DE2320320A1 - Concentrating liquid - esp soln or suspension with sufficient flow rate to maintain liquid film - Google Patents

Abstract

Method consists of conducting the liquid in an upward and then downward flow with an intermediate distribution zone between these flows; the combined flow after the upward stage is sub-divided into a large number of individual streams before entering the downward stage. Pref. the liquid speed at entry to the upward flow section is 0.15 m/sec. the appts. pref. comprises a vertical tube evaporator, with the distribution zone so arranged as to accelerate the flow of liquid at the start of the downward zone, thus maintaining a liquid film over the inner surface of the pipes and preventing encrustations. This arrangement enables a large range of flow rates to be accommodated without adverse results.

Description

Verfahren zum Konzentrieren einer- Flüssigkeit, insbesondere einer flüssigen Lösung,Suspension od. dgl. und Vorrichtung hierfür Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konzentrieren einer Flüssigkeit, insbesondere einer flüssigen Lösung, Suspension od. dgl. durch Führen und Verdampfen der Flüssigkeit in einem Aufstrom' einem Abstrom und einer dazwischengeschalteten Verteilerzone. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Verdampfer zur Durchätührung dieses Verfahrens. Method for concentrating a liquid, in particular a liquid solution, suspension or the like and device therefor. The invention relates to a method for concentrating a liquid, in particular a liquid Solution, suspension or the like by guiding and evaporating the liquid in one Upstream 'an outflow and an intermediate distribution zone. Farther the invention relates to an evaporator for carrying out this method.

Die Konzentration von flüssigen Stoffen durch Verdampfung ist dann von Bedeutung, wenn diese eine oder mehrere ver dampfbare Komponenten enthalten. In der US-Patentschrift 2 257 531 ist ein Verdampfer zum Konzentrieren viskoser Stoffe beschrieben, bei dem in einem vertikalen Mantel mit horizontal liegenden Rohrböden eine Vielzahl vertikaler Röhren angeordnet ist Die zu behandelnde Flüssigkeit durchströmt eine Anzahl der zentral angeordneten Röhren nach oben und fliesst anschliessend wieder nach unten durch die übrigen, auf dem Umfang angeordneten Röhrena Diese Konstruktion hat sich zur Konzentration von Lösungen zwar als sehr wirksam erwiesen. Jedoch besteht die Notwendigkeit, die Röhrenoberfläche periodisch zu reinigen, -da sich sehr rasch Anlagerungen absetzen, insbesondere dann, wenn wenn Lö surfen konzentriert werden die suspendierte Festkörper ent halten. Hinzu kommt, dass die Anlagerungsgeschwindigkeit beträchtlich zunimmt, wenn der Durchsatz an zu behandelnder Flüssigkeit für kurze Zeitabschnitte merklich reduziert wird. In bestimmten Fällen kann dies sogar zur Verstopfung von Röhren und einem damit einhergehenden rapiden Kapazitätsabfall führen0 Da weiterhin auf einen minimalen Strömungswiderstand Wert gelegt wird9 ist in der Regel der oberste Röhrenboden fein bearbeitet. Zusätzlich wirft die Gestaltung des unten lie genden Einlasses kostspielige Herstellungserfordernisse auf, die zu entsprechend schwierigen Dichtproblemen führen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, hier durch ein entsprechendes Verfahren und eine Ausgestaltung des Verdampfers Abhilfe zu schaffen. Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht dies dadurch, dass der aus dem Aufstrom austretende kombinierte Strom vor der Überführung in den Abstrom in eine Vielzahl von Einzelströmen aufgeteilt wird.The concentration of liquids due to evaporation is then of importance if this one or more ver steamable components contain. In U.S. Patent No. 2,257,531 there is an evaporator for concentrating of viscous substances described in which in a vertical coat with lying horizontally Tube sheets a plurality of vertical tubes is arranged The liquid to be treated flows through a number of the centrally arranged tubes upwards and then flows back down through the remaining tubes arranged on the circumference. This construction has proven to be very effective for concentrating solutions. However, there is the need to periodically clean the tube surface, as it quickly Deposits, especially when concentrating when surfing keep the suspended solids ent. In addition, the rate of attachment increases considerably when the throughput of liquid to be treated is short Periods of time is noticeably reduced. In certain cases this can even be used to Clogging of tubes and a consequent rapid drop in capacity0 Since value is still placed on a minimum flow resistance9 is in the Usually the top tube bottom is finely worked. In addition, the design of the underlying inlet on costly manufacturing requirements that too accordingly lead to difficult sealing problems. Object of the present invention is it, here by a corresponding method and a design of the evaporator To remedy the situation. The inventive method enables this in that the combined stream exiting the upstream prior to transfer to the downstream is divided into a multitude of individual streams.

Der Verdampfer zur Durchführung des Verfahrens besitzt einen ersten und einen zweiten Satz vertikal angeordneter Röhren und eine über den Röhren befindliche Verteilerzone (Brüdenraum), eine zum unteren Ende des ersten Röhrensatzes führende Zuleitung für die zu verdampfende Flüssigkeit und eine Aufnahmezone zur Aufnahme des DampfjFlüssigkeits-Stromes aus dem unteren Ende des zweiten Röhrensatzes und zu dessen Trennung in einem Dampf- und einen Flüssigkeitsstrom. Erfindungsgemäss ist dieser Verdampfer dadurch ausgestaltet, dass über dem zweiten Röhrensatz eine Platte mit einer Vielzahl von Öffnungen angeordnet ist.The evaporator for carrying out the method has a first one and a second set of vertically disposed tubes and one above the tubes Distribution zone (vapor space), one leading to the lower end of the first set of tubes Feed line for the liquid to be evaporated and an intake zone for intake of the steam / liquid flow from the lower end of the second set of tubes and to separate it in a vapor and a liquid stream. According to the invention this evaporator is designed in that a Plate is arranged with a plurality of openings.

Der erfindungsgemässe Verdampfer ist somit ein Vertikal-Röhren-Verdampfer mit einer AuSström- und einer Abströmzone, die durch vertikal angeordnete Röhrenbündel - in Rohrböden montiert - gebildet werden0 Die Rohrbündel sind in einem Druckbehälter angeordnet. In einem Teil des Druckbehälters unter dem untersten Rohrboden ist eine Trennwand vorgesehen, durch die eine Einlass- und eine Auslasszone gebildet wird. Der Teil des Behälters über dem oberen Rohrboden ist mit einem Leitblech und einer Verteileranordnung versehen, die nachfolgend noch näher erläutert werden.The evaporator according to the invention is thus a vertical tube evaporator with an outflow zone and an outflow zone through vertically arranged tube bundles - mounted in tube sheets - are formed 0 The tube bundles are in a pressure vessel arranged. In a part of the pressure vessel under the lowest tube sheet is one Partition wall provided through which an inlet and an outlet zone educated will. The part of the vessel above the upper tube sheet is provided with a baffle and provided a distributor arrangement, which will be explained in more detail below.

Der oberste Abschluss des Behälters ist zweckmässigerweise mit Sichtgläsern ausgestattet, um den Zustand des Dampf/ Flüssigkeits-Stromes überwachen zu können und um #dementsprechend die Zirkulationsgeschwindigkeit einzustellen.The top end of the container is expediently with sight glasses equipped to monitor the state of the vapor / liquid flow and to adjust the circulation speed accordingly.

Die Auslasszone des Druckbehälters steht in Flüssigkeitsverbindung mit einem Separator, in dem der Dampf von dem Flüssigkeitsrest abgeschieden wird. Der Grossteil der Flüssigkeit wird mit dem zugeführten Strom vereinigt, vorzugsweise in einem Verhältnis von mindestens 8 : 1, und gelangt in den Verdampfer. Der klein#ere Anteil davon wird als Endprodukt abgezogen.The outlet zone of the pressure vessel is in fluid communication with a separator in which the vapor is separated from the liquid residue. Most of the liquid is combined with the feed stream, preferably in a ratio of at least 8: 1, and enters the evaporator. The smaller one A portion of this is deducted as the end product.

Der Zirkulationsdurchsatz wird so eingeregelt, dass man optimale#Wärmeübergangskoeffizienten erhält undein Filmsieden praktisch unmittelbar nach der Einleitung der Flüssigkeit in die Aufströmzone eintritt und nahezu über deren ganze Länge anhält. Der während der Durchleitung der Flüssigkeit durch die Aufströmzone erzeugte Dampf wird dazu herangezogen, eine hohe Anfangsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in der Abströmzone hervorzurufen, so dass auch über deren ganze Länge ein Filmsieden eintritt.The circulation throughput is regulated in such a way that optimal # heat transfer coefficients and a film boiling practically immediately after the introduction of the liquid enters the upflow zone and lasts almost over its entire length. The during The vapor generated by the passage of the liquid through the upflow zone becomes this used, a high initial velocity of the liquid in the downstream zone so that film boiling occurs over their entire length.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnungen sowie aus weiteren Unteransprüchen.Further advantages and features of the present invention result based on the following description of a preferred exemplary embodiment of the accompanying drawings as well as from further subclaims.

Es zeigt: Figur 1 ein schematisches Flussdiagramm des Verfahrensablaufes und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, und Figur 2 eine vergrösserte vereinfachte Draufsicht.It shows: FIG. 1 a schematic flow diagram of the process sequence and the device for carrying out the method, and FIG. 2 shows an enlarged simplified top view.

längs der Linie 2-2 in Figur 1 auf ein Ablenk- oder Leitblech und die Verteileranordnung. along the line 2-2 in Figure 1 on a deflector or baffle and the manifold assembly.

Die Figur 1 zeigt einen vertikalen Röhrenverdampfer, der im Ganzen mit 10 bezeichnet ist, sowie einen im Ganzen mit 12 bezeichneten Dampfabscheider. Der Verdampfer 10 besteht aus einem zylindrischen Mantel 14 mit entsprechenden Flanschanschlüssen, mit denen am oberen Ende ein muldenförmiger Deckel 16 und am unteren Ende eine Deckplatte 18 verbunden ist. Der Mantel enthält eine Vorkammer 20 mit einem Leitungsanschluss 22 sowie Auslassanschlüsse 24 und 26. Im oberen Teil des Behälters ist ein Rohrboden 28 über dem Anschluss 24 angeordnet, der eine Rückströmzone 30 im Deckelraum 16 bildet. Auch im unteren Teil des Mantels 14 ist ein Rohrboden 32 montiert. Zwischen diesem Rohrboden 32 und der Deckplatte 18 erstreckt sich vertikal eine Platte 34 und bildet damit eine Einlasszone 36 und eine Auslasszone 38.Figure 1 shows a vertical tube evaporator, the whole is designated by 10, and a steam separator designated as a whole by 12. The evaporator 10 consists of a cylindrical jacket 14 with corresponding flange connections, with which a trough-shaped cover 16 at the upper end and a cover plate at the lower end 18 is connected. The jacket contains an antechamber 20 with a line connection 22 and outlet connections 24 and 26. In the upper part of the container is a tube sheet 28 arranged above the connection 24, which has a backflow zone 30 in the Lid space 16 forms. A tube sheet 32 is also mounted in the lower part of the shell 14. Between A plate 34 extends vertically from this tube sheet 32 and the cover plate 18 and thus forms an inlet zone 36 and an outlet zone 38.

Innerhalb des Mantels 14 ist in den Rohrböden 28 und 32 in bekannter Weise eine Vielzahl von schematisch mit T bezeichneten Röhren angeordnet. Die Röhren, die im Verdampfer 10 die Aufströmzone bilden, sind im Ganzen mit 40 bezeichnet, während die zur Abströmzone geh,drenden Röhren das Bezugs~ zeichen 42 tragen. Jede der Zonen 40 und 42 bildet bei Betrachtung von oben einen Sektor des gesamten Rohrbündels.Inside the shell 14 is in the tube sheets 28 and 32 in a known manner Way a plurality of schematically designated by T tubes arranged. The tubes which form the upflow zone in the evaporator 10 are designated as a whole by 40, while the pipes going to the outflow zone bear the reference symbol 42. Every of zones 40 and 42 forms a sector of the entire tube bundle when viewed from above.

In der Rückströmzone 30 ist eine Leit- und Verteileranordnung, die im Ganzen mit 44 bezeichnet ist, angeordnet. Sie besteht aus einer vertikal stehenden Platte 46, die auf der Oberseite des Rohrbodens 28 befestigt ist, und einer horizontal liegenden Platte 48 mit einer Vielzahl von Öffnungen oder Löchern 50, die an der Platte 46 und dem Mantel 14 befestigt ist (Figur 2). Die Löcher 50 liegen vorzugsweise koaxial mit den Achsen der Röhren T der Abströmzone 42, weisen jedoch einen kleineren Durchmesser als diese auf (z.B. 1,9 cm für 3,8 cm-Röhren). Hierdurch wird eine hohe Anfangsgeschwindigkeit beim Eintritt der Flüssigkeit in diese Röhren durch den in der Aufströmzone erzeugten Dampf bewirkt. Demzufolge ergibt eine geeignete Auswahl der Röhrendurchmesser und -längen für eine bestimmte Belastung hohe Wärmeübertragungsbeiwerte, wobei Ablagerungen, insbesondere bei der Behandlung von Lösungen mit suspendierten Festkörpern, vermieden werden.In the backflow zone 30 is a guide and distributor arrangement, the is designated as a whole by 44, arranged. It consists of a vertical one Plate 46 attached to the top of tubesheet 28 and one horizontal lying plate 48 with a plurality of openings or holes 50, which on the Plate 46 and the jacket 14 is attached (Figure 2). The holes 50 are preferably located coaxial with the axes of the tubes T of the outflow zone 42, but have a smaller one Diameter than this (e.g. 1.9 cm for 3.8 cm tubes). This creates a high Initial speed of entry of the liquid into these tubes through the in generated in the upflow zone Steam causes. As a result, a appropriate selection of tube diameters and lengths for a given load high heat transfer coefficients, with deposits, especially during treatment solutions with suspended solids should be avoided.

Der Deckel 16 enthält Sichtgläser 52, um den Strömungszustand der aus der Aufströmzone 40 austretenden und der die Verteilerplatte 48 zur Abströmzone 42 hin durchsetzenden Flüssigkeit und Dämpfe beobachten zu können. Hierdurch wird eine optimale Betriebsweibe des Verdampfers 10 gewährleistet.The lid 16 contains sight glasses 52 to the state of flow of the exiting from the upflow zone 40 and the distributor plate 48 to the outflow zone 42 to be able to observe penetrating liquid and vapors. This will an optimal operation of the evaporator 10 is guaranteed.

Die untere Deckplatte 18 ist mit Anschlüssen 54 und 56 versehen. Weiterhin schliesst an das untere Ende des Mantels 14 im Bereich der Auslasszone 38 eine Leitung 58 an, die eine Flüssigkeitsverbindung zum Dampfabscheider 12 herstellt. Wie sich aus Figur 1 ergibt, wird der Dampf/Flüssigkeits-Strom tangential in den Dampfabscheider 12 eingeleitet, was allgemein als bevorzugte Massnahme gilt.The lower cover plate 18 is provided with connections 54 and 56. Farther closes a line to the lower end of the jacket 14 in the area of the outlet zone 38 58, which establishes a fluid connection to the vapor separator 12. How yourself As shown in Figure 1, the vapor / liquid flow is tangential into the vapor separator 12 initiated, which is generally considered to be the preferred measure.

Der Dampfabscheider 12 besteht aus einem vertikal angeordneten Behälter 60, der an beiden Enden durch muldenförmige Deckel 62 und 64 mit entsprechenden Anschlüssen 66 bzw. 68 verschlossen ist. Im oberen Teil des Behälters 60 befindet sich ein Entfeuchternetz 70, das zur Abscheidung mitgerissener Flüssigkeit aus dem Dampf dient. Uberhalb des Netzes 70 liegt ein Leitungsanschluss 71.The vapor separator 12 consists of a vertically arranged container 60, the trough-shaped cover 62 and 64 with corresponding at both ends Connections 66 and 68 is closed. In the upper part of the container 60 is located a dehumidifier network 70, which is used to separate entrained liquid from the steam is used. A line connection 71 is located above the network 70.

Beim Betrieb der Anlage wird ein Zustrom in einer Leitung 72 durch einen Wärmetauscher 74 geführt und in einer Leitung 76 mit einem im Kreislauf in einer Leitung 78 geführten Strom in einem Verhältnis von etwa 1 : 8 bis 1 : 20 vereinigt. Da die Menge des in der Leitung 78 fliessenden Stromes merklich grösser als der Zustrom in der Leitung 72 ist, braucht letzterer in manchen Fällen nicht vorgeheizt zu werden. Der vereinigte Strom in der Leitung 76 gelangt dann in die Einlasszone 36, ausderernach oben durch die Röhren der Aufströmzone 40 unter Einwirkung des darin gebildeten Dampfes geleitet wird. Ein Wärmeträgermedium, z.B. Dampf, wird durch eine Leitung 80 in die Vorkammer 20 des Mantels 14 als Wärmequelle eingeleitet und durch eine Leitung 82 über die Anschlüsse 24 und 26 wieder abgezogen.During the operation of the system, an inflow in a line 72 is through a heat exchanger 74 out and in a line 76 with a in the circuit a line 78 is combined in a ratio of about 1: 8 to 1:20. Since the amount of the current flowing in the line 78 is noticeably greater than the Inflow in line 72 is, the latter does not need preheated in some cases to become. The combined stream in line 76 then enters the inlet zone 36, out of which upwards through the tubes of the upflow zone 40 under the action of the steam formed therein is passed. A heat transfer medium, e.g. steam, is introduced through a line 80 into the antechamber 20 of the jacket 14 as a heat source and withdrawn again through a line 82 via the connections 24 and 26.

Es versteht sich, dass Temperatur und Druck des Wärmeträgermediums in Abhängigkeit von dem zu behandelnden Material und mit Rücksicht auf die Temperaturempfindlichkeit von suspendierten Festkörpern und dgl. bestimmt werden.It goes without saying that the temperature and pressure of the heat transfer medium depending on the material to be treated and with regard to temperature sensitivity of suspended solids and the like. Be determined.

Beispielsweise wird bei wärmeempfindlichen Materialien, die folglich niedrige Temperaturen erfordern, der Dampfdruck im allgemeinen unter Atmosphärendruck gewählt.For example, in the case of heat-sensitive materials, the consequent require low temperatures, the vapor pressure generally below atmospheric pressure chosen.

Wenn die Flüssigkeit die Röhren der Aufströmzone durchströmt, werden Dämpfe erzeugt. Damit geht eine Konzentration der Flüssigkeit einher. Wie vorstehend erwähnt, beginnt das Filmsieden in einem kurzen Abstand nach dem Eintritt der Flüssigkeit in die Aufströmzone 40, wobei die Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit entlang den Röhren der Aufströmzone befördert wird.When the liquid flows through the tubes of the upflow zone, Generates fumes. This is accompanied by a concentration of the liquid. As above mentioned, the film boiling begins a short distance after the entry of the liquid into the upflow zone 40, with the liquid moving along at high velocity the tubes of the upstream zone.

Der kombinierte Flüssigkeit/Dampf-Strom, der aus den Rohrmündungen der Aufströmzone 40 austritt, wird durch das Leitblech 46 abgelenktund gelangt auf die Verteilerplatte 48, von der er in die Röhren der Abströmzone 42 eingeleitet wird. Aufgrund der in der Aufströmzone 40 erzeugten Dämpfe und der geeigneten Wahl des Verhältnisses zwischen Öffnungsgrösse und Röhrendurchmesser wird die Anfangsgeschwindigkeit der in die Abströmzone 42 eintretenden Flüssigkeit genügend hoch, so dass man dadurch einen weitgehend ununterbrochenen Flüssigkeitsfilm auf der Röhreninnenfläche erhält. Dadurch wird die Ausbildung von trockenen Wandabschnitten in der Abströmzone 42, die für Anlagerungen in den Röhren verantwortlich sind, verhindert. Dementsprechend wird auch das Verhältnis der in der Leitung 78 zirkulierenden Flüssigkeit zum frischen Zustrom in der Leitung 72 so eingeregelt, dass man eine hohe Anfangsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in den wärmeübertragenden Zonen 40 und 42 erhält.The combined liquid / vapor flow emerging from the pipe mouths Exiting the upflow zone 40, is deflected by the baffle 46 and comes up the distribution plate 48, from which it is introduced into the tubes of the discharge zone 42 will. Due to the vapors generated in the upstream zone 40 and the appropriate choice the ratio between opening size and tube diameter becomes the initial speed the liquid entering the outflow zone 42 is high enough so that one thereby receives a largely uninterrupted liquid film on the inner surface of the tube. As a result, the formation of dry wall sections in the outflow zone 42, which are responsible for deposits in the tubes, prevented. Accordingly also becomes the ratio of liquid circulating in line 78 to fresh Inflow in line 72 regulated so that one has a high initial speed the liquid in the heat transfer zones 40 and 42 receives.

Im allgemeinen erhält man die wirksamsten Wärmeübergangsbedingungen dann, wenn der Zustand der aus den oberen Mündungen der Röhren der Aufströmzone austretenden Flüssigkeit und Dämpfe kontinuierlich und gleichbleibend ist, d.h. dass kein Pulsationseffekt auftritt. Ein solcher Pulsationseffekt wird durch eine Flüssigkeitsströmung verursacht, die aufgrund unzureichend gebildeten Dampfes, der dementsprechend die Flüssigkeit in unzureichendem Masse in die Abströmzone förd'ert, diskontinuierlich ist. Durch Beobachtung des Strömungszustandes der Flüssigkeit und des Dampfes in der Zone 30 durch die Sichtgläser im Deckel 16 kann somit eine Einsteuerung der Menge an zirkulierender Flüssigkeit im Verhältnis zum frischen Zustrom vorgenommen werden, so dass die gebildete Dampfmenge an die Flüssigkeit angepasst und damit der Wärmeübergang optimiert werden kann.In general, the most effective heat transfer conditions are obtained then when the state of the from the upper mouths of the tubes of the upflow zone escaping liquid and vapors is continuous and constant, i.e. that no pulsation effect occurs. Such a pulsation effect is caused by a Liquid flow caused due to insufficiently formed vapor, the accordingly, the liquid is inadequately conveyed into the discharge zone, is discontinuous. By observing the state of the flow of the liquid and the steam in the zone 30 through the sight glasses in the lid 16 can thus a Control of the amount of circulating liquid in relation to the fresh Inflow can be made so that the amount of vapor formed to the liquid adjusted and thus the heat transfer can be optimized.

Der Flüssigkeit/Dampf-Strom, der aus dem unteren Ende der Röhren der Abströmzone austritt,gelangt in die Auslasszone 98,aus der Dampf und ein Teil der Flüssigkeit abgezogen und durch die Leitung 58 dem Dampfabscheider 12 zugeführt werden. In dem Dampfabscheider12 wird ein Dampfstrom von der Flüssigkeit abgeschieden und durch eine Leitung 84 abgezogen. Vor dem Abzug wird der Dampf durch Hindurchleiten durch das Entfeuchternetz 70 und durch Kontakt mit einem Flüssigkeitssprühnebel 86 von Flüssigkeit befreit. Der Flüssigkeitssprühnebel 86 wird durch eine Sprühdüse 88 erzeugt, die am Ende einer Leitung 90 liegt.The liquid / vapor stream emerging from the lower end of the tubes of the Exiting the outlet zone, enters the outlet zone 98, from the steam and part of the The liquid is drawn off and fed to the vapor separator 12 through the line 58 will. In the vapor separator 12, a vapor stream is separated from the liquid and withdrawn through a line 84. Before the withdrawal, the steam is passed through through the dehumidifying net 70 and by contact with a liquid spray 86 freed from liquid. Of the Liquid spray 86 is generated by a spray nozzle 88 which is located at the end of a line 90.

Die Dampfströnie in den Leitungen 82 und 84 können in der Leitung 91 vereinigt werden, wenn es sich um Dämpfe gleicher Art, z.B. Wasserdampf, handelt. Der verbleibende Anteil der Flüssigkeit in der Auslasszone 38 wird durch eine Pumpe 92 über eine Leitung 94 entnommen und in einer Leitung 96 mit der im Dampfabscheider 12 aus dem Dampf abgeschiedenen Flüssigkeit in der Leitung 98 vereinigt. Ein Teil des Flüssigkeitsstromes in der Leitung 96 wird durch eine Pumpe 100 als Endprodukt durch. eine Leitung 102 gefördert, während der Rest zum Verdampfer 10 durch die LeL-tung 78 - gesteuert durch ein Regelventil 104 - als im Kreislauf geführter Strom entsprechend der obigen Erläuterung wieder zurückgelangt.The steam streams in lines 82 and 84 can be in the line 91 are combined if they are vapors of the same type, e.g. water vapor. The remaining portion of the liquid in the outlet zone 38 is pumped 92 removed via a line 94 and in a line 96 with that in the steam separator 12 separated from the vapor liquid in line 98 combined. A part of the liquid flow in line 96 is passed through a pump 100 as the end product by. a line 102 promoted, while the remainder to the evaporator 10 through the LeL-device 78 - controlled by a control valve 104 - as a circulating current came back according to the explanation above.

Das Verhältnis des in der Leitung 78 im Kreislauf geführten Stromes zum frischen Zustrom in der Leitung 72 sollte mindestens 8 : 1, in der Regel jedoch 10 : 1 bis etwa 20 : 1 betragen, um einen anfänglichen Durchsatz von angenähert 3,4; 9,5 und 17, 4 1/min für Röhrendurchmesser von 2,54; 3,8 bzw. 5,1 cm zu erhalten. Dies gilt für wasserartige Newtonsche Lösungen. Diese Durchsätze je Zeiteinheit schwanken natürlich mit der Viskosität des zu behandelnden Materials. Im allgemeinen erhält man optimale Strömungs-und Zirkulationsergebnisse, wenn die Anfangsgeschwindigkeit des in die Aufströmzone 40 eintretenden Flüssigkeitsstromes im Bereich von etwa 0,15 m/sec (bezogen auf den vollen Röhrenquerschnitt am Eintritt in diese Zone) liegt.The ratio of the current circulated in line 78 to the fresh inflow in line 72 should be at least 8: 1, but as a rule 10: 1 to about 20: 1 to approximate an initial throughput of 3.4; 9.5 and 17.4 1 / min for tube diameters of 2.54; 3.8 and 5.1 cm respectively. This applies to water-like Newtonian solutions. These throughputs per unit of time will of course vary with the viscosity of the material being treated. In general one obtains optimal flow and Circulation results if the initial velocity of the liquid flow entering the upflow zone 40 in the range of about 0.15 m / sec (based on the full pipe cross-section at the inlet in this zone).

Für Flüssigkeiten, ~die keine Newtonschen Flüssigkeiten sind, liegen die Strömungsdurchsätze im allgemeinen geringfügig niedriger. Dies gilt ebenfalls für viskose Newtonsche Flüssigkeiten.For liquids that are not Newtonian liquids, there are the flow rates are generally slightly lower. This also applies for viscous Newtonian liquids.

Durch die vorliegende Erfindung-werden hohe Wärmeübergangskoeffizienten für besondere Rohrlängen bei viskosen Materialien erzielt, da die laminare Strömung solcher Flüssigkeiten häufig unterbrochen wird. Zusätzlich ist es beim Konzentrieren von Lösungen, die anorganische Salze enthalten, möglich, bis zu einem Wert über der maximalen Löslichkeit zu konzentrieren, wobei ein beobachtbares Aussalzen eintritt, ohne dass Ablagerungen in den Röhren eintreten.The present invention enables high heat transfer coefficients for special pipe lengths with viscous materials, because the laminar flow such fluids are frequently interrupted. In addition, it is when concentrating of solutions containing inorganic salts, possible up to a value above the maximum solubility, with an observable salting out occurs, without deposits entering the tubes.

Anschliessend können durch Zugabe von Verdünnungsflüssigkeit die Festkörper erneut in Lösung gebracht werden.The solids can then be removed by adding diluting liquid be brought into solution again.

Das Regelventil 104 in der Leitung 78 steuert den Kreislauf. Es kann aber auch bei Anwendung einer Verdrängerpumpe die Regelung durch Veränderung von deren Drehzahl vorgenommen werden. In jedem Falle wird die richtige Zirkulation durch Beobachtung des Strömungszustandes des Dampf/Flüssigkeits-Stromes in der Zone 30 durch die Sichtgläser 52 gewährleistet.The control valve 104 in line 78 controls the circuit. It can but also when using a positive displacement pump, the regulation by changing whose speed can be made. In either case, there will be proper circulation by observing the flow condition of the vapor / liquid stream in the zone 30 guaranteed by the sight glasses 52.

Erfindungsgemäss können unterschiedliche Materialien konzentriert werden, zu denen auch nicht-newtonsche Lösungen wie z.B. Caprolactam-Lösungen, tomatenfruchtfleisch-artige Suspensionen und Protein-Hydrolysate gehören. Viskose Stoffe mit einer Viskosität von bis zu 10.000 centipoise können ebenfalls wirksam konzentriert werden. Weiterhin sind auch bereits wärmeempfindliche Stoffe, z.B. Fruchtsäfte, Kornsirups, antibiotische Lösungen, wirksam konzentriert worden, da nur ein kleines Verweilvolumen erforderlich ist, um einen richtigen Pumpbetrieb aufrecht zu erhalten. Darüberhinaus wird der Temperaturverlust aufgrund eines hydrostatischen Druckgefälles auf ein Minimum herabgesetzt.According to the invention, different materials can be concentrated which also include non-Newtonian solutions such as caprolactam solutions, tomato pulp-like ones Suspensions and protein hydrolysates include. Viscous substances with a viscosity up to 10,000 centipoise can also be effectively concentrated. Farther are also already heat-sensitive substances, e.g. fruit juices, corn syrups, antibiotic Solutions that have been effectively concentrated since only a small residence volume is required is to maintain proper pumping operation. In addition, the Temperature loss due to a hydrostatic pressure gradient reduced to a minimum.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Möglichkeit, den Zuström-Durchsatz (Abschaltdurchsatz)- ganz beträchtlich zu ändern, ohne dass Ablagerungen in den Röhren auftreten. Es versteht sich, dass die Röhrendurchmesser und die Anzahl der Röhren in der Aufström- und Abströmzone jeweils so gewählt sind, dass im ganzen Verdampfer die gewünschten richtigen Geschwindigkeitsverhältnisse herrschen. Im Vergleich zu Verdampfern, bei denen eine Zwangszirkulation besteht, sind die Pumpkosten hier merklich niedriger, so dass die Behandlung von höher konzentrierten Festkörpersuspensionen und -lösungen ermöglicht wird.There is another major advantage of the present invention in the possibility of the inflow throughput (shutdown throughput) - quite considerable to change without deposits appearing in the tubes. It goes without saying that the tube diameters and the number of tubes in the upstream and downstream zones are chosen in such a way that the desired correct speed ratios throughout the evaporator to rule. Compared to evaporators with forced circulation, the pumping costs are noticeably lower here, so the treatment of more concentrated Solid suspensions and solutions is made possible.

Es versteht sich weiterhin, dass anstelle des im obigen Ausführungsbeispiel gezeigten einzigen Verdampfers eine Mehrzahl solcher Verdampfer in einer Mehrfachanlage angeordnet werden kann, wie dies z.B. in der eingangs erwähnten US-PS 2 257 531 beschrieben ist. Die erforderliche Ventil- und Rohrleistungsausrüstung ist nach herkömmlichen Praktiken geschaltet und verlegt. Im Rahmen der Erfindung sind somitmanigfaltige Abwandlungen des beschriebenen Ausführungbeispieles möglich.It is further understood that instead of that in the above exemplary embodiment single evaporator shown a plurality of such evaporators in a multiple system can be arranged, as for example in the aforementioned US-PS 2,257,531 is described. The required valve and piping performance equipment is according to conventional practices switched and relocated. In the context of the invention are thus manifold Modifications of the exemplary embodiment described are possible.

Claims (15)

Patent- (Schutz- )Ansprüche:Patent (protection) claims: 1. Verfahren zum Konzentrieren einer Flüssigkeit, insbesondere einer flüssigen Lösung, Suspension od. dgl., durch Führen und Verdampfen der Flüssigkeit in einem Aufstrom, einem Abstrom und einer dazwischen-geschalteten Verteilerzone, dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem Auf strom austretende kombinierte Strom vor der Überführung in den Abstrom in eine Vielzahl von Einzelströmen aufgeteilt wird.1. A method for concentrating a liquid, in particular one liquid solution, suspension or the like, by passing and evaporating the liquid in an upstream, a downstream and an intermediate distribution zone, characterized in that the combined stream exiting the upstream divided into a multitude of individual streams prior to transfer to the downstream stream will. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit am Eintritt in den Auf strom eine Anfangsgeschwindigkeit von etwa 0,15 m/sec bezogen auf den dort zur Verfügung stehenden Gesamtquerschnitt beträgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the liquid an initial speed of about 0.15 m / sec at the entry into the upstream to the total cross-section available there. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Abstrom ein Dampf/Flüssigkeits-Strom abgezogen und in einen Dampf- sowie einen Flüssigkeitsstrom unterteilt wird und dass ein kleinerer Teil des Flüssigkeitsstromes als Endprodukt entnommen wird, während der grössere Teil des Flüssigkeitsstromes mit frischer Flüssigkeit in einem Verhältnis von etwa 8 s 1 bis etwa 20 : 1 kombiniert und als zu behandelnde Flüssigkeit erneut zugeführt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that withdrawn from the effluent a vapor / liquid stream and into a vapor as well a liquid flow is divided and that a smaller part of the liquid flow is withdrawn as the end product, while the greater part of the liquid flow combined with fresh liquid in a ratio of about 8 s 1 to about 20: 1 and is supplied again as the liquid to be treated. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit beim Durchströmen der Verteilerzone erhöht wird, um eine hohe Anfangsgeschwindigkeit beim Eintritt in den Abstrom zu erzeugen. -4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that the flow rate of the liquid as it flows through the distribution zone is increased in order to achieve a high initial velocity on entry into the effluent produce. - 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungszustand des aus dem Aufstrom austretenden kombinierten Stromes überwacht und dementsprechend die Strömungsgeschwindigkeit der in den Aufstrom eintretenden Flüssigkeit gesteuert wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that that the flow condition of the combined flow emerging from the upstream monitors and, accordingly, the flow velocity of those entering the upstream Fluid is controlled. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis.5, bei dem die Flüssigkeit eine wasserartige Newtonsche Lösung darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass der anfängliche Durchsatz bei RohrdurchmessernimAufstromvon2,5 ; 3,8 oder 5,1 cm jeweils 3,4; 9,1 bzw. 17,4 1/min beträgt.6. The method according to any one of claims 1 to.5, wherein the liquid represents an aqueous Newtonian solution, characterized in that the initial throughput at upstream pipe diameters of 2.5; 3.8 or 5.1 cm each 3.4; 9.1 and 17.4 rpm, respectively. 7. Verdampfer zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, mit einem ersten und zweiten Satz vertikal angeordneter Röhren und einer über den Röhren befindlichen Verteilerzone, mit einer zum unteren Ende des ersten Röhrensatzes führenden Zuleitung für die zu verdampfende Flüssigkeit und mit einer Aufnahmezone zur Aufnahme des Dampf/Flüssigkeits-Stromes aus dem unteren Ende des zweiten Röhrensatzes und zu dessen Trennung in einen Dampf- und einen Flüssigkeitsstrom, dadurch gekennzeichnet, dass über dem zweiten Röhrensatz (42) eine Platte (48) mit einer Vielzahl von Öffnungen (50) angeordnet ist.7. Evaporator for performing the method according to the claims 1 to 6, with first and second sets of vertically arranged tubes and one Above the pipes distribution zone, with one to the lower end of the first Set of tubes leading supply line for the liquid to be evaporated and with a Receiving zone for receiving the vapor / liquid stream from the lower end of the second set of tubes and to its Separation into a steam and a flow of liquid, characterized in that above the second set of tubes (42) a plate (48) with a plurality of openings (50) is arranged. 8. Verdampfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leitung (58) zur Entnahme eines Dampfstromes aus der Aufnahmezone (38), eine Leitung (102) zur Entnahme eines geringeren Anteiles an Flüssigkeit aus der Aufnahmezone (38) als Endprodukt und eine Leitung (78) zur Vereinigung des Restes an Flüssigkeit aus der Aufnahmezone (38) mit frischem Zustrom in einem Verhältnis von 8 : 1 bis 20 : 1 vorgesehen ist. 8. An evaporator according to claim 7, characterized in that one Line (58) for withdrawing a steam stream from the receiving zone (38), a line (102) for removing a smaller proportion of liquid from the receiving zone (38) as the end product and a line (78) for combining the rest of the liquid from the receiving zone (38) with fresh inflow in a ratio of 8: 1 to 20: 1 is provided. 9. Verdampfer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verteilerzone (30) Beobachtungseinrichtungen (52) zur Überwachung des Strömungszustandes des Dampf/Flüssigkeits-Stromes vorgesehen sind. 9. Evaporator according to claim 7 or 8, characterized in that in the distribution zone (30) observation devices (52) for monitoring the flow condition of the vapor / liquid flow are provided. 10. Verdampfer nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit durch eine Pumpe mit einer Anfangsgeschwindigkeit von 0,15 m/sec dem unteren Ende des ersten Röhrensatzes (40) zugeführt wird.10. Evaporator according to one of claims 7 to 9, characterized in that that the liquid flows through a pump with an initial speed of 0.15 m / sec is fed to the lower end of the first tube set (40). 11. Verdampfer nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (50) in den Platte (48) koaxial zu den Röhren (T) des zweiten Röhrensatzes (42) liegen, die gleiche Anzahl wie diese aufweisen und einen kleineren Durchmesser als diese haben.11. Evaporator according to one of claims 7 to 10, characterized in that that the openings (50) in the plate (48) are coaxial with the tubes (T) of the second Tubes set (42) lie, the same number as this and a smaller one Diameter than this. 12. Verdampfer nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Anzahl und Durchmesser der Röhren im ersten und zweiten Röhrensatz (40 bzw. 42) unterschiedlich sind.12. Evaporator according to one of claims 7 to 11, characterized in that that the number and diameter of the tubes in the first and second tube set (40 resp. 42) are different. 13. Verdampfer nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abscheider (12) zur Trennung des Dampf/Flüssigkeits-Stromes vorgesehen ist.13. Evaporator according to one of claims 7 to 12, characterized in that that a separator (12) is provided for separating the vapor / liquid flow is. 14. Verdampfer- nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leitung zur Zugabe einer Verdünnungsflüssigke,it zu der zu behandelnden Flüssigkeit vorgesehen ist, 14. evaporator according to one of claims 7 to 13, characterized in that that a line for adding a diluting liquid to it to be treated Liquid is provided, 15. Verdampfanlage, gekennzeichnet durch eine Mehrfachänordnung von Verdampfern gemäss den Ansprüchen 7 bis 14.15. Evaporation system, characterized by a multiple arrangement of evaporators according to claims 7 to 14.