DE102006012277A1

DE102006012277A1 - Vorrichtung für die Destillation von Flüssigkeitsgemischen, Lösungen, Dispersionen und/oder anderen Destillationsflüssigkeiten

Info

Publication number: DE102006012277A1
Application number: DE200610012277
Authority: DE
Inventors: Heinz Eichholz
Original assignee: SOLAR und VAKUUM TECHNOLOGIE (SVT) AG; SOLAR und VAKUUM TECHNOLOGIE S
Current assignee: SOLAR und VAKUUM TECHNOLOGIE (SVT) AG; SOLAR und VAKUUM TECHNOLOGIE S
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2007-09-20

Abstract

Vorrichtung für die Destillation von Destillationsflüssigkeiten, umfassend - einen Unterdruckbehälter (1), - einen in den Unterdruckbehälter (1) eingebauten Platten-Wärmetauscher (3), - eine Destillationsflüssigkeit-Steigleitung (17), die in einem Sumpf (16) beginnt und oberhalb des Platten-Wärmetauschers (3) endet, - ein oberhalb des Hohlplatten-Wärmetauschers angeordnetes Exhaustor-Gebläse (30), mit dem aus dem Hohlplatten-Wärmetauscher aufsteigender Dampf aufnehmbar und den Innenräumen der Hohlplatten des Wärmetauschers zuführbar ist, - eine an einen Flüssigkeitssammelbereich des Hohlplatten-Wärmetauschers angeschlossene Abzugspumpe (13). Die Steigleitung (17) ist mit einer Fördervorrichtung (17, 18) ausgestattet. Am oberen Ende der Steigleitung (17) ist ein Rotationszerstäuber (24) angeordnet, mit dem die geförderte Destillationsflüssigkeit zerstäubbar ist und in zerstäubter Form dem Wärmetauscher aufgebbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Destillation von Flüssigkeitsgemischen, Lösungen, Dispersionen und/oder anderen Destillationsflüssigkeiten, umfassend

– einen Unterdruckbehälter,
– einen in den Unterdruckbehälter eingebauten, nach oben offenen Platten-Wärmetauscher aus Hohlplatten, an dessen Platten-Außenwänden die Destillationsflüssigkeit wenigstens teilweise zum Verdampfen gebracht werden kann,
– einen sich am Boden des Unterdruckbehälters befindenden Sumpf, in dem sich im Betrieb der Vorrichtung die Destillationsflüssigkeit befindet und sammelt,
– eine Destillationsflüssigkeit-Steigleitung, die im Sumpf beginnt und oberhalb des Hohlplatten-Wärmetauschers endet,
– ein oberhalb des Hohlplatten-Wärmetauschers an geordnetes Exhaustor-Gebläse, mit dem aus dem Hohlplatten-Wärmetauscher aufsteigender Dampf aufnehmbar und den Innenräumen der Hohlplatten des Wärmetauschers zuführbar ist, und
– eine an einen Flüssigkeitssammelbereich des Hohlplatten-Wärmetauschers angeschlossene Abzugspumpe.

Eine solche Vorrichtung ist aus der Schrift DE 102 02 026 C1 bekannt. Die Teile des vorzitierten Oberbegriffs finden sich bei dieser Vorrichtung, bei der außer dem Unterdruckbehälter mindestens ein Flüssigkeits-Zwischenspeicherbehälter vorhanden ist und der Zwischenspeicherbehälter einen Flüssigkeitsauslass aufweist, der in den oberen Bereich des Unterdruckbehälters führt, wobei der Zwischenspeicherbehälter mit einem Belüftungsventil versehen ist.

Es stellt sich die Aufgabe, das relativ komplizierte Fördersystem für die Destillationsflüssigkeit, wie sie aus der vorgenannten Patentschrift bekannt ist, durch ein einfacheres und wirkungsvolleres System zu ersetzen, ohne dass der Vorteil der vorgenannten Erfindung verlassen wird, eine Vakuum-Destillationseinrichtung zu schaffen, die im Wesentlichen ohne zusätzlich zuzuführende Wärmeenergie arbeitet.

Diese Aufgabe wird durch eine Destillationsvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der die Steigleitung mit einer Fördervorrichtung ausgestattet ist und bei der im Bereich des oberen Ende der Steigleitung ein Rotationszerstäuber angeordnet ist, mit dem die durch die Steigleitung nach oben geförderte Destillationsflüssigkeit zerstäubbar ist und in zerstäubter Form dem Wärmetauscher aufgebbar ist.

Vorzugsweise ist die Steigleitung mit einer wendelartigen Fördervorrichtung, beispielsweise Förderschnecke oder Förderspirale, bestückt, die motorisch, vorzugsweise durch einen Elektromotor, antreibbar ist.

Die wendelartige Fördervorrichtung kann mit dem Rotationszerstäuber direkt oder über ein Getriebe gekoppelt sein, so dass feste Verhältnisse zwischen den jeweiligen Drehgeschwindigkeiten einstellbar sind. Die Umdrehungszahl der Fördervorrichtung wird entsprechend der Viskosität der Destillationsflüssigkeit eingestellt. Eine typische Umdrehungszahl für die Fördervorrichtung und den Rotationszerstäuber liegt etwa zwischen 1000 bis 1800 Umdrehungen/Minute.

Der Antriebsmotor für den gemeinsamen Antrieb von Fördervorrichtung und Rotationszerstäuber befindet sich vorzugsweise innerhalb des Unterdruckbehälters, um seine Abwärme für die Destillation ausnutzen zu können. Der Antriebsmotor für die Fördervorrichtung und/oder den Rotationszerstäuber ist vorzugsweise ein wassergekühlter Elektromotor. Die Leistung und die Drehgeschwindigkeit des jeweiligen Antriebsmotors der Fördervorrichtung und/oder des Rotationszerstäubers sind vorzugsweise steuerbar.

Die Zerstäubung und Zerschlagung der Flüssigkeit in kleine Teilchen kann durch verschiedene Anordnungen des Rotationszerstäubers geschehen. Beispielsweise kann der Rotationszerstäuber aus einer Zerstäuberscheibe mit aufgesetzten, radial zum Drehzentrum ausgerichteten Stegen bestehen.

Innerhalb des Unterdruckbehälters kann eine im Wesentlichen horizontale Plattform angeordnet sein, auf der der Antriebsmotor steht und an deren Unterseite das Steigrohr hängt.

Der Ausgang des Exhaustor-Gebläses ist über eine Dampf-Verteilerhaube an die Anordnung der Wärmetauscher-Platten angeschlossen, um eine gleichmäßige Verteilung des Dampfes zu ermöglichen.

Weitere Unteransprüche werden anhand der Beschreibung der Figuren der Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:
1 zeigt eine Vorrichtung zur Destillation von Flüssigkeiten in einer ersten Ausführungsform;
2 zeigt in Draufsicht einen Platten-Wärmetauscher, der in eine Vorrichtung gemäß 1 eingebaut ist;
3 zeigt ein Detail des Platten-Wärmetauschers gemäß 2;
4 eine schematisierte Seitenansicht des Unterdruckbehälters mit einer Dampfkühlung;
5 Details einer speziellen Schwimmkörper-Ventilsteuerung;
6 eine Schemazeichnung der Destillationsvorrichtung mit einem Abführrohr.
1 zeigt eine Vorrichtung zur Destillation von Flüssigkeitsgemischen, Lösungen, Dispersionen, dünnflüssigen Abwässern und ähnlichen Destillationsflüssigkeiten.
Ein im Schnitt dargestellter Unterdruckbehälter 1, der zu der vorgenannten Vorrichtung gehört, enthält einige der wesentlichen Elemente dieser Vorrichtung. Der Unterdruckbehälter 1 ist ein auf drei Ständern 2 stehender Kessel, der aus wenigstens zwei Segmenten in an sich bekannter Art hergestellt ist. Um die Zugänglichkeit zu ermöglichen, ist sowohl ein abnehmbarer Deckel als auch eine seitliche Zugangsöffnung (nicht dargestellt) vorgesehen. Es kann auch eine Konstruktion gewählt werden, bei der der Kessel unten mit einem Boden über Schrauben oder Schnellspannern demontierbar zusammengeklemmt ist. Das Oberteil des Kessels mit dem Deckel kann damit leicht gelöst werden. Reinigung und Kontrolle sind durch den leichten Zugang vereinfacht.
Das Konstruktionsprinzip geht davon aus, dass Wärmetauscher, Gebläse und Sprühvorrichtung, die im Folgenden beschrieben werden, ausgehend von einer Stützkonstruktion, die sich am Kesselboden 15 befindet, aufgestellt sind. Demnach werden alle Zuleitungen zu diesen Elementen und zum Behälter durch den Kesselboden geführt.
Über dem Boden 15 des Unterdruckbehälters 1 steht bis etwa zu einem Niveau N die Destillationsflüssigkeit und bildet einen Sumpf 16. In diesen Bereich kann erforderlichenfalls weitere Destillationsflüssigkeit eingeleitet werden. Es kann auch eine Erwärmungsvorrichtung, zum Beispiel eine Heizschlange (nicht dargestellt) eingebaut sein, die allerdings nicht bei allen Destillationsflüssigkeiten geeignet ist.
In den Unterdruckbehälter 1 ist ein Platten-Wärmetauscher 3 eingebaut, der im Wesentlichen ein quaderförmiges Ge bilde darstellt, das zahlreiche, parallel und vertikal gestellte, als Hohlkörper gestaltete Wärmetauscher-Platten 4, 5 umfasst. Die 2 und 3 lassen eine solche Anordnung erkennen, wobei in 2 eine Draufsicht und in 3 eine perspektivische Seitenansicht gewählt worden ist.
Die einzelnen Wärmetauscher-Platten 4, 5 bestehen aus 0,2 bis 2 mm dicken Aluminium- oder Edelstahl-Platten, von denen jeweils ein Paar die Hauptseiten eines Hohlkörpers bildet. Die Hohlkörper sind durch senkrecht verlaufende Zwischenwände 6 versteift, so dass Flüssigkeit von oben nach unten durchrieseln kann, wobei gleichzeitig Dampf entgegen der Schwerkraftrichtung nach oben steigen kann. während die Schmalseiten 8 der Wärmetauscher-Platten 4, 5 seitlich verschlossen sind, sind die Zwischenräume 9 zwischen den Platten 4, 5 seitlich offen, so dass hier ein heißes Gas eingeblasen werden kann.
Die Wärmetauscher-Platten 4, 5 sind in vertikalen Ebenen parallel zueinander in jeweils gleichen Abständen angeordnet, wobei Abstandselemente 7 vorgesehen sind, die die entsprechenden Abstände erzeugen. Die Abstandselemente 7 bestehen aus einem wärmebeständigen Polymer-Material und wirken gleichzeitig als federnde Zwischenglieder, die Temperaturausdehnungen und Zusammenziehungen der Metallteile ausgleichen können. Anstelle von zusätzlichen Abstandselementen können auch Sicken oder Rippen aus dem Material der Platten die Abstandselemente bilden.
Vom Kopf des Wärmetauschers 3 wird zerstäubte Destillationsflüssigkeit an die Platten-Innenwände geführt und dort teilweise zum Verdampfen gebracht, das heißt, ein Teil der Flüssigkeit verdampft und der Rest sickert als Kondensat wieder in den Flüssigkeitssumpf 16 zurück.
In die seitlich offenen Zwischenräume 9 zwischen den Wärmetauscher-Platten 4, 5 kann heißer Dampf eintreten. Der heiße Dampf kann sich dabei bis unter den Taupunkt abkühlen und teilweise kondensieren und an den Wärmetauscher-Platten 4, 5 nach unten ablaufen. Das gebildete Kondensat, das zum Boden des Platten-Wärmetauschers fließt, wird dort in einer Rinne 10 mit einem Aufnahmebereich 11 aufgefangen. Dort wird es über eine Pumpe 13 abgesaugt. Es handelt sich hierbei um eine reine Flüssigkeit, das heißt praktisch destilliertes Wasser.
Vom Aufnahmebereich 11 fließt das Kondensat zu einer Sammelleitung 38 und wird über eine vakuumdichte Leitungsdurchführung bis zur Pumpe 13 gefördert und zu einer Auslassleitung 14 verbracht.
Bei der Pumpe 13 handelt es sich um eine unempfindliche, vielseitig verwendbare Vakuumpumpe, die außerhalb des Behälters stationiert ist. Die Pumpe 13 ist im Ausführungsbeispiel eine Flüssigkeitsringpumpe, die auch Kondensat abpumpen kann.
In den Sumpf 16 hinein ragt von oben eine vertikal angeordnete Destillationsflüssigkeits-Steigleitung 17, die mit einer Förderschnecke 18 auf ihrer ganzen Länge bestückt ist. Das untere, offene Ende der Steigleitung 17 ist mit einer Schlitzanordnung oder mit einem Sieb 37 versehen, so dass grobe Fremdkörper nicht aufgenommen werden können.
Am oberen Ende 17' der Steigleitung 17 ist eine Tragkonstruktion für eine horizontale Plattform 20 angebracht, die eine gerundete Form hat. Auf diese Plattform 20 ist ein hermetisch geschlossener Antriebsmotor 21 gestellt, dessen vertikal nach unten zeigende Abtriebswelle 22 die Förderschnecke 18 und eine rotierende Zerstäuberscheibe 24 gleichzeitig mit derselben Umdrehungszahl antreibt. Die Umdrehungszahl liegt in der Größenordnung 1000 bis 1800 Umdrehungen/Minute.
Die beiden Elemente Förderschnecke 18 und Zerstäuberscheibe 24 können über ein Getriebe auch mit unterschiedlichen Umdrehungszahlen betrieben werden. Bei einer solchen Ausführungsform ist um die Antriebswelle 22 eine zweite Hohlwelle 23 konzentrisch angeordnet, die mit größerer Umdrehungsgeschwindigkeit eine Zerstäuberscheibe 24 antreibt.
Die Zerstäuberscheibe 24 ist mit aufgesetzten, nach unten zeigenden Stegen 25, die radial zum Zentrum der Zerstäuberscheibe zeigen und damit eine Art Zellenrad bilden, versehen. Beide Wellen 22 und 23 sind durch eine Öffnung im Zentrum der horizontalen Plattform 20 hindurch geführt.
Die einen Rotationszerstäuber bildende Zerstäuberscheibe 24 nimmt die aus der oberen Öffnung 17'' der Steigleitung 17 kommende Destillationsflüssigkeit auf und verspritzt und versprüht sie derart, dass ein Nebel 27 unterhalb der Zerstäuberscheibe 24 gebildet wird. Um den von der Zerstäuberscheibe 24 stammenden Nebel aus Destillationsflüssigkeit nicht außerhalb des oberen Einlassbereichs des Wärmetauschers 3 gelangen zu lassen, ist auf die Obersei te des Wärmetauschers 3 ein Kragen 26 gesetzt, der den Kopf 28 des Wärmetauschers umfasst und eine Ausbreitung des Nebels verhindert.
Oberhalb der Plattform 20, das heißt im oberen Bereich des Unterdruckbehälters 1, ist ein Exhaustor-Gebläse 30 angeordnet. Das Exhaustor-Gebläse 30 hat zum einen eine ansaugende Funktion. Die aus dem Wärmetauscher 3 aufsteigenden Dämpfe und Gase werden angesaugt. Die außerdem vorhandene Gebläsefunktion des Exhaustor-Gebläses 30 verdichtet die gesammelten Gase und Dämpfe und bläst sie in den Innenraum des Wärmetauschers 3 über eine Verteilerhaube 31, die auf einer Seite des Wärmetauschers 3 aufgesetzt ist. Die durch Druckerhöhung und Reibung auf eine hohe Temperatur gebrachten, relativ heißen Gase durchströmen anschließend die Wärmetauscherplatten 4, 5, wobei es zu einem Wärmeaustausch mit den von oben nachfließenden, versprühten Flüssigkeitsmengen kommt.
4 zeigt eine schematisierte Seitenansicht des Unterdruckbehälters 1 mit dem im Kopf angeordneten Exhaustor-Gebläse 30. Von außen wird eine Wasserleitung 40 durch einen Filter 41 herangeführt, die in einer Sprühdüse 42 endet. Das Wasser kann dem Kondensatablauf hinter der Vakuumpumpe 13 entnommen werden.
Ein feiner Sprühnebel tritt aus einer Mündung 42 in das Gehäuse 43 aufgrund des Unterdrucks ein und ist auf das Gebläserad hin gerichtet. Er sorgt für eine Abkühlung der Dämpfe. Insbesondere bei Beginn eines Destillationszyklus kann sich ein Dampfstau bilden, bis die eigentliche Kondensation beginnt. Die Verwirbelung der Gase im Gebläsegehäuse 43 führt zu einer unerwünscht großen Erhitzung, die durch das eingeblasene zerteilte Wasser unter eine gewünschte Temperatur abgesenkt werden kann.
Die 1 und 5 zeigen weiterhin eine spezielle Lösung für den Flüssigkeitseinlass 60 mit Schwimmerkugel 65 und Schwimmerventil 61 für einen Unterdruckbehälter 1, in dem ein hoher Unterdruck herrscht. Der Flüssigkeitseinlass 60 hat einen Aufbau wie in 5 dargestellt. Eine Stange 63 gleitet in der Öffnung eines Ringes 64 und trägt an ihrem oberen Ende die Schwimmerkugel 65. Die Stange 63 trägt an ihrem gegenüberliegenden Ende einen O-Ring 66 aus elastomerem Material auf einer Ringplatte 67, der gegen eine Öffnung andrückt, die geschlossen werden soll. Das Steigen der Schwimmerkugel 65 über ein bestimmtes Niveau N mit der Flüssigkeit schließt das Ventil 61.
Funktionsbeschreibung:
Die Pumpe 13 wird in Gang gesetzt und der Unterdruckbehälter 1 nach und nach auf einen Unterdruck gebracht. Das Schwimmerventil 61 ist dabei offen. Über den Einlassstutzen 62 wird der Unterdruckbehälter 1 an einen Vorratsbehälter für Destillationsflüssigkeit (nicht dargestellt) angeschlossen.
Da der Druck im Innenraum des Unterdruckbehälters 1 geringer als der Druck im Außenraum mit Atmosphärendruck ist, wird unter Atmosphärendruck durch den Flüssigkeitseinlass 60 Destillationsflüssigkeit in den Unterdruckbehälter 1 eingedrückt, bis der Sumpf 16 bis zum Niveau N gefüllt ist. Das Ventil 61 mit der Schwimmerkugel 65 regelt die Höhe der Befüllung.
Durch die weitere Erhöhung des Unterdrucks durch die Pumpe 13 wird die Siedetemperatur der Destillationsflüssigkeit im Sumpf 16 erniedrigt. Gleichzeitig wird durch die Steigleitung 17, die mit ihrem Ende in den Sumpf 16 eintaucht, und die darin befindliche Förderschnecke 18 Destillationsflüssigkeit zum oberen Ende 17'' der Steigleitung befördert. Dort wird sie gegen die Unterseite der Zerstäuberscheibe 24 gedrückt, die mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von ca. 1500 U/min rotiert, sowie von den auf der Zerstäuberscheibe 24 befindlichen Stegen 25 in feine Tröpfchen zerteilt und in den Raum oberhalb der Wärmetauscher-Platten 4, 5 eingesprüht. Dabei reicht die ursprünglich vorhandene Temperatur der Wärmetauscher-Platten aus, die an den Außenseiten der Wärmetauscher-Platten entlang strömende Destillationsflüssigkeit teilweise zu verdampfen.
Der verdampfte Teil der Flüssigkeit steigt nach oben und gelangt oberhalb der Kanten der Plattform 20 in den Bereich des Antriebsmotors 21, wo eine gewisse Erwärmung erfolgt. Auch Reibung durch Verwirbelung sorgt für eine Temperaturerhöhung.
Die Dämpfe werden vom Exhaustor-Gebläse 30 aufgenommen, komprimiert und dabei weiter erwärmt und gelangen seitlich in die offenen Zwischenräume 9 des Wärmetauschers 3. Sie geben einen Teil ihres Wärmeinhalts an die Wärmetauscher-Platten 4, 5 ab, so dass deren Temperatur oberhalb der Verdampfungstemperatur der Destillationsflüssigkeit bleibt. Ein Teil der Dämpfe kondensiert und fließt an den Wärmetauscher-Platten in den unteren Bereich des Wärmetauschers 3. Dort wird die Flüssigkeit mit dem Destillat zusammen mit Teilen des Gases im Aufnahmebereich 11 auf genommen und über die Sammelleitung 38 zur Pumpe 13 geführt und über die Auslassleitung 14 entfernt.
Das Niveau der Destillationsflüssigkeit im Sumpf 16 sinkt ab. Damit sinkt auch die Schwimmerkugel 65 ab und gibt den Flüssigkeitseinlass 60 frei, so dass Flüssigkeit geregelt nachfließen kann. Der Destillationsvorgang wird also nicht unterbrochen.
Der Ablass konzentrierter oder eingedickter Reste der Destillationsflüssigkeit, die sich im unteren Bereich des Sumpfes sammeln, erfolgt jeweils durch den Ablass 35 durch Ausfließenlassen kleiner Chargen über ein elektrisches oder pneumatisches Ventil oder ein Schwimmer-Kugelventil.
Zusätzlich zu der Herabsetzung des Unterdrucks kann im Bereich des Sumpfes 16 auch noch eine Heizspirale für eine Erwärmung der Destillationsflüssigkeit sorgen, um das Anfahren des Destillationsvorgangs zu verkürzen. Allerdings sind viele Destillationsflüssigkeiten nicht für den Einsatz einer Heizspirale geeignet, da sich Feststoffe an der Außenseite ansetzen und dort Verkrustungen bilden.
Im Prinzip reichen die Energiemengen, die dem Unterdruckbehälter über den Betrieb des Antriebsmotors 21 und des Exhaustor-Gebläses 30 zugeführt werden, als Erwärmungsmedien zusammen mit dem durch die Pumpe 13 erzeugte Unterdruck als Siedepunktserniedrigung aus, den Destillationsvorgang aufrecht zu erhalten.
Wie bereits erwähnt, ergibt sich in manchen Fällen zu Beginn des Betriebes ein Dampfstau im Bereich des Gebläse-Exhaustors. Hierzu wird eine weitere Detail-Lösung vorge schlagen. 6 zeigt die Lösung bei einer Destillationsvorrichtung einer weiteren Ausführungsform.
Im Unterdruckbehälter 1 steht bis zu einem Niveau N die Destillationsflüssigkeit und bildet den Sumpf 16. Aus dem Sumpf 16 wird über die Steigleitung 17 die Destillationsflüssigkeit nach oben zur Zerstäuberscheibe 24 gefördert und zerstäubt, so dass sich Nebel 27 unterhalb der Zerstäuberscheibe 24 bildet.
Das oberhalb der Plattform 20 angeordnete Exhaustor-Gebläse 30 saugt die aus dem Wärmetauscher 3 aufsteigenden Dämpfe an und bläst sie in den Innenraum des Wärmetauschers 3 über die Verteilerhaube 31. Ein Teil der Dämpfe kondensiert und wird im Aufnahmebereich 11 aufgenommen und über die Sammelleitung 38 zur Pumpe 13 geführt.
Es zeigt sich, dass beim Start der Funktion der durch die Verwirbelung überhitzte Dampf sich im Gebläse 30 oder vor dem Gebläse 30 staut, wobei der Stau bis zum Beginn der Kondensation im Wärmetauscher anhält.
Um diesen Stau abzubauen bzw. nicht entstehen zu lassen, wird der Aufnahmebereich 11 oberhalb des Anschlusses der Sammelleitung 38 mit einem Abführrohr 90 verbunden, das außerhalb des Wärmetauschers 3 an dessen Außenseite zunächst nach oben bis zu einem Scheitelpunkt 91 geführt wird und dann in Form eines umgekehrten Siphons zu einem Rohraustritt 92, der unterhalb des Niveaus N in der Destillationsflüssigkeit des Sumpfes 16 endet. Hierbei kann über eine perforierte Abschluss-Scheibe 97 das austretende Gas auch perliert werden. Das Abführrohr 90 kann auch als flexibler Schlauch gestaltet sein.
Der Rohraustritt 92 ist über einen Ventilsitz 93 und eine Schwimmerkugel 94 verschließbar, wobei Gegendruck und Auftrieb gegenwirkende Kräfte sind.
Damit kann der zu Beginn des Betriebs vorhandene Dampf in die Flüssigkeit im Sumpf 16 eingeleitet werden. Es ist zusätzlich möglich, zu Beginn des Betriebs das Niveau N noch niedriger zu halten, damit nur ein geringer Gegendruck vorhanden ist.
Wenn die Kondensation beginnt, wird weitere Destillationsflüssigkeit in den Sumpf 16 eingelassen. Durch die Schwimmerkugel 94 bildet sich ein Verschluss gegen das Einströmen der Destillationsflüssigkeit in das Abführrohr 90.
Die relative Position des Rohraustritts 92 zum Niveau N des Destillationsflüssigkeitsbehälters kann auch einstellbar gemacht werden. Dies kann beispielsweise durch ein Handrad 95 von Charge zu Charge geschehen oder durch einen steuerbaren Stellmotor. In einfachster Weise genügt auch eine Manschette 96, an der das Abführrohr 90 gehalten ist und mit der es verstellbar ist.
Ein derartiges Abführrohr kann grundsätzlich auch für andere Destillationsvorrichtungen verwendet werden, d.h., auch für solche, bei denen auf ein Steigrohr verzichtet wird und die Destillationsflüssigkeit auf andere Weise in den Wärmetauscher 3 gebracht wird.
Die beschriebene Unterdruck-Destillationsvorrichtung ist für die Eindickung vieler Flüssigkeiten geeignet. Beispielsweise seien hier genannt die Rückgewinnung von Prozessflüssigkeiten bei Wäschereien, Eindickung von Stärke- Dispersionen oder die Behandlung von Schmutz- und Abwässern.
Der Ablass von eingedickter Flüssigkeit aus dem Unterdruckbehälter 1 kann auch über eine zusätzliche Ablass-Steuerung und Regelung erfolgen (vgl. 1). Dazu sei angemerkt, dass sich diese Ablasssteuerung auch für andere Vakuum- oder Unterdruck-Destillationseinrichtungen eignet, beispielsweise solche, die in der DE 102 02 026 C1 beschrieben sind.
Ein separater zylindrischer Zwischenbehälter 80, der unterhalb des Unterdruckbehälters 1 aufgestellt ist, hat einen Zu- und einen Ablauf 81 beziehungsweise 82, die mit verschließenden Schwimmerkugeln 81.1 und 82.1 versehen sind. Für das Ablassen von eingedickter Flüssigkeit ist der Zwischenbehälter 80 zu belüften. Die Belüftung wird über einen Kondensat-Auslassregler 70 gesteuert. Durch die Regelung des Flüssigkeit-Ablasses wird die Verdampferleistung ausgeglichen.
Zu Beginn des Destillationsvorgangs wird durch Unterdruck die Destillationsflüssigkeit in den Unterdruckbehälter 1 eingesaugt. Das Schwimmerventil 61 regelt die Füllstandshöhe. Der Zu- und Ablauf 81 beziehungsweise 82 ist abwechselnd durch die Schwimmerkugeln 81.1 und 82.1 verschlossen.
Der Ausgang der Pumpe 13 ist mit einem Bodeneinlass 73 eines Kondensat-Auslaufbehälters 71 über die Auslassleitung 14 verbunden. Der Kondensat-Auslaufbehälter 71 besteht beispielsweise aus einem transparenten Material, z. B. Acrylkunststoff. In dem Kondensat-Auslaufbehälter 71 befindet sich eine Schwimmerkugeln 74, die zentrisch durchbohrt ist und mit einem Innenrohr 75 ausgestattet ist. Die Schwimmerkugel 74 ist ein Hohlkörper, der zur Gewichtsanpassung mit Wasser gefüllt und austariert ist, so dass die Schwimmerkugel nur einen geringen Auftrieb hat. Durch das Innenrohr 75 ist eine Stange 76 geführt, an deren Endbereichen zwei Anschlagscheiben 71.1 und 71.2 befestigt sind, die die Stellung der Schwimmerkugel nach oben und unten begrenzen. Am unteren Ende der Stange 76 ist ein elastischer kalottenartiger Verschluss 78 aus einem Elastomer über dem Auslauf 79 befestigt.
Das obere Ende der Stange 76 endet an einem Behälter 85 mit einem Dreiwegeventil 86. Das Dreiwegeventil hat zwei Ausgänge: eine Leitung 87 zum Unterdruckbehälter 1 und eine Leitung 88 zum Zwischenbehälter 80. Beim Befüllen des Kondensat-Auffangbehälters 71 ist das Dreiwegeventil 86 zur Außenluft oder zur Druckluftleitung verschlossen. Sobald der Kondensat-Auffangbehälter 71 bis zu einer eingestellten Höhe H gefüllt ist, hebt die Schwimmerkugel 74 den unteren Verschluss 78 am Auslauf 79 zum Entleeren des Kondensat an, so dass das Kondensat ausfließen kann.
Gleichzeitig wird das Dreiwegeventil 86 zum Belüften des Zwischenbehälters 80 über die Leitung 88 geöffnet und die obere Leitung 87 zum Unterdruckbehälter 1 verschlossen. Die Vakuumdichtung mit der Stange 76 wird angesaugt beziehungsweise durch ein Gegengewicht gehalten, bis die Schwimmerkugeln 74 auf die untere Anschlagscheibe 71.2 drückt und den Verschluss schließt.
Sobald der Zwischenbehälter 80 belüftet wird, saugt sich durch Vakuum im Unterdruckbehälter 1 die Schwimmerkugel 81.1 in den Zulauf zum Zwischenbehälter 80. Nun kann die eingedickte Flüssigkeit bei atmosphärischem Druck ausfließen oder über Druckluft auch in höher liegende Tanks gefördert werden.
Der Auslauf 35 des Destillationsbehälters 1 ist enger als der des Zwischenbehälters 80 für das Eingedickte, so dass sich letzter zuerst leert.
Die Höheneinstellung des oberen Anschlags 71.1 der Schwimmerkugel 74 bestimmt die Kondensat-Füllmenge und somit das Mengenverhältnis zum Eingedickten. Damit wird die Konzentration der eingedickten Flüssigkeit geregelt.
Durch die vorbeschriebene Ablassvorrichtung aus dem Unterdruckbehälter wird daher nur dann eingedickte Flüssigkeit entleert, wenn auch Kondensat erzeugt worden ist und abgezogen wird.

1: Unterdruckbehälter
2: Ständer
3: Wärmetauscher
4: Wärmetauscher-
: Platte
5: Wärmetauscher-
: Platte
6: Zwischenwände
7: Abstandselemente
8: Schmalseiten
9: Zwischenräume
10: Rinne
11: Aufnahmebereich
12
13: Pumpe
14: Auslassbecken
15: Boden
16: Sumpf
17: Steigleitung
17': Oberes Ende
17'': Obere Öffnung
18: Förderschnecke
19: Streben
20: Plattform
21: Antriebsmotor
22: Antriebswelle
23: Hohlwelle
24: Zerstäuberscheibe
25: Stege
26: 1Kragen
27: Nebel
28: Kopf
29
30: Exhaustor-Gebläse
31: Verteilerhaube
35: Ablass
37: Sieb
38: Sammelleitung
40: Wasserleitung
41: Filter
42: Mündung
43: Gehäuse
60: Flüssigkeitsein
: lass
61: Schwimmerventil
62: Einlassstutzen
63: Stange
64: Ring
65: Schwimmerkugel
66: O-Ring
67: Ringplatte
70: Kondensateinlass-
: Regler
71: Kondensat-
: Auslaufbehälter
71.1,: Anschlagscheiben
71.2
72: Kreislauf
73: Bodeneinlass

74: Schwimmerkugel
75: Bohrung
76: Stange
78: Verschluss
79: Auslauf
80: Zwischenbehälter
81: Zulauf
82: Ablauf
81.1: Schwimmerkugel (für
: 81)
81.2: Schwimmerkugel (für
: 82)
85: Behälter
86: Dreiwegeventil
87: Leitung
88: Leitung
90: Abführrohr
91: Scheitelpunkt
92: Rohraustritt
93: Ventilsitz
94: Schwimmerkugel
95: Handrad
96: Manschette
97: Abschlussscheibe
H: Höhe
N: Niveau

Claims

Vorrichtung für die Destillation von Flüssigkeitsgemischen, Lösungen, Dispersionen und/oder anderen Destillationsflüssigkeiten, umfassend – einen Unterdruckbehälter (1), – einen in den Unterdruckbehälter (1) eingebauten, nach oben offenen Platten-Wärmetauscher (3) aus Hohlplatten, an dessen Platten-Außenwänden die Destillationsflüssigkeit wenigstens teilweise zum Verdampfen gebracht werden kann, – einen sich am Boden des Unterdruckbehälters (1) befindenden Sumpf (16), in dem sich im Betrieb der Vorrichtung die Destillationsflüssigkeit befindet und sammelt, – eine Destillationsflüssigkeit-Steigleitung (17), die im Sumpf (16) beginnt und oberhalb des Hohlplatten-Wärmetauschers (3) endet, – ein oberhalb des Hohlplatten-Wärmetauschers angeordnetes Exhaustor-Gebläse (30), mit dem aus dem Hohlplatten-Wärmetauscher aufsteigender Dampf aufnehmbar und den Innenräumen der Hohlplatten des Wärmetauschers zuführbar ist, – eine an einen Flüssigkeitssammelbereich des Hohlplatten-Wärmetauschers angeschlossene Abzugspumpe (13), dadurch gekennzeichnet, dass die Steigleitung (17) mit einer Fördervorrichtung ausgestattet ist und dass im Bereich des oberen Ende der Steigleitung (17) ein Rotationszerstäuber (24) angeordnet ist, mit dem die durch die Steigleitung (17) nach oben geförderte Destillationsflüssigkeit zerstäubbar ist und in zerstäubter Form dem Wärmetauscher (3) aufgebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigleitung (17) mit einer wendelartigen Fördervorrichtung, beispielsweise Förderschnecke (18) oder Förderspirale, bestückt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wendelartige Fördervorrichtung mit dem Rotationszerstäuber (24) direkt oder über ein Getriebe gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Unterdruckbehälters ein Antriebsmotor (21) für den gemeinsamen Antrieb von Fördervorrichtung und Rotationszerstäuber angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (21) für die Fördervorrichtung und/oder den Rotationszerstäuber (24) ein wassergekühlter Elektromotor ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung und die Drehgeschwindigkeit des jeweiligen Antriebsmotors (21) der Fördervorrichtung und/oder des Rotationszerstäubers steuerbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationszerstäuber (24) aus einer Zerstäuberscheibe (24) mit aufgesetzten radial zum Drehzentrum ausgerichteten Stegen (25) versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Unterdruckbehälters (1) eine im Wesentlichen horizontale Plattform (20) angeordnet ist, auf der der Antriebsmotor (21) steht und an deren Unterseite die Steigleitung (17) hängt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des Exhaustor-Gebläses (30) über eine Dampf-Verteilerhaube (31) an die Anordnung der Wärmetauscher-Platten (4, 5) angeschlossen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscher-Platten (4, 5) parallel zueinander und in gegenseitigem Abstand gehalten sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf des Wär metauschers (3) mit einem den von dem Rotationszerstäuber stammenden Nebel (27) einfassenden Kragen (26) versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Bereich des Wärmetauschers ein Aufnahmebereich (11) das Kondensat angebracht ist, der über eine Sammelleitung (38) mit der Pumpe (13) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebereich (11) – vorzugsweise oberhalb des Eingangs der Sammelleitung – mit einem Abführrohr (90) verbunden ist, mit dem überschüssiger Dampf abführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Abführrohr (90) unterhalb des Niveaus (N) des Destillationsflüssigkeitssumpfes (16) endet.
Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohraustritt (92) des Abführrohrs (90) höhenverstellbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Abführrohr (90) über einen gegenüber dem Rohreinlass liegenden Scheitelpunkt (91) geführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Abführrohr (90) unterhalb des Niveaus (N) des Destillationsflüssigkeitssumpfes (16) durch eine perforierte Scheibe (97) abgeschlossen ist.
Steuerungsvorrichtung für einen Unterdruckbehälter (1), – einen in den Unterdruckbehälter (1) eingebauten Wärmetauscher (3), an dem eine Destillationsflüssigkeit wenigstens teilweise zum Verdampfen gebracht werden kann, – einen sich am Boden des Unterdruckbehälters (1) befindenden Sumpf (16), in dem sich im Betrieb der Vorrichtung die Destillationsflüssigkeit befindet und sammelt, – eine an einen Flüssigkeitssammelbereich des Hohlplatten-Wärmetauschers angeschlossene Abzugspumpe (13), mit der das Kondensat aus dem Destillationsbehälter abgepumpt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Abzugspumpe (13) ein Kondensat-Auslassbehälter (71) nachgeschaltet ist, der mit einer entsprechend dem Stand des Kondensats im Auslassbehälter ein am Boden des Unterdruckbehälters (1) angeordnetes Ventil ((80; 81) öffnet oder freigibt, so dass die eingedickte Flüssigkeit ausfließen kann.