CS216985B1

CS216985B1 - A method for thickening incrusting liquids and apparatus for performing the method

Info

Publication number: CS216985B1
Application number: CS439480A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Klicka; Vaclav Sebor; Vladimir Benicek
Original assignee: Vladimir Klicka; Vaclav Sebor; Vladimir Benicek
Priority date: 1980-06-20
Filing date: 1980-06-20
Publication date: 1982-12-31

Abstract

Účelem vynálezu je zajištění vhodného provozního režimu a tím dosažení vysoké účinnosti zařízení. Uvedeného účelu se dosáhne ovládáním jednotlivých prvků tvořících uzavřený cirkulační okruh zahušťované kapaliny tak, že ohřev kapaliny v ohříváku se provádí na teplotu, která je teplotou bodu varu kapaliny při tlaku, který má kapalina právě na výstupu z ohříváku. V uzavřeném cirkulačním okruhu zařazený separátor je vytvořen jako odlučovací jednotka. Přihlášené řešení lze využít v jaderných elektrárnách, hydrometalurgických závodech, anorganických, farmaceutických i jiných výrobnách a průmyslových odvětvích.The purpose of the invention is to ensure a suitable operating mode and thereby achieve high efficiency of the device. The stated purpose is achieved by controlling the individual elements forming a closed circulation circuit of the thickened liquid so that the heating of the liquid in the heater is carried out to a temperature that is the boiling point temperature of the liquid at the pressure that the liquid has at the outlet of the heater. The separator included in the closed circulation circuit is designed as a separation unit. The registered solution can be used in nuclear power plants, hydrometallurgical plants, inorganic, pharmaceutical and other production plants and industries.

Description

Vynález se týká způsobu zahušťování inkrustujících kapalin, u kterého se řeší vhodný provozní režim, a zařízení pro provádění tohoto způsobu, u kterého se řeší vestavba separátoru a jeho celkové uspořádání.The present invention relates to a process for thickening incremental liquids, in which a suitable operating mode is solved, and to an apparatus for carrying out the process, in which the installation of the separator and its overall arrangement are solved.

Je znám způsob zahušťování kapalin, u kterého se teplota bodu varu dosahuje přímo v ohříváku. Nevýhoda tohoto způsobu spočívá v tom, že vlivem lokálního přehřátí kapaliny na topných plochách dochází k tvorbě inkrustů. Jiný známý způsob zahušťování kapalin dosahuje teplotu bodu varu kapaliny v separátoru nebo ve výtlačném potrubí v blízkosti separátoru-. Nevýhoda tohoto způsobu spočívá v tom, že var je potlačen i ve výtlačném potrubí, což snižuje rychlost cirkulace a působí náhlou expanzi při vstupu do separátoru se vznikem jemných, obtížně oddělitelných kapiček. Známé zařízení pro zahušťování kapalin má separátor v podobě ploché vodorovné demisterové vrstvy. Nevýhodou tohoto zařízení je nízké účinnost separátoru a nebezpečí zahlcení při zvýšení průtoku brýdových par.A method of thickening liquids is known in which the boiling point is reached directly in the heater. The disadvantage of this method is that due to local overheating of the liquid on the heating surfaces, incrustations are formed. Another known method of thickening liquids reaches the boiling point of the liquid in the separator or in the discharge line near the separator. The disadvantage of this method is that boiling is also suppressed in the discharge line, which reduces the circulation rate and causes a sudden expansion at the entrance to the separator with the formation of fine, hardly separable droplets. The known device for thickening liquids has a separator in the form of a flat horizontal demister layer. The disadvantage of this device is the low efficiency of the separator and the risk of congestion while increasing the vapor flow rate.

Výše uvedené nevýhody jsou odstraněny způsobem zahušťování inkrustujících kapalin v uzavřeném okruhu s nucenou cirkulací zahušťované kapaliny pomocí čerpadla, ze kterého je zahušťovaná kapalina vedena do ohříváku, ve kterém se zahušťované kapalině předává teplo a ohřátá je vedena do separátoru, ve které se odděluje pára od zahušťované kapaliny, přičemž pára odchází do kondenzátoru, ochlazuje se a po zkondenzování se shromažďuje v zásobníku kondenzátu a zahušťovaná kapalina, doplňována ze zásobníku kapaliny se vrací do čerpadla podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že ohřev kapaliny v ohříváku se provádí na teplotu, která je teplotou bodu varu kapaliny při tlaku, který má kapalina právě na výstupu z ohříváku, což se dosahuje regulací přívodu tepla do ohříváku nebo/a regulací průtoku kapaliny řízením výkonu cirkulačního čerpadla zapojeného v sacím potrubí nebo/a regulací hladiny kapaliny v separátoru řízením přítoku kapaliny ze zásobníku kapaliny nebo/a regulací tlaku brýdových par nad hladinou kapaliny v separátoru řízením hladiny kondenzátu v zásobníku kondenzátu nebo/a regulací odvodu kondenzačního tepla v kondenzátoru.The above drawbacks are overcome by the method of thickening the incremental liquids in a closed circuit with forced circulation of the concentrated liquid by means of a pump from which the concentrated liquid is led to a heater in which the concentrated liquid is transferred and heated to a separator separating steam from the concentrated liquid. liquid, wherein the steam goes to the condenser, cools and, after condensation, collects in the condensate reservoir and the concentrated liquid, replenished from the liquid reservoir, returns to the pump according to the invention, which consists in heating the liquid in the heater to a temperature is the boiling point of the liquid at the pressure that the liquid has just at the outlet of the heater, which is achieved by controlling the heat supply to the heater and / or by controlling the flow of the liquid by controlling the power of the circulating pump connected to the suction line or the liquid level in the separator by controlling the liquid flow from the liquid reservoir or / and by controlling the vapor pressure above the liquid level in the separator by controlling the condensate level in the condensate reservoir or / and by regulating the condensation heat removal in the condenser.

Podstata zařízení k provádění tohoto způsobu, které je tvořeno uzavřeným okruhem s nucenou cirkulací zahušťované kapaliny, kde cirkulační čerpadlo je výtlačným potrubím propojeno s ohřívákem, za kterým je zařazen separátor propojený sacím potrubím s čerpadlem a k tomuto uzavřenému okruhu je samostatným potrubím vedeným od separátoru připojen kondenzátor se zásobníkem kondenzátu a dále na uzavřený okruh navazuje samostatná potrubní přípojka od zásobníku kapaliny podle vynálezu, spočívá v tom, že separátor má alespoň jednu odlučovací jednotku, sestávající ze dvou souosých samostatných svislých separačních vrstev, a to vnější vrstv, a vnitřní vrstvy. Vnější vrstva je na dolní straně opatřena vnějším dnem, ze kterého vybíhá směrem dolů vnější sifonová trubka. Na horní straně je vnější vrstva opatřeno vnější přírubou, která je přímo, nebo pomocí přepážky upevněna ke stěně separátoru.SUMMARY OF THE INVENTION An apparatus for carrying out this method, comprising a closed circuit with a forced circulation of a concentrated liquid, wherein the circulation pump is connected to a heater via a discharge line, followed by a separator connected by a suction line to the pump. The separator has at least one separating unit consisting of two coaxial separate vertical separating layers, the outer layer and the inner layer. The outer layer is provided on the underside with an outer bottom from which an outer siphon tube extends downward. On the upper side, the outer layer is provided with an outer flange which is attached directly or by means of a partition to the separator wall.

Vnitřní vrstva je na dolní straně opatřena vnitřním dnem, z« kterého vybíhá směrem dolů sifonová trubka, která prochází vnější sifonovou trubkou pod odlučovací jednotku a obě sifonové trubky jsou na dolní straně ukončeny v sifonové nádobce nebo pod hladinou kapaliny v separátoru. Na horní straně je vnitřní vrstva opatřena vnitřní přírubou, které je upevněna k vnější přírubě. Separátor je opatřen vstupním hrdlem cirkulační kapaliny, které ústí pod hladinu kapaliny, výstupním hrdlem cirkulační kapaliny, rovněž pod hladinou kapaliny, vstupním hrdlem čerstvé kapaliny s ústím pod nebo nad hladinou kapaliny a výstupním hrdlem brýdových par nad odlučovacími jednotkami.The inner layer is provided on the lower side with an inner bottom from which a siphon tube extends downwardly, which passes through the outer siphon tube under the separator unit and both siphon tubes terminate in the siphon container or below the liquid level in the separator. On the upper side, the inner layer is provided with an inner flange which is fixed to the outer flange. The separator is provided with a circulating liquid inlet opening which opens below the liquid level, a circulating liquid outlet opening also below the liquid level, a fresh liquid inlet opening with a mouth below or above the liquid level and a vapor vapor outlet opening above the separation units.

Výhoda způsobu zahušťováni kapalin podle vynálezu spočívá v tom, že k odpařování kapaliny dochází až na výstupu kapaliny z ohříváku, čímž se zamezuje tvoření inkrustů, a zároveň se pro odpařování kapaliny využívá celá délka výtlačného potrubí za ohřívákem a dolní část separátoru, čímž se dosahuje vysoká účinnost zařízení. K odpařování dochází plynule s poklesem hydrostatického tlaku, a'to nikoliv na stěnách potrubí nebo aparátů, ale v celéín objemu kapaliny.An advantage of the method of thickening liquids according to the invention is that the liquid evaporates only at the liquid outlet from the heater, thereby avoiding the formation of incrustations, while utilizing the entire length of the discharge pipe behind the heater and the bottom of the separator. device efficiency. Evaporation occurs continuously with a decrease in hydrostatic pressure, not on the walls of the pipelines or apparatus, but throughout the liquid volume.

Zařízení pro prováděni tohoto způsobu má vysokou účinnost separačni části bez nebezpe3 čí zahlcení separační vrstvy, a tím se jednak zamezují ztráty rozpuštěných látek, jednak se dosahuje vysoká provozní spolehlivost.The device for carrying out this method has a high efficiency of the separation part without the risk of congestion of the separation layer, and thus both the loss of dissolved substances is avoided and the high operational reliability is achieved.

Příklad provedení jednotky podle vynálezu je uveden na připojených výkresech, kde na obr. 1 je schéma odpařovací jednotky a na obr. 2 je svislý řez separátorem.An exemplary embodiment of the unit according to the invention is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a diagram of the evaporation unit and Fig. 2 is a vertical section through a separator.

Odpařovací jednotka sestává z ohříváku 2 (obr. 1), separátoru 2, cirkulačního čerpadla 8, kondenzátoru zásobníku kapaliny 6, zásobníku kondenzátu 2, sacího potrubí J a výtlačného potrubí 4· Kapalina se ohřívá v ohříváku 1 na teplotu bodu varu, která přísluší celkovému tlaku kapaliny na výstupu z ohříváku 2 do výtlačného potrubí 4. Odpařování nebo var kapaliny probíhá v celém výtlačném potrubí a v dolní části separátoru 2. V separátoru 2 se kapalina oddělí od brýdových par a vstupuje do sacího potrubí.2· Brýdové páry jsou vedeny do kondenzátoru 2» kde kondenzují, a kondenzát se shromažáuje v zásobníku kondenzátu 2· Ohřátí v ohříváku 2 a var ve výtlačném potrubí 2 zároveň vyvolávají přirozenou cirkulaci v systému, která je podporována činností čerpadla 8, ze kterého se cirkulující kapalina vede znovu do ohříváku i· Hladina kapaliny v separátoru 2 se reguluje doplňováním čerstvé kapaliny ze zásobníku kapaliny 2 do cirkulačního systému, a to obvykle do separátoru 2 nebo do sacího potrubí J.The evaporation unit consists of heater 2 (Fig. 1), separator 2, circulation pump 8, liquid reservoir condenser 6, condensate reservoir 2, suction line J and discharge line 4 · The liquid is heated in the heater 1 to the boiling point corresponding to the total the liquid pressure at the outlet of the heater 2 to the discharge line 4. Evaporation or boiling of the liquid takes place throughout the discharge line and at the bottom of the separator 2. In separator 2 the liquid is separated from the vapor vapor and enters the suction line.2 · heating in the heater 2 and boiling in the discharge line 2 at the same time induce natural circulation in the system, which is supported by the operation of the pump 8 from which the circulating liquid is recirculated to the heater i · The level of the liquid in the separator 2 is regulated by adding fresh water liquid from the liquid reservoir 2 into the circulatory system, usually the separator 2 or suction line J.

Pracovní a technologický režim této jednotky je veden tak, že regulací tepelného výkonu ohříváku 2 nebo/a regulací průtoku kapaliny ohřívákem 2 nebo/a regulací hydrostatického tlaku kapaliny na výstupu z ohříváku 2 ^se teplota kapaliny udržuje po dosažení rovnovážného stavu neustále na hodnotě odpovídající bodu varu kapaliny při tlaku, který má kapalina právě na výstupu z ohříváku 2·The operating and technological mode of this unit is such that by controlling the heat output of the heater 2 and / or by controlling the flow of liquid through the heater 2 and / or by controlling the hydrostatic pressure of the liquid at the outlet of the heater 2 ^. liquid at the pressure that the liquid has just at the outlet of the heater 2 ·

Separátor 2 je opatřen separační jednotkou, sestávající ze dvou svislých souosých separačních vrstev, vnější vrstvy 2 (obr. 2) a vnitřní vrstvy 22.· Vnější vrstva 2 j® dolní straně uzavřena vnějším dnem 22» ^z® kterého ústi vnější sifonová trubka 1 2. Na horní straně je vnější vrstva 2 opatřena vnější přírubou 22, která je upevněna ke stěnám separátoru. Vnitřní vrstva 10 je umístěna v dutině vnější vrstvy 2· Na dolní straně je uzavřena vnitřním dnem 21, ^ze kterého ústi vnitřní sifonová trubka 15. které prochází vnější sifonovou trubkou 12 pod separační jednotku do společné sifonové nádobky 22· Vnitřní vrstva 10 je na horní straně opatřena vnitřní přírubou 22, pomocí které je upevněna k vnější přírubě 22· Separétor 2 je v dolní části opatřen vstupním hrdlem 18 cirkulační kapaliny a výstupním hrdlem 19 cirkulační kapaliny. Obě tato hrdla mají ústí pod hladinou kapaliny. Dále může být separátor 2 v dolní části opatřen přívodem 20 čerstvé kapaliny, který může ústit pod nebo nad hladinu kapaliny. V horní části je separátor 2 opatřen výstupním hrdlem 21 páry.The separator 2 is provided with a separation unit consisting of two vertical coaxial separation layers, an outer layer 2 (Fig. 2) and an inner layer 22. · The outer layer 2 is closed at the bottom by an outer bottom 22 ^of which an outer siphon tube 1 2 On the upper side, the outer layer 2 is provided with an outer flange 22 which is fixed to the walls of the separator. The inner layer 10 is located in the cavity of the outer layer 2. On the lower side it is closed by an inner bottom 21 ^from which an inner siphon tube 15 extends which passes through the outer siphon tube 12 below the separation unit into a common siphon container 22. The separator 2 is provided in the lower part with a circulating fluid inlet 18 and a circulating fluid outlet 19. Both of these throats have a mouth below the liquid level. Further, the separator 2 at the bottom can be provided with a fresh liquid inlet 20 which can flow below or above the liquid level. In the upper part, the separator 2 is provided with a steam outlet neck 21.

Cirkulační kapalina z výtlačného potrubí 2 vstupuje do separátoru 2 vstupním hrdlem 18 cirkulační kapaliny pod hladinu kapaliny v dolní části separátoru 2· Brýdové péry vystupují v podobě bublin nad hladinu kapaliny a přitom s sebou unášejí stržené částice kapaliny. Brýdové páry procházejí radiálně vnější vrstvou 2, ve které se částice kapaliny zachytí na vláknech náplně a postupně se spojují ve větší kapky, které se působením gravitace a dynamického účinku proudicí páry vypuzují z vnější vrstvy 2 současně směrem dolů a k ose odlučovací jednotky. V mezeře mezi vnější vrstvou 2 ⁸ vnitřní vrstvou 10 stéká odloučená kapalina na vnější dno 11 a vnější sifonovou trubkou 12 přes sifonovou nádobku 17 do dolní části separátoru 2. Brýdové páry procházejí dále mezerou a vnitřní vrstvou 10 do její dutiny a vystupuji ze separátoru 2 výstupním hrdlem 21 páry. Ve vnitřní vrstvě 10 může dojít k dalšímu odloučení kapaliny, která pak stéká vnitřní sifonovou trubkou 15 do dolní části separátoru 2. Hlavní funkce vnitřní vrstvy 10 spočívá v tom, že svou tlakovou diferencí zajišíuje radiální směr proudění v mezeře, a tím zamezuje stržení odloučené kapaliny k výstupu brýdové páry. Odloučená kapalina z dolní části separátoru 2 odchází výstupním hrdlem 19 cirkulační kapaliny do sacího potrubí J.The circulating liquid from the discharge line 2 enters the separator 2 through the inlet orifice 18 of the circulating liquid below the liquid level in the lower part of the separator 2. The vapor springs protrude in the form of bubbles above the liquid and carry entrained liquid particles. The vapor vapors pass radially through the outer layer 2, in which the liquid particles are trapped on the fibers of the cartridge and gradually join into larger droplets which are expelled simultaneously from the outer layer 2 by the gravity and dynamic effect of the vapor downwardly to the separator unit axis. In the gap between the outer layer ^{28 and the} inner layer 10, the separated liquid flows to the outer bottom 11 and the outer siphon tube 12 through the siphon container 17 to the bottom of the separator 2. Vapors pass through the gap and inner layer 10 into its cavity neck 21 steam. In the inner layer 10 there may be further separation of the liquid, which then flows through the inner siphon tube 15 into the lower part of the separator 2. The main function of the inner layer 10 is that its pressure differential ensures radial flow direction in the gap and thereby prevents entrainment to the vapor vapor outlet. The separated liquid from the lower part of the separator 2 passes through the outlet 19 of the circulation liquid into the suction line J.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A method for concentrating incremental liquids in a closed circuit with forced circulation of a condensed liquid by means of a pump from which the condensed liquid is directed to a heater in which the condensed liquid is transferred to heat and heated to a separator in which steam is separated from the condensed liquid. the condensate is cooled and after condensation is collected in the condensate reservoir and the concentrated liquid, replenished from the liquid reservoir, is returned to the pump, characterized in that the heating of the concentrated liquid in the heater is carried out to a boiling point of the concentrated liquid at the pressure of the thickened liquid just at the outlet of the heater, whereby reaching the boiling point at the outlet of the heater is achieved by controlling the heat supply to the heater and / or by controlling the flow of the thickened liquid by controlling the pump power it in the suction line and / or regulating the level of thickened liquid in the separator controlling inflow thickened liquid from the liquid reservoir and / or regulating the pressure of vapor above the thickened liquid in the separator controlling the level of condensate in the condensate tank and / or controls the level of removal of heat of condensation in kondenzétoru.

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, comprising a closed circuit with forced circulation of a concentrated liquid, the circulation pump being connected to a heater via a discharge line, followed by a separator connected by a suction line to the pump and to this closed circuit being a separate line from the separator a condenser with a condensate reservoir is connected and a separate pipe connection from the liquid reservoir is connected to the closed circuit, characterized in that the separator (2) is formed of at least one separator unit consisting of two separate coaxial separation layers, an outer layer (9) and an inner layer (10), wherein the outer layer (9) is provided with an outer bottom (11) and an outer siphon tube (12) on the lower side and an outer flange (13) on the lower side and the inner layer (10) is provided with an inner bottom on the lower side (14) and inner siphon tube (15) and on top the inner siphon tube (15) extends through the outer siphon tube (12) into the common siphon container (17) or below the liquid level, which is kept below the separator unit at the bottom of the separator (2), wherein the separator ( 2) is provided in the lower part with a circulating liquid inlet (18) which opens below the liquid level, with a circulating liquid outlet (19) and a fresh liquid inlet (20), and with a pen outlet outlet (21) in the upper part.