheilt.

In der Mitte der Kammer 27 ist ein Heizkern h mit einem Dampfrohr i angeordnet, das in das obere Ende desselben Dampf entströmen läfst. Mit j ist ein Zuflufsrohr für die Flüssigkeit nach der Kammer 27 bezeichnet, in welche aufserdem ein Dampfzuführungsrohr i¹ mündet.

Der überhitzte Dampf tritt durch Rohr c in den Raum a, erhitzt denselben und strömt durch das Verbindungsrohr d in den Raum b, den er ebenfalls auf eine hohe Temperatur bringt. Die einzudickende warme Flüssigkeit wird durch Rohr/ in die Heizkammer 27 eingeführt und durch Rohr i^l heifse Luft oder Dampf, um sie geschmeidig zu erhalten, hinzugeleitet. In dieser Heizkammer steigt die Flüssigkeit, welche durch das unten einmündende Rohr j eine drehende oder wirbelnde Bewegung empfängt, in dünner Schicht empor und wird von dem innen befindlichen Heizkern h und von dem in dem Raum α befindlichen überhitzten Dampf auf eine sehr hohe Temperatur gebracht, mit welcher sie am Ende der Heizkammer 27 in die Kammer e tritt und durch die Zerstäubungsvorrichtung g fein vertheilt gegen die konischen Wände der Kammer e geschleudert wird. Hier verflüchtigt sich der in die Kammer 27 eingeführte überhitzte Dampf und entweicht durch den seitlichen Auslafs der Kammer e, während die schweren festen Bestandteile durch die Schnecke f in dem hoch erwärmten Raum b niederfliefsen und darin weiter verdampfen, indem der sich verkleinernde Durchmesser der Schnecke die Lösung länger zurückhält, welche am unteren Ende der Schnecke abgezogen wird.

Die Erfindung kann sehr vortheilhaft verwendet werden, um Milch zu condensiren. In diesem Falle mufs der Hauptverdampfraum, in welchen die hoch erhitzte Milch gespritzt wird, mit einer Reihe senkrechter, sich drehender Kratzfedern versehen werden, welche die schweren Stoffe von den Wänden der Kammer schaben und sie nach unten scharfen. Für die Uebertragung dieser Bewegung auf die Kratzfedern müssen geeignete Einrichtungen vorgesehen sein.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   ϊ. Ein Verfahren zum Eindampfen von Lösungen, dadurch gekennzeichnet, dafs man sie in dünnen Schichten unter Druck einer hohen Temperatur aussetzt und dann in hoch erhitzte Räume einströmen läfst, wo sich die wässerigenBestandtheile verflüchtigen und die festen niederschlagen.

   Zur Ausführung des in Anspruch i. gekennzeichneten Verfahrens ein Apparat, der aus einem stark erhitzbaren, von einem seitlichen Dampfmantel ι ο umgebenen, unten konisch und oben abgeschlossenen Raum 11 besteht, in welchem in der Mitte ein enges, von einem mit überhitztem Dampf zu beschickenden Rohr 3 umgebenes, an seinem oberen Ende mit Oeffnungen 7 versehenes Rohr ι angeordnet ist, durch welches die Flüssigkeit unter Luft- oder Gasdruck getrieben wird und in dünnen, von der Wand 9 begrenzten Strahlen in den von dem Dampfmantel 10 hoch erwärmten Raum 11 in kleinen Krystallen oder stark eingedickt niederfällt (Fig. 1 und 2).
   Bei dem unter 2. gekennzeichneten Apparat die Anordnung von Schaufelrädern 51 in dem die über ihren Siedepunkt erhitzte Flüssigkeit führenden Rohr 50, über welche eine mit Schaufeln 53 versehene Kette 52 zur mechanischen Umrührung der Flüssigkeit läuft.

   Bei dem unter 2. gekennzeichneten Apparat die Ueberführung der stark erhitzten Flüssigkeit in einen unten konisch zulaufenden, mit einem seitlichen Dampfauslafs versehenen und in eine Schnecke/endigenden Raum e, gegen welchen Konus die Flüssigkeit strahlenförmig austritt, wobei sich der Dampf verflüchtigt und die Lösung aus der allmälig enger werdenden, von dem Dampfmantel b, der mit dem Dampfmantel a in Verbindung steht, umgebenen Schnecke/ in kleinen Krystallen oder stark eingedickt abgezogen wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.