DE4440629C1 - Vorrichtung zur Abscheidung und Zerstörung von Schäumen bei der Verdampfung von Flüssigkeitsgemischen - Google Patents
Vorrichtung zur Abscheidung und Zerstörung von Schäumen bei der Verdampfung von FlüssigkeitsgemischenInfo
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- B01D19/00—Degasification of liquids
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abscheidung und Zerstörung von
Schäumen bei der Verdampfung von Flüssigkeitsgemischen, z. B. makromolekularer
Substanzen, die Tenside enthalten.
Das Problem der Schaumbildung tritt bei der thermischen Trennung bei vielen Flüssig
keitsgemischen in einem solchen Ausmaß auf, daß die Prozeßführung ohne Schaum
zerstörungsmaßnahmen sehr stark erschwert oder nicht mehr gewährleistetet ist.
Besonders bei der thermischen Trennung temperaturempfindlicher makromolekularer
Substanzen aus Flüssigkeitsgemischen, die Tenside enthalten, kann es zu starker
Schaumbildung stabiler Schäume kommen. Schaum läßt sich auf chemische, mecha
nische und thermische Weise zerstören.
Aus der DE 26 33 126 C2 ist eine Vorrichtung zum Beseitigen von Schaum, der auf der
Oberfläche einer Flüssigkeit auftrifft, bekannt. Die Vorrichtung besteht aus einem
Reaktionsbehälter, in dem sich die Flüssigkeit befindet, und einer Flüssigkeits
verteileinrichtung, die ein senkrecht auf die Flüssigkeitsoberfläche gerichtetes, die
Flüssigkeit unter einem großen Winkel verteilendes Düsenteil und eine mit bestimmtem
Abstand von der Düsenöffnung quer zur Düsenachse angeordnete Prallfläche eines
Flüssigkeitsverteilers aufweist. Eine bestimmte Menge an Flüssigkeit wird aus dem
Reaktionsbehälter abgezogen und über die Flüssigkeitsventileinrichtung versprüht, um
den sich auf der Oberfläche der Flüssigkeit im Reaktionsbehälter befindlichen Schaum
zu zerstören.
Bekannt ist auch ein Verfahren zur Destabilisierung und Zerstörung von Schäumen mit
thermischer Energie (DE 37 27 132 A1), wobei durch Einbringung thermischer Energie
mittels Dampf oder eines erhitzten Gases die mechanische Festigkeit des Schaumes
stark herabgesetzt wird. Im Rührkessel wird die Schaumhöhe gemessen und bei
Erreichen einer bestimmten Höhe wird über einen geeigneten Regelmechanismus
Dampf bzw. Gas eingeblasen.
Der Nachteil dieser bekannten Lösungen besteht vor allem darin, daß durch das Auf
sprühen der schaumerzeugenden Flüssigkeit bzw. durch den Einsatz von Fremddampf
oder Fremdgas zusätzliche Energie benötigt wird.
Die Zudosierung chemischer Antischaummittel oder den Schaum zerstörender Gase
kann nur erfolgen, wenn das Endprodukt durch das Antischaummittel nicht geschädigt
wird., bzw. wenn es sich leicht von diesem trennen läßt.
Mechanische Schaumzerstörer liefern bei hohen Schaumbildungsraten unbefriedi
gende Ergebnisse aufgrund zu geringer Leistungsfähigkeit.
Aus der JP 52-16476 A1 ist ein Verfahren zur Beseitigung von Schaum bei der Ver
dampfung von Flüssigkeiten bekannt, durch Einleiten von Heißdampf mit einer Tempe
ratur, die höher ist als die Temperatur der schaumbeinhaltenden Flüssigkeit, direkt auf
den Schaum. Dabei wird der im Verdampfer entstandene Schaum zusammen mit dem
Dampf in eine Nebeltrenneinrichtung geleitet, in deren unterem Bereich Heißdampf
eingeblasen wird, der die Schaumschicht durch Oberflächenverdampfung beseitigt. Im
Separatoreinsatz der Nebeltrenneinrichtung werden die begleitenden Flüssig
keitströpfchen abgetrennt und der Dampf wird in den Kondensator geleitet. Der Nach
teil dieser Vorrichtung besteht vor allem darin, daß Blasenhaufflüssigkeit und fein
blasiger Restschaum nicht in den Verdampfer zurückfließen können, da sie vom
schaumschleppenden Dampf immer wieder zurück in die Nebeltrenneinrichtung mitge
rissen werden. Bei stark schäumenden Flüssigkeiten mit stabilen Schäumen muß die
Verdampfungsleistung erheblich zurückgenommen werden oder die Nebeltrenn
einrichtung füllt sich mit Blasenhautflüssigkeit und feinblasigem Schaum bis zum
Funktionsversagen auf. Die Fremddampfmenge und deren Überhitzung zu erhöhen
sind unwirtschaftlich und verschieben das Funktionsversagen nur unwesentlich, da
sehr bald Wärmeübertragungsprobleme zwischen überhitztem Dampf, feinblasigem
Schaum und Blasenhautflüssigkeit auftreten.
Außerdem muß zum Zerstören der Schaumschicht zusätzlicher Heißdampf bereit
gestellt werden.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Abscheidung und Zer
störung von Schäumen bei der Verdampfung von Flüssigkeitsgemischen zu schaffen,
die insbesondere auch bei stark schäumenden Flüssigkeiten mit stabilen Schäumen
eine wirkungsvolle Abscheidung und Zerstörung der Schäume gewährleistet, sich
durch einen einfachen konstruktiven Aufbau auszeichnet, keinen zusätzlichen Fremd
dampf benötigt und eine verbesserte wirtschaftliche Betriebsweise ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß
- a) der Schaumabscheider aus einem nach oben hin abgeschlossenen zylin drischen Teil und einem nach unten gerichteten kegelförmigen Teil besteht,
- b) in dem zylindrischen Teil mindestens eine Eintrittsdüse für den schaum schleppenden Dampf derart angeordnet ist, daß der Prozeßdampfstrom auf den im kegelförmigen Teil gesammelten Schaum auftrifft,
- c) an der tiefstgelegenen Stelle des Schaumabscheiders eine Öffnung zur Abführung der Blasenhautflüssigkeit mit feinblasigem Restschaum angeordnet ist,
- d) an der höchstgelegenen Stelle des Schaumabscheiders eine Öffnung zur Abführung des schaumfreien oder des schaumschleppenden Dampfes vor gesehen ist, und
- e) der kegelförmige Teil mit einer bis in den zylindrischen Teil reichenden Wand heizung ausgerüstet ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante endet die Eintrittsdüse am Beginn
des kegelförmigen Teiles.
Der vom Verdampfer kommende schaumschleppende Dampf wird über eine oder
mehrere Eintrittsdüsen, die sich in dem oberen zylindrischen Teil befinden in den
Schaumabscheider eingespeist, wobei Schaum und Dampf getrennt werden. Der mit
geschleppte Schaum wird vom nach unten auf den schon vorhandenen Schaum
gerichteten Dampfstrom in den kegelförmigen Teil des Schaumabscheiders geworfen.
Dabei zerbläst der Dampfstrom durch Auftreffen auf die Schaumblasen und Eindringen
in die Schaumblasen die Flüssigkeit der Blasenhäute und verringert so deren Schicht
dicken. Dies führt zum weitestgehenden sofortigen Zerplatzen besonders dünnhäutiger
Blasen im Dampfstrombereich und teilweise zur Vergrößerung der Blasen des Rest
schaumes. Beim Aufsteigen größerer Restschaumblasen im kegelförmigen Teil des
Schaumabscheiders werden deren Schaumhäute wegen der durch Wandhaftung sich
vergrößernden Oberfläche immer dünner, bis die Blasen sehr schnell platzen. Blasen,
die bis zu den Eintrittsdüsen aufsteigen und deren Haut diese umschließen, werden
durch zusätzliches Aufblähen sofort zerstört. Außerdem werden Schaum blasen da
durch zerstört, daß infolge der Wandheizung Haftrandbereiche der Schaumblasen, dort
wo ihre Blasenhaut am dünnsten ist, verdampfen und damit solche Schaumblasen bis
zur Zerstörung destabilisiert werden. Der schaumfreie Dampf strömt bei einstufiger
Schaumabscheidung vom höchstgelegenen Sammelraum zum Kondensator, während
die Blasenhaufflüssigkeit aller zerstörten Blasen mit feinblasigem Restschaum in den
Verdampfer zurückfließt und eine Art Restschaumkreislauf über den Schaumab
scheider und den Verdampfer bildet.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltungsvariante, die für besonders
hartnäckige Schäume geeignet ist, sind zwischen dem Verdampfer und dem Konden
sator mehrere Schaumabscheider in der zuvor genannten Art stufenweise überein
ander und in Reihe geschaltet. Dazu sind die unterhalb des obersten Schaumab
scheiders angeordneten Schaumabscheider jeweils mit einer Rückführleitung zum
Abführen der Blasenhaufflüssigkeit mit Restschaum aus dem jeweils höher gelegenen
Schaumabscheider ausgerüstet. Es ist vorteilhaft, wenn die jeweiligen Rückführ
leitungen bis in den Wirkungsbereich einer Eintrittsdüse geführt sind. Vom untersten
Schaumabscheider, demjenigen, der unmittelbar über dem Verdampfer angeordnet ist,
gelangt die Blasenhaufflüssigkeit mit Restschaum wieder in den Verdampfer. Dabei
sind die Schaumabscheider von Stufe zu Stufe so übereinander angeordnet, daß die
unten aus dem nachgeschalteten Schaumabscheider kommende Blasenhaufflüssigkeit
mit Restschaum von oben dem vorgeschalteten Schaumabscheider bis zum Austritt
des schaumschleppenden Dampfes aus den Eintrittsdüsen so zugeführt wird, daß der
schaumschleppende Dampf die Blasenhaufflüssigkeit mit Restschaum aus der Rück
führleitung mitreißt und in den kegelförmigen Teil des Schaumabscheiders wirft. Der
schaumfreie Dampf aus dem Schaumabscheider der letzten, der oberen, Stufe wird
dem Kondensator zugeführt. Die Blasenhaufflüssigkeit aller zerstörten Blasen ver
mischt mit geringen Mengen feinblasigen Restschaumes fließt aus dem Schaumab
scheider der ersten Stufe in den Verdampfer zurück.
Die einzelnen Schaumabscheider, unabhängig von einer ein- oder mehrstufigen An
ordnung, sind mit einer Wandheizung ausgerüstet, die als indirekte Heizung ausge
bildet ist. Die Wandtemperatur ist dabei so eingestellt, daß die mit der Wandung in Be
rührung kommenden Haftrandbereiche der Schaumblasen verdampfen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau aus
und ermöglicht eine wirksame Zerstörung von Schäumen, ohne zusätzliche Hilfsmittel.
Da die Zerstörung des Schaumes mittels des Prozeßdampfes aus der Verdampfung
erfolgt und somit keinen zusätzlichen Dampf benötigt, wird eine energiesparende Be
triebsweise der Vorrichtung ermöglicht.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
In der zugehörigen Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine Verdampfungsanlage mit einem Schaumabscheider in
schematischer Darstellung und
Fig. 2 eine Verdampfungsanlage mit zweistufig angeordneten
Schaumabscheidern in schematischer Darstellung.
Die in Fig. 1 gezeigte Verdampfungsanlage besteht aus dem Verdampfer 9, dem
Schaumabscheider 10 und dem Kondensator 11. Der Verdampfer 9 ist als Blasenver
dampfer ausgebildet und besteht aus einem Verdampfungskessel 12, der in seinem
unteren Bereich mit einem Heizmantel 13 ausgerüstet ist. Im Boden des Blasenver
dampfers 9 ist ein Austrittsstutzen 14 für das abzuführende Konzentrat angeordnet. Im
Deckel des Verdampfers 9 sind ein Austrittsstutzen 15, der mit einer Leitung 16 ver
bunden ist, zur Abführung des schaumschleppenden Dampfes in den Schaumab
scheider 10, und ein Eintrittsstutzen 17, der über eine Leitung 18 mit dem Flüssigkeits
stutzen 6 des Schaumabscheiders 10 verbunden ist, vorgesehen. Im unteren Teil des
Blasenverdampfers befindet sich das zu verdampfende Flüssigkeitsgemisch 19. Ober
halb des Flüssigkeitsgemisches bildet sich während der Verdampfung der Schaum mit
dem Prozeßdampf. Dieser schaumschleppende Dampf wird über die Eintrittsdüsen 4
von oben in den Schaumabscheider 10 eingeleitet. Der Schaumabscheider 10 besteht
aus einem unteren kegelförmigen Teil 1 und einem oberen zylindrischen Teil 2, der mit
einem Deckel 3 versehen ist. Am tiefsten Punkt des Schaumabscheiders 10 ist der
Flüssigkeitsstutzen 6 angeordnet. Am höchsten Punkt des Schaumabscheiders 10,
mittig im Deckel 3, ist ein Dampfstutzen 5 vorgesehen, der über eine Leitung 20 mit
dem Eintrittsstutzen 21 des Kondensators 11 verbunden ist, um den schaumfreien
Dampf aus dem Schaumabscheider in den Kondensator 11 zu leiten. Das im Konden
sator gebildete Kondensat wird über den Austrittsstutzen 22 abgeführt.
Bei der in Fig. 2 gezeigten zweistufigen Ausführungsvariante ist als Verdampfer 9′ ein
Dünnschichtverdampfer dargestellt. Dieser ist mit einem Behälter 23 für das zu ver
dampfende Flüssigkeitsgemisch verbunden, das am oberen Teil des Verdampfers zu
geführt wird. Die Rotorelemente des Dünnschichtverdampfers sind mit einer Antriebs
einheit 24 verbunden und der Dünnschichtverdampfer ist mit einem äußeren Heiz
mantel 25 umgeben. Am unteren Teil des Dünnschichtverdampfers ist der Austritts
stutzen 26 für die Abführung des Konzentrats angeordnet. Am oberen Teil des Dünn
schichtverdampfers ist ein Doppelstutzen vorgesehen, wobei über den Stutzen 27 und
die Leitung 28 der schaumschleppende Dampf aus dem Dünnschichtverdampfer 9′ in
den, in der ersten Stufe angeordneten Schaumabscheider 10′, geleitet wird. Der andere
Stutzen 29 ist über eine Rückführleitung 30 mit dem Flüssigkeitsstutzen 6′ des
Schaumabscheiders 10′ verbunden, um die im Schaumabscheider 10′ anfallende
Blasenhaufflüssigkeit mit Restschaum in den Dünnschichtverdampfer 9′ zu leiten. Der
Aufbau der beiden zwischen dem Verdampfer 9′ und dem Kondensator 11′ in einer
ersten und zweiten Stufe zwischengeschalteten Schaumabscheider 10′, 10′′ ist analog
wie der bereits in den Erläuterungen zu Fig. 1 beschriebene Schaumabscheider.
Bedingt durch die mehrstufige Anordnung wird die im Schaumabscheider 10′′, in der
zweiten Stufe, anfallende Blasenhaufflüssigkeit mit Restschaum über eine Rückführ
leitung 8 in den Schaumabscheider 10′ der ersten Stufe geleitet. Die Rückführleitung 8
reicht bis in den Wirkungsbereich einer Eintrittsdüse 4′ für den schaumschleppenden
Dampf. Der im Schaumabscheider 10′ der ersten Stufe anfallende schaumschleppende
Dampf wird über eine Leitung 31 den Eintrittsdüsen des Schaumabscheiders 10′′ zuge
führt. Der im oberen Schaumabscheider 10′′ entstehende schaumfreie Dampf wird über
eine Leitung 32, die mit dem Eintrittsstutzen 21′ des Kondensators 11′ verbunden ist, in
den Kondensator 11′ eingeleitet.
Versuchsergebnisse zur Abscheidung und Zerstörung von Schäumen bei der Ein
dampfung von Seifenblasen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Labormaßstab
zeigten, daß mit zunehmender Konzentration der Seifenlauge die Schaummenge und
die Stabilität der Schäume zunahm.
Im unteren Konzentrationsbereich gelang es stets mit einstufiger Schaumabscheidung
reines Wasser im Kondensator zu kondensieren. In anschließenden höheren Konzen
trationsbereichen war eine zweistufige Reihenschaltung von Schaumabscheidern in
gleicher Weise erfolgreich.
Die Verdampfungsleistung verringerte sich bei sonst gleichen Bedingungen mit zu
nehmender Konzentration der Seifenlauge nur geringfügig. In etwa gleichen Verhält
nissen vergrößerte sich der Restschaumkreislauf über den Schaumabscheider zum
Verdampfer.
Claims (6)
1. Vorrichtung zur Abscheidung und Zerstörung von Schäumen bei der Verdamp
fung von Flüssigkeitsgemischen, bestehend aus Verdampfer, Schaumabscheider
und Kondensator,
dadurch gekennzeichnet,
daß
- a) der Schaumabscheider (10, 10′, 10′′) aus einem nach oben hin abgeschlos senen zylindrischen Teil (2) und einem nach unten gerichteten kegelförmigen Teil (1) besteht,
- b) in dem zylindrischen Teil (2) mindestens eine Eintrittsdüse (4, 4′) für den schaumschleppenden Dampf derart angeordnet ist, daß der Prozeß dampfstrom auf den im kegelförmigen Teil (1) gesammelten Schaum auftrifft,
- c) an der tiefstgelegenen Stelle des Schaumabscheiders (10, 10′, 10′′) eine Öffnung (6, 6′) zur Abführung der Blasenhaufflüssigkeit mit feinblasigem Rest schaum angeordnet ist,
- d) an der höchstgelegenen Stelle des Schaumabscheiders (10, 10′, 10′′) eine Öffnung (5) zur Abführung des schaumfreien oder des schaumschleppenden Dampfes vorgesehen ist, und
- e) der kegelförmige Teil (1) mit einer bis in den zylindrischen Teil (2) reichenden Wandheizung (7) ausgerüstet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsdüse
(4, 4′) am Beginn des kegelförmigen Teiles (1) endet.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen dem Verdampfer (9, 9′) und dem Kondensator (11, 11′) mehrere Schaum
abscheider (10′, 10′′) stufenweise übereinander und in Reihe geschaltet sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 und 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die unterhalb des obersten Schaumabscheiders (10′′) angeordneten Schaum
abscheider (10′) jeweils mit einer Rückführleitung (8) zum Abführen der Blasen
haufflüssigkeit mit Restschaum aus dem jeweils höher gelegenen Schaumab
scheider (10′′) versehen sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführleitung
(8) bis in den Wirkungsbereich der Eintrittsdüse (4′) geführt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Wandheizung (7) als indirekte Heizung ausgebildet ist und auf eine Wandtempe
ratur eingestellt ist, durch die die Haftrandbereiche der Schaum blasen ver
dampfen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944440629 DE4440629C1 (de) | 1994-11-14 | 1994-11-14 | Vorrichtung zur Abscheidung und Zerstörung von Schäumen bei der Verdampfung von Flüssigkeitsgemischen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944440629 DE4440629C1 (de) | 1994-11-14 | 1994-11-14 | Vorrichtung zur Abscheidung und Zerstörung von Schäumen bei der Verdampfung von Flüssigkeitsgemischen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4440629C1 true DE4440629C1 (de) | 1996-06-27 |
Family
ID=6533277
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944440629 Revoked DE4440629C1 (de) | 1994-11-14 | 1994-11-14 | Vorrichtung zur Abscheidung und Zerstörung von Schäumen bei der Verdampfung von Flüssigkeitsgemischen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4440629C1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110131697A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-08-16 | 中广核环境科技(深圳)有限责任公司 | 蒸发除沫*** |
EP3684490A4 (de) * | 2017-09-20 | 2021-04-07 | Chemfree Defoam LLC | Chemikalienfreies system und verfahren zur schaumunterdrückung |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2633126C2 (de) * | 1975-07-26 | 1982-06-16 | Mitsubishi Precision Co. Ltd., Kamakura, Kanagawa | Vorrichtung zum Beseitigen von Schaum, der auf der Oberfläche einer Flüssigkeit auftritt |
DE3727132A1 (de) * | 1987-08-14 | 1989-02-23 | Deutsches Inst Lebensmitteltec | Verfahren zur destabilisierung und zerstoerung von schaeumen mit thermischer energie |
JPH05216476A (ja) * | 1992-09-09 | 1993-08-27 | Yamaha Corp | 効果音発生装置 |
-
1994
- 1994-11-14 DE DE19944440629 patent/DE4440629C1/de not_active Revoked
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