DK173132B1 - Fremgangsmåde og apparatur til separationsprocesser - Google Patents

Description

i DK 173132 B1

Opfindelsen angår apparatur til separering af væske- eller gasblandinger, fjernelse af urenheder fra et gasformigt medium eller koncentrering af opløsninger/urenheder i et væskeformigt medium og fremgangsmåde ved brug af dette ap-5 paratur. Apparatur med principielt samme opbygning kan til passes følgende processer: 1. Afdrivning af lettere fordampelige komponenter fra snavsede væskeblandinger ved hjælp af dampe af den tungt fordampe- 10 lige komponent, eventuelt frembragt ved fordampning i selve apparatet.

2. Opkoncentrering af stoffer opløst eller suspenderet i en væske ved afdampning af en del af denne.

15 3. Udvaskning af urenheder fra luft eller diverse gasser med en væske, hvortil der eventuelt er iblandet neutraliserende kemikalier.

20 4. Fjernelse af organiske opløsningsmidler fra luft eller gasser ved udvaskening med en væske, der er blandbar med opløsningsmidlet.

5. Nedkøling af en væske gennem afgivelse af dampe i kontakt 25 med gennemstrømmende luft.

Uanset om apparaturet skal anvendes primært til separering eller koncentrering af væskefasen eller primært til separering af gasfasen, er apparaturet ifølge opfindelsen opbygget 30 af et vandret behandlingskammer, ved bunden af hvilket der er monteret en rotor, der fra et specielt tilledningssystem opfanger væsken og derefter udslynger væsken i en jævn vifte over hele behandlingskammerets tværsnitsareal, for til slut at ranune behandlingskammerets væg. Herfra strømmer væsken via '35 tilledningssysteroet tilbage til rotoren til fornyet udslyng ning.

DK 173132 B1 2 f Væsken tilføres ved behandlingskaromerets ene ende og gassen eller dampen ved den modsatte ende. Der dannes herved en trinvis modstrømning mellem de to faser, idet væsken under strømningen mod forstøvningsrotoren i tilledningssystemet 5 bevæger sig lidt fremad mod væskeudløbet mellem på hinanden følgende udslyngninger. Der opnås således en effektiv kon-takt/udveksling mellem væsken og gasfasen.

Ifølge opfindelsen er systemet særligt anvendeligt ved be-10 handling af snavsede væsker eller gasser, hvor man ønsker at få den højst mulige koncentration af urenheder i den behandlede væske eller den væske, der benyttes til udvaskning af urene gasser.

15 Der eksisterer et stort udvalg af apparatur til gennemførelse af de nævnte processer, f.eks. de klassiske lodrette afdrivnings- eller rektifikationskolonner med klokke- eller sibunde eller fyldelegemer af forskellig art, luftvaskere med for- .....^ støvningsdyser samt forskellige typer fordampere. Den væsent- I 20 ligste mangel eller ulempe ved de kendte apparattyper er, at i, de ved behandling af stærkt forurenende væsker eller gasser alt for hyppigt må tages ud af drift for rensning, eller at der må anvendes dyre skumdæmpningsmidler til f.eks. at hindre, at skum rives med af dampstrømmen og derved forurener 25 destillatet.

Der findes apparattyper, der er i stand til at klare nogle af opgaverne, men hvor anskaffelsesprisen er den begrænsende faktor.

3 0

Den foretrukne udformning af væske- udslyngnings/forstøv-ningsarrangementet er vist i figur 1 og 2, hvor rotoren består af en cylindrisk hul kerne, der sammmen med vinkelformede plader påsvejset i hele rotorens længde danner opsam-35 lingskamre for den væske, der skal forstøves. Den i forhold til rotorens omdrejningsretning fremadrettede del af den ^ vinkelformede plade tjener først til opfangning af den til- n DK 173132 B1 3 strømmende væske. Når væsken derefter i opsamlingskammeret er bragt op på rotorens omdrejningshastighed, påvirkes den af centrifugalkraften, som tvinger den frem til udslyngning over pladens kant. Herfra udslynges væsken med en hastighed, der 5 er en sum af rotorens periferihastighed og strømningen fra opsamlingskammeret mod pladens kant.

Tilledningen af væske til rotoren foregår gennem en spalte mellem to ledeplader, der strækker sig i hele behandlings-10 kammerets længde. Den udslyngede væske rammer behandlings kammerets fortrinsvis cylindriske væg og strømmer ned mod kammerets bund langs de to sider, for påny at blive udslynget af rotoren. Ledepladerne gives en sådan facon, at mellemrummet mellem ledepladerne og kammerets bund giver en strøm-15 ningshastighed fra begge sider af spalten, så det giver en turbulent strømning, der kan holde urenhederi væsken i suspension.

Dersom apparatet f.eks. skal anvendes til rektifikation af en 20 blanding af væsker med forskelligt kogepunkt, hvor bereg ninger viser, at der kræves 30 teoretisk bunde for at opnå den ønskede separation, skal man - under forudsætning af at virkningsgraden for kontakten mellem den udslyngede væske og dampen er 66,6% - udslynge væsken 45 gange, medens den be-25 væger sig fra tilløbet til afløb for den behandlede væske.

Dersom den effektive længde af behandlingskammeret f.eks. er 2,8 m, skal væsken gennemsnitligt bevæge sig 2800:45 =* 62mm frem mod afløbet mellem på hinanden følgende udslyngninger af væsken. Procesdampen, der ledes til behandlingskammeret 30 gennem endedækslet ved væskeafløbet, strømmer i modstrøm til væsken i kammerets længderetning. Under dampens passage gennem behandlingskammeret vil den gennem stof- og varmeveksling med væsken have optaget væskens lettere fordampelige komponent og afgivet noget af procesdampen til væsken.

Dersom rotoren roterer med en omløbshastighed på 600 o/min. og der er 4 opsamlingskamre på rotorens omkreds, vil der 35 DK 173132 B1 4 udslynges 40 væskestråler per sekund, og dersom dampen strømmer gennem behandlingskammerets frie tværsnit med en hastighed på l m/sek., vil dampen derved komme i kontakt med en væskestråle af en lidt anden sammensætning for hver 25 mm 5 dampen bevæger sig fremad. Dampens strømning levner derfor mulighed for opnåelse af god ligevægt mellem væske- og dampfasen i den kontinuerlige bevægelse fra kontakttrin til kontakttrin.

10 Opbygningen med et indvendigt glat behandlingskammer samt et forstøvningssystem, hvor væsken konstant er i turbulent strømning, er basis for, at systemet er særlig fordelagtig ved behandling af stærkt forurenede væsker, og ved pilotforsøg med et apparat udformet som vist figur 4 og 5 har det 15 vist sig, at det benyttede apparat kunne arbejde i flere døgn mellem rengøringer, medens man havde måttet opgive at udføre separeringen med konventionelt udstyr som kolonner med klok-^ ke- eller sibunde eller anden kontaktindsats, dels på grund J af tilstopning og dels som følge af skumning.

] 20

Ved afdrivning eller rektifikation af urene væsker vil man som regel være interesseret i, at der samtidig sker en opkoncentrering af urenhederne i den tungtfordampelige del af væskeblandingen, hvilket kan ske ved i stedet for direkte damp 25 at benytte damp fremstillet ved fordampning af en del af den urene væske.

Til en sådan afdampning er fordampere af de sædvanligt benyttede typer ikke velegnede, idet man både ved cirkulations-30 og faldstrømsfordampere må arbejde med en kraftig recirkula tion af væsken i fordamperen, og hele varmetransmissions-fladen vil derfor komme til at producere damp fra en væske, der har den høje slutkoncentration af urenheder med en stærkt reduceret varmetransmission til følge.

35

Dette problem er løst ved, at en del af behandlingskammerets væg udformes som varmetransmissionsflade af form som en γη m 1^1 * DK 173132 B1 5 bælgkonstruktion sammensvejset af koniske ringe, der skiftevis sammensvejses ved den indre og ydre omkreds eller som en flade udformet med langsgående foldninger af varmefladen. Konstruktionen har som fastslået ved forsøg med pilotanlæg 5 flere konkrete fordele: 1. Væsken bevæger sig trinvist frem mod udløbet samtidig med, at den undervejs mange gange slynges ud mod varmetransmls-sionsfladen. Den første del af denne vil derfor arbejde ved 10 et tørstofindhold, der svarer til feedens indhold af uren heder, og kun den sidste del af varmefladen kommer til at arbejde ved slutkoncentrationen af urenheder. Den gennemsnitlige varmetransmissionskoefficient vil derfor være gunstigere end ved de nævnte fordampere.

15 2. Da hele varmetransmissionsfladen bombarderes med den udslyngede væske, holden fladen sig ren i lange driftsperiode .

2 0 3. Da væsken på sin vej fra forstøvningsrotoren til varme transmissionsf laden er i kontakt roed den udviklede damp, vil specielt den del af fordamperen, der er nærmest afdrivningssektionen, også fungere som "afdrivningskolonne". For væsker, hvor forholdet mellem tørstofindholdet i afløbet og indholdet 25 i feeden er stort, kan denne effekt være så stor, at det ikke er nødvendigt med en afdrivningssektion, og hele separeringen inddampningen kan klares alene med fordampersektionen.

4. For væsker, der normalt er vanskelige at inddampe på grund 30 af skumdannelse, har denne fordamper den fordel, at hele varmetransmissionsfladen konstant modtager en regn af væskedråber, der slår en begyndende skumdannelse ned.

For væsker med et indhold af tørstof, der er mindre tilbøje-35 lig til at give påbrænding og aflejringer, kan fordamperen udformes som en faldfilmfordamper med rør som transmissionsflade. Rørene anbringes i paneler af vandrette rør anbragt DK 173132 B1 6 lodret tæt over hinanden i et plan vinkelret på forstøverrotorens længdeakse. Rørpanelerne indbygges med en afstand mellem disse, der er så stor, at den specielt konstruerede forstøverrotor kan sende kompakte stråler af væske op gennem 5 spalten mellem panelerne. Ved strålernes anslag mod dækslet over panelerne spredes væsken ud mod ledeskinnerne og risler herfra ned over rørene. Det varmeafgivende medium tilføres indvendigt i rørene.

10 Fordelen ved denne udformning er, at det er muligt at etab lere en væsentlig større varmetransmissionsflade i en enkelt enhed, og at der kan arbejdes med væsentlig større differenstryk mellem varmetilførselsmediet og fordampersiden, hvilket gør et sådant apparat særlig velegnet til at indgå i et 15 rektifikationsanlæg, hvor der benyttes mekanisk varmepumpe, bl.a.fordi strømningstabet for dampens strømning gennem rektifikationsdelen er særdeles ringe. Som ved fordamperen med fordamperflade af bælgkonstruktion eller konstruktionen med foldede flader er der ved denne udformning en trinvis væ-20 skestrømning mod væskeafgangen, og den første del af for damperen vil derfor arbejde med et tørstofindhold, der svarer ^ til indholdet i feeden, og den gennemsnitlige varmetransmis- I sionskoefficient vil være god.

Ina 25 Afdrivningseffekten vil være mindre god, da der lægges vægt på, at væsken slynges ud i stråler, som passerer op mellem rørpanelerne med en sådan kraft, at væsken ved anslag mod dækslet kan spredes ud til ledeskinnerne over røgpanelerne.

30 Kombinationen af et forstøversystem og en varmetransmissions- flade af bælgtypen kan udformes til at fungere samtidig som economizer og røggasvasker, og i tilfælde af små ydelser kan et sådant system også fungere som centralkedel. En fordel ved en sådan kedelunit/economizer er særlig udtalt, dersom retur-35 kedelvandet har en lav temperatur, idet man da kan udnytte størstedelen af brændslets øvre brændværdi.

'HU Ί li i':is

T

DK 173132 B1 7

Passagen af kedelvandet i bælgene kobles således, at kedelvandet trinvis bevæger sig i modstrøm med røggassen. Den væske, der forstøves i kammeret, vil ved kontakt med den varme røggas ved dennes indstrømning i economizeren/kedlen få 5 en del af væsken til at fordampe. Den udviklede damp vil sammen med røggassen strømme videre frem i economizeren og vil gradvis kondensere, efterhånden som røggassen via den forstøvede væske kommer i kontakt med den koldere del af varmetransmissionsfladen. Der tilføres en mindre mængde væske 10 tilsat kemikalier til neutralisering af røggassen, og denne væskemængde vil sammen med kondensat fra den ved forbrændingen udviklede vanddamp og de optagne urenheder blive fjernet gennem overløb ved røggastilgangen. Fjernelse af urenhederne bliver fremmet ved den omtalte fordampning og kondensering af 15 en del af vaskevæsken, idet strømmen af kondensat frem mod røggastilgangen vil hjælpe til at bringe urenhederne frem mod overløbssystemet.

Betegnelserne "forstøvningsrotor" eller r,uds lyngn ingsrotor" 20 er anvendt, uanset om rotoren udslynger væsken i form af større eller mindre dråber i meget fint fordelt eller forstøvet form. Da rotorens skovlblade samler den væske op, der er strømmet ind gennem spalten mellem de to ledeplader, kan man opnå den findeling og gennemslagskraft af væsken, man 25 ønsker ved at vælge en passende omdrejningshastighed af rotoren. Som ydergrænser kan nævnes, at man ved lav omdrejningshastighed og høj væskebelastning får store dråber, medens man ved høj omdrejningshastighed og lille væskebelastning får en virkelig forstøvning af væsken.

30

Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere forklaret under henvisning til tegningerne, på hvilke fig.l viser et tværsnit i et behandlingskammer med forstøv--35 ningsrotor og tilledningssytem anbragt ved bunden af dette, fig.2 længedesnit i samme behandlingskammer udlagt for af-drivning/rektifikation med direkte damp, DK 173132 B1 8 fig.3 detalje vedr. rende til tilbageføring af væske, fig.4 længdesnit i behandlingskaminer udlagt for afdrivning /rektifikation med indbygget varmetransmissionsflade af bælgtypen til afdampning af den til processen nødvendige 5 damp, fig.5 tværsnit i samme, fig.6 illustration af væskefordelingen til rørpanelerne i større målestok, fig.7 snit i varmetransmissionsflade i større målestok, 10 fig.8 længedesnit i specialrotor for væskecirkulation ved rørpaneler, fig.9 tvæsrsnit i samme, fig.10 længdesnit i et sammenbygget fordamper- og rektifikationsanlæg med rørpaneler, 15 fig.ll tværsnit i samme, fig.l2a længdesnit i et inddampningsanlæg med varmetransmissionsf lade udformet med foldeplader, fig.l2b tværsnit i samme fig.13 længdesnit i en kombineret røgvasker og centralvarme-20 kedel, fig.14 tværsnit i samme.

j Fig.l viser det foretrukne forstøversystem bestående af de to ^ ledeflader 20a og 20b samt rotoren 10. Væsken strømmer ind ^ 25 mod rotoren gennem spalten 21 mellem de to ledeplader, hvor strømningshastigheden passende kan ligge mellem 1 og 1,5 m/sek. Rotorens periferihastighed må afpasses efter formål og efter behandlingskammerets tværsnitsdimensioner og ligger i størrelsesordenen lom/sek. Den vinkelbøjede plade 13 svejset 30 til den rørformede kerne 12 og støttet af forbindelsesplader ne 14 danner sammen med kernevæggen bund og vægge i opsamlingskamrene 15. Den fremadrettede side af den vinkelbøjede plade tjener samtidig som skovlblad til opsamling af væsken og derefter som styr for afstrømning af den optagne væske 35 under forstøverens fortsatte rotation. Forstøverrotoren kan drives enten med direkte koblet motor 57 eller med kilerem-* træk (ikke vist).

la· ** tis DK 173132 B1 9 Når vinklen mellem den forreste inderside af vinkelpladen og rotorens indhyldningscylinder ikke er større end ca. 30°, vil al den væske, der er strømmet frem gennem indløbsspalten 21 i tiden mellem passagen af to på hinanden følgende opsamlings- » 5 kamre ved anslaget mod skovlbladets inderside føres langs denne mod opsamlingskammerets bund. Under opfyldningen af opsamlingskammeret bringes den optagne væske op på forstøverrotorens rotationshastighed for derefter at blive slynget ud mod behandlingskammerets væg li eller mod fordamperens var-10 metransmissionsflade 40 for derefter igen at strømme mod bunden til fornyet udslyngning. For at opnå en god virkningsgrad af kontakten mellem væske og gas, må det tilstræbes, at hele behandlingskammerets tværsnitsareal dækkes af en jævn vifte af udslynget væske, hvilket kræver, at udslyngningen 15 finder sted over et vinkelområde på ca. 180°.

Man kan opnå en passende fordeling af den udslyngede væske ved at afpasse opsamlingskammerets volumen til det optagene væskevolumen og give ydervæggen i opsamlingskammeret en 20 passende hældning, eventuelt kombineret med en krumning af en del af denne. Ved inddampning af meget snavsede væsker kan det være fordelagtigt at indrette opsamlingskamrene således, at halvdelen af kamrene besprøjter den første del af varme-fladen, og de andre kamre besprøjter den resterende del af 25 varmefladen. Derved opnår man at få større dråber med bedre gennemslagskraft og dermed lavere kraftforbrug for samme renseeffekt.

Ved udnyttelse af systemet til rektifikation af væskeblandin-30 ger vil der normalt være behov for et langstrakt behandlings kammer til opnåelse af et stort antal teoretiske bunde. Her kan stivheden af rotoren være en begrænsende faktor, idet kraftpåvirkningen for at bringe det optagne væskevolumen op på fuld rotationshastighed ved anslag mod opsamlingskammerets - 35 bund kan være ret stor.

Man kan forøge stivheden og mindske kraftpåvirkningen ved at DK 173132 B1 10 anbringe skovlblade 16 til opfangning af væske mellem på hinanden følgende opsamlingskamre, vist fig.l højre del af rotoren. Væsken opfanges herved i dobbelt så mange og halvt så store portioner, hvor den del, der opfanges af skovlblade-5 ne efter afstrømning fra pladens bagkant, har en bevægelse med en komposant ind mod rotorens kerne og en komposant fremad i rotorens rotationsretning. Det bevirker, at det af skovlbladet optagne væskevolumen (efter at have passeret skovlbladets bagkant) bevæger sig langsomt fremad fra tiΙ-ΙΟ ledningszonen 21. Når det efterfølgende opsamlingskammer har optaget og bragt sit halve volumen op i rotationshastighed, vil det derefter indhente og bringe det af skovlbladet optagne volumen op på rotationshastigheden. Hvert opsamlingskammer vil således udslynge samme væskemængde både med og 15 uden de supplerende skovlblade, men kraftpåvirkningen på rotoren vil kun være ca. det halve.

Ledepladerne 20a og 20b er udformet med henblik på at lede væsken tilbage til rotoren på den mest hensigtsmæssige måde, 20 dvs. når det drejer sig om væsker med suspenderede urenheder eller udfældninger at der opnås en strømning ned mod tilledningspalten 21 med en hastighed tilstrækkelig til, at urenhederne holdes i suspension, således at de til slut kan udtages sammen med den øvrige remanens. Samtidig er det 25 vigtigt at opnå en kontinuerligt forløbende modstrøm mellem væske og damp uden frem- eller tilbageblanding af væsken under strømningen ned mod indløbet til rotoren. Begge disse krav opfyldes ved, at ledepladerne har samme centrum for ri krumningsradius som behandlingskammerets bund, og at afstan- 30 den mellem bunden og ledepladerne giver et passende gennem- : i strømningsareal.

Ledepladerne skal have en sådan udstrækning, at væsken, der strømmer ned langs behandingskammerets vægge, kun til strøm-35 roer til rotoren gennem ledespalterne og således, at der kan _ arbejdes med en væsketilløbssøjle på op til 100 mm.

DK 173132 B1 11

Specielt når der foretages en fordampning af en del af væsken, kan der forekomme en kraftig stigning af væskens viskositet, og for at opnå den gunstigste væskeudslyngning i hele behandlingskammerets længde er det derfor nødvendigt at gøre 5 spaltebreden 21 indstillelig, hvilket er opnået ved at le depladen 20a før tilledningsspalten - regnet i rotorens omløbsretning - fastspændes gennem slidser i ledepladen ved hjælp af boltene 22a. Der vil dog være en mindre del af den udslyngede væske der rammer indersiden af denne stilbare 10 ledeplade, og den er derfor forsynet med en opadgående bøj ning 27, således at væsken fra indersiden af ledepladen strømmer ind mod rotoren parallelt med strømningen i tilløbsspalten 21.

15 Ledepladen 20b efter spalten monteres fastsiddende roed bolte ne 22b. Den udføres dobbeltvægget, idet den mod rotoren vendende side skal nå op til min. de nævnte lOOmm over tilløbsspalten og slutte sig tættest muligt til de først udslyngede væskestråler, der er retlinede. Fladen 29 må ikke 20 være for lang i stråleretningen, da eventuelle dråber, der rammer fladen, helst skal kunne fortsætte op over kanten ved egen inerti. Den første del af den dobbeltvæggede ledeflade 20b + 29 er en del af en cylinderflade, der ligger i en afstand fra rotorens periferi på ca.5mm, den plane del fort-25 sætter som tangent til cylinderfladen under en vinkel med det vandrette plan på ca.30°.

Der findes forskellige former for roterende forstøvere, f.eks. glatte cylindre, cylinderformede børster eller et 30 større eller mindre antal skiver på en fælles akse, der dypper ned i væsken. De anvendes i forbindelse med luftvaskere eller som applikatorer for tørretromler. En mangel ved disse systemer er, at rotorernes opsamling af den væske, der forstøves, sker ved vedhængning, men urenhederne har ikke -35 samme vedhæftningsevne som væsken, og der sker derfor en ophobning af urenhederne. I visse tilfælde forbedrer man virkningen ved at indføre mekanisk omrøring f.eks. med pro- DK 173132 B1 12 pelomrørere. Herved hindres den kontinuerlige modstrømseffekt, som nærværende opfindelse tager sigte på. Et eksempel på en sådan konstruktion fremgår af det amerikanske patent 1,8o3,792 som har en udformning som ved første betragtning 5 kunne ligne min konstruktion, idet der indgår en forstøverro tor (glat cylindrisk) og to baffle-plates (skvulpeplader),som skal forhindre, at bølger i væskeoverfladen når ind til den cylindriske forstøverrotor, hvis funktion forringes væsentligt, dersom rotorens neddykning i væsken afviger marginalt 10 fra den optimale neddykning på 6mm. Ved den første behandling af min ansøgning og ved oversættelsen til engelsk var man ikke opmærksom på den afgørende forskel mellem skvulpeplader og ledeplader.

15 Varierende forhold kan have indflydelse på væskens aksiale strømning i behandlingskammeret.strømningen drives af, at der er lavere væskestand ved væskeafgangen end ved tilløbet, og ændringer i væskestrøm og viskositet kan f.eks. bevirke, at forskellen i væskestanden gennem apparatet ændres, hvilket 20 dog med dette system har begrænset indflydelse som følge af den principielle opbygning med ledeplader.

•H

I Strømningshastigheden i spalten 21 mellem to ledeplader i udledes af formlen V = /2gxh, hvor h er den lodrette afstand ; 25 fra midten af tilløbsspalten til væskeoverfladen i spalterne mellem behandlingskammerets bund og ydersiden af ledefladerne, og g er tyngdeaccelerationen.

Som det ses vil en formindskelse af denne væskesøjle på 25% 30 kun ændre hastigheden i forholdet /0,75 * 0,866, dvs. reduk tion i væskecirkulationen på 13,4%. Om nødvendigt kan denne ændring let kompenseres ved justering af bredden af spalten mellem de to ledeplader.

35 Fig.2 viser et længesnit i et behandlingskammer, der prin cipielt kan benyttes til afdrivning eller rektifikation af den letfordampelige del af en væskeblanding med direkte damp Π -":Ίΐ! DK 173132 B1 13 eller som luft- eller gasvasker. Procesdampen eller gassen ledes til behandlingskammeret gennem tilslutningen 38 i endedækslet og gassen eller dampen føres ud gennem afgangen 39 i det modstående endedæksel. Dampen føres til en ikke vist 5 kondensator. Anvendt til rektifikation af væskeblandinger tilføres feeden gennem en tilgang 35 i en passende afstand fra dampafgangen 39, medens refluxen tilføres gennem et rør 36 ved dampafgangen. Remanensen eller den snavsede vaskevæske udtages gennem vaskeafgangen 37.

10

Ved mindre diametre af behandlingskammeret vil den væske, der rammer den øverste flade af husets væg 11 som tidligere beskrevet strømme tilbage til forstøveren 10 ad begge sider af kammervæggen, idet den intensive besprøjtning hindrer 15 væsken fra den øverste mere eller mindre vandrette del af kammervæggen i at falde direkte ned mod forstøversystemet.

Ved større diametre af behandlingskammeret har den næsten vandrette øverste kammervæg en større udstrækning, og væsken har derfor tilbøjelighed til at falde direkte ned mod for-20 støversystemet, hvilket er meget uheldigt, da væskedråbernes fald starter med hastigheden 0, og faldet vil være betydeligt langsommere end det frie fald, da dråberne hele tiden rammes af den opadslyngede væske. Dampstrømmen fører derfor dråberne med sig et stykke i medstrøm og forårsager derved en til-25 bageblanding og forstyrrelse af den jævnt fremadskridende modstrøm.

Som vist i fig.2 kan dette hindres ved i behandlingskammerets øverste halvdel at påsvejse koniske ringe 18 med en aksial 30 afstand fra begyndelsen af en ring til begyndelsen af den næste lidt større end højden i den koniske stub, ringen er en del af. En plan pladering 19 med samme indvendige diameter som den koniske rings indvendige diameter og en udvendig diameter 20 mm mindre end behandlingskammerets indvendige 35 diameter svejses til den koniske ring, hvorved der fremkommer en V-formet rende, vist i større målestok i fig.3.

DK 173132 B1 14

Funktionen er, at væsken, når den rammer den koniske flade af denne, vil tvinges til at strømme udad og fremad mod det hulrum, der dannes af den foranliggende koniske og plane ring, hvor væsken ender i den V-formede rende og dermed ledes 5 ned mod forstøveren uden afdrift som følge af fri kontakt med dampstrømmen.

Samme principielle opbygning af apparatet som vist i fig.2 kan også benyttes som køletårn til fordampningskøling af ~ 10 vand, hvor der er mulighed for med et langstrakt behandlings kammer at køle vandet til en temperatur tæt på køleluftens vådtemperatur. Apparatet skal til denne anvendelse forsynes med en ventilator, der enten suger eller trykker køleluften gennem behandlingskamroeret.

15

Fig. 4 og 5 viser en udførelsesform, hvor procesbeholderen eller behandlingskammeret er udformet som rektifikationsapparat med en indbygget fordamper af bælgtypen, dvs. med en varmetransmissionsflade opbygget af sammensvejsede koniske 20 pladeringe, hvor ringene 41 skiftevis vender mod hinanden og fra hinanden og derved danner V-formede rundgående lommer, der skiftevis vender mod behandlingskammerets indre rum 33 og dermed mod forstøveren og mod kammervæggen, hvorved der dannes passager 57 for varmemediet. Som følge af at forstø-25 versystemet beslaglægger pladsen ved beholderens bund, dækker pladeringene kun ca. 270° af beholderens omkreds, og de udadvendende folder er lukket for enderne med plader 64 ved I hjælp af hvilke varmetransmissionsfladen er svejset til beholdervæggen. Desuden er den første og den sidste plade 30 svejset til beholdervæggen langs hele omkredsen. Varmemediet ' - fortrinsvis damp af passende temperatur og tryk - ledes gennem damptilgangen 42 til manifolden 43, der er svejset til behandligskammervæggen 11, hvorfra dampen gennem huller i væggen strømmer ind i varmetransmissionsfladens lommer 57, 35 hvor hovedparten af dampen kondenseres, mens resten sammen med falsk luft ender i manifolden 45, hvorfra den falske luft :::3 tages ud gennem tilslutningen 47, og kondensatet udtages

SiS

DK 173132 B1 15 gennem drænene 44 og 46.

Dersom varmedampens volumen er lille i forhold til tværsnitsarealet i det samlede antal folder, kan de to manifolde 5 samtidig tjene som vendekamre.

Lommernes indadvendende sider 40 besprøjtes kraftigt med væsken, der efter inddampningen ved afgangen for remanens 37 kun må indeholde minimale mængder af den letfordampelige del.

10

Dette fordampersystem er særdeles fordelagtigt ved behandling af meget snavsede væskeblandinger, idet væsken, når den har passeret afdrivningssektionen, stadig har omtrent den samme procentiske indhold af urenheder som feeden har ved tilgangen 15 til apparatet (ved stort refluxforhold dog lavere). Koncen trationen af urenheder stiger gradvis, efterhånden som væsken når frem til afgangen 37 under gentagen udslyngning mod varmefladen og fordampning fra denne, og det er derfor kun en lille del af varmetransmissionsfladen, der arbejder ved 20 slutkoncentrationen af urenheder, og da den kraftige besprøj- tning af varmetransmissionsfladen holder denne fri for belægning, opnår man med denne konstruktion en særdeles høj gennemsnitsvarmetransmission. Når dertil kommer, at den første del af fordamperen samtidig vil bidrage til afdriv-25 ningen dersom væsken, der når frem til fordamperen, ikke helt har afgivet den letfordampelige del af blandingen, giver konstruktionen en stor sikkerhed for uønskede udslip af f.eks. organiske opløsningsmidler. Den af fordampersektionen afgivne damp vil fra fordampersektionen strømme gennem af-30 drivnings- og forstærkersektionen mod dampafgangen 39 under gentagen stof- og varmeveksling med væsken, der som feed ledes ind gennem tilslutningen 35 og reflux gennem 36.

I tilfælde hvor der kun er behov for en afdrivning uden 35 forstærkning af den letfordampelige del af en blanding og samtidig behov for en kraftigst mulig koncentrering af urenhederne, kan processen gennemføres helt uden egentlig af- DK 173132 B1 16 drivningssektion, dvs. at hele behandlingskammeret kan udbygges fuldt ud med varmetransmissionsflade, da denne samtidig giver en vis afdrivningseffekt. I denne udformning er apparatet også anvendeligt til rene inddampningsopgaver.

5

Fig.10 og 11 viser et rektifikationsapparat med integreret fordamper, hvor varmetransmissionsfladen er opbygget af rør.

I fordampersektionen af apparatet har behandlingskammeret en tværgående udvidelse 32a i hvilken rørene, der danner var-10 metransmissionsfladen, er arrangeret i rørpaneler 32 med rørene anbragt vandret tæt lodret over hinanden og vinkelret på forstøverrotorens længdeakse. Rørpanelerne er anbragt med et passende mellerum mellem panelernes rør, således at væsken der udslynges fra forstøversystemet kan passere op mellem 15 panelerne for ved anslag mod det ovenliggende dæksel 30 at sprede sig til siderne og derefter risle ned over rørene 32.

For at få en effektiv gennemslagskraft ved udslyngningen af væsken er rotoren for denne anvendelse udformet som vist fig.

20 8 og 9. Det buede fremadrettede skovlblad 13, der er fast gjort til rotorens kerne med forbindelsesplader 14, tjener her kun til at opfange væsken og føre den til opsamlingskammeret 15, der afgrænses af den buede ydervæg 16, den cylindriske kerne 12 og bagsiden af skovlbladet, 25 j Udslyngningen af væsken sker gennem huller 17 i ydervæggen 16, boret så tæt som muligt ved ydervæggens tilslutning til i skovlbladet 13. Hullerne placeres ud for midten af mellemrummene mellem rørpanelerne. Man får herved en koncentreret 30 stråle, der med stor gennemslagskraft kan slynges op mod dækslet 30. Fig.6 viser hvordan væsken ved anslag mod dækslet 30 viger ud til siderne mod ledeskinnerne 31 og derfra risler ned over rørene 32. Ledepladerne 20a og 20b fungerer som beskrevet i forbindelse med fig.i.

Varmemediet, der ledes gennem rørene, fordeles ved hjælp af tillednings/vendekamre, der er opbygget i forbindelse med “ 35 DK 173132 B1 17 rørpladerne 34. Forstøvningsrotoren 10a i afdrivnings/rekti-fikationssektionen er udformet efter systemet i fig.l og 2 og sammenbygget med rotoren 10b ved overgangen til fordampersektionen. Ved denne udformning med varmetransmissionsflader 5 opbygget med rørpaneler har man også fordelen af, at væsken bevæger sig jævnt fremad mod remanensafgangen under afgivelse af damp, således at kun de sidste rørpaneler arbejder med høj koncentration af urenhederne. Som følge af at væsken ved denne type fordamper udslynges i koncentrerede stråler, er 10 kontakten med dampfasen ikke så effektiv og afdrivningseffek ten ikke så udtalt som ved bælgkonstruktionen, hvor der er en aksialt sammenhængende væskestråle. Afdrivnings/rektifika-tionssektionen fungerer iøvrigt som beskrevet i forbindelse med fordampere af bælgkonstruktioner. Hvor der ikke er behov 15 for samtidig afdrivning eller rektifikation, kan et apparat, hvor hele behandlingskammeret er udbygget med rørpaneler, med fordel benyttes til simpel inddampning, da man også her får en god varmetransmission som følge af den gradvis tiltagende koncentration af urenheder.

20

Varmetransmissionsfladen kan alternativt være udformet som vist i fig.l2a og 12b, hvor transmissionsfladen 40 fremstilles ved foldning af plader, som ved sammensvejsning danner en sammenhængende varmetransmissionsflade. Ved foldningen frem-25 kommer der lommer 64 og 65, der skiftevis vender opad mod det varmeafgivende medium og nedad mod den væske, der skal opvarmes eller inddampes. Lommerne med nedadvendende åbninger lukkes for enderne med V-formede plader 66 tilpasset til lommernes tværsnitsprofil, og disse plader svejses til ap-30 paratets underpart 67, der fortrinsvis har form som en halv cylinder. Lommernes midterplan er vinkelret på forstøverrotoren 10's akse, så at den væske, der udslynges fra forstøverrotoren, rammer begge lommers vægge.

.35 Lommerne 65 roed opadvendende åbninger danner sammen med et overliggende dæksel 68 tværgående kanaler, hvor varmemediet -fortrinsvis damp - ledes til gennem tilgangsmanifolden 43 ved DK 173132 B1 18 kanalens ene (øverste} ende, og udluftning og kondensat udtages fra afgangsmanifolden 45 ved kanalernes modsatte ende.

5 Dersom det tilførte dampvolumen er lille i forhold til kana lernes samlede tværsnitsareal, kan de to manifolde 43 og 45 delvis tjene som vendekamre for dampen, som derved passerer et aftagende antal kanaler frem og tilbage, så at der i alle kanalerne opnås en passende strømningshastighed.

10

Tværsnittet i de mod produktet vendende lommer 64 afpasses således efter den væske, der skal opvarmes eller inddampes, at man for meget snavsede væsker roed tilbøjelighed til afsætning af en belægning må udføre tværsnittet med en forholdsvis 15 stor topvinkel samt en stor krumningsradius ved lommens op- advendende bund.

Sammenlignet med bælgkonstruktionen ifølge fig.9-11 har denne konstruktion samme karakteristika med kontinuerlig modstrøm 20 mellem væske og dampfase og med direkte besprøjtning af hele varmetransmissionsfladen. Varmetransmissionsfladen er imidlertid væsentlig billigere at fremstille som følge af kortere og lettere tilgængelige svejsninger, lettere formning af varmefladen og mindre materialespild. Til gengæld kan man med 25 bælgkonstruktionen opnå en større kapacitet med en enkelt jgj enhed.

*r|

Udførelsen fig.l og 2 kan ifølge opfindelsen finde anvendelse som røggasvasker. Med en udførelse hvor behandlingskammeret i I 30 dets aksiale udstrækning er udstyret med en varmetransmis- sionsflade, kan man desuden opnå den fordel, at apparatet samtidig fungerer som economizer. For små ydelser kan man som vist i fig.13 og 14 anvende systemet som kombineret centralkedel og røgvasker. I den viste udformning er kedlens peri-35 fere væg li udbygget med en varmetransmissionsflade 41 af bælgtypen, hvorved dennes udadvendende lommer 57 danner = passager for kedelvandet, der tilføres gennem en tilgangs- DK 173132 B1 19 manifold 43 og afgår gennem udløbet 46.

Fyret 58 har et forbrændingskammer 59, fra hvilket den varme røggas føres ind i kedlen gennem et indløb 60. Vaskevæsken, 5 der desuden fungerer som varmeoverføringsmedie, udslynges og recirkuleres af et forstøversystem som vist i fig.l og 2 med forstøverrotor 10 og ledeplader 20a og 20b anbragt i passende afstand fra kedlens bund. Vaskevæsken tilføres gennem tilgangen 61 og udtages gennem væskeafgang 62. Under passagen 10 fra indløb til udløb bliver vaskevæsken gentagne gange slyn get ud gennem røggassen under effektiv stof- og varmekontakt med denne. Når vaskevæsken derefter rammer varmetransmis-sionsfladen 40 bliver den optagne varme overført til kedelvandet.

15

Kedelvandet strømmer trinvis fra indløbet 44 til udløbet 46, idet det strømmer fra indløbet 44 til vendekammer i manifold 45 gennem den første af lommerne 57, derefter tilbage til vendekammer i manifold 43 gennem den næste af lommerne 57 og 20 så fremdeles mod udløbet 46, hvorved man opnår den ønskede trinvise modstrøm med røggassen, der efter afgivelse af varme og urenheder ledes til skorsten gennem røggasafgangen 63. Forstøvningsrotoren drives enten via kileremtræk eller som vist med direkte koblet motor 54.

25 30 •35

Claims (9)

1. Apparat til separering af blandinger af væsker og/eller gasformige strømme, til koncentrering og/eller fjernelse af 5 urenheder i en væske eller gasstrøm. Apparatet omfatter et langstrakt i hovedsagen vandret behandlingskammer med tilslutning for væsketilgang og væskeafgang (36-37) placeret i aksial afstand fra hinanden og med et forstøversystem ‘ (10,20a,20b) arrangeret i behandlingskammeret i aksial ret- 10 ning af dette, til at kaste væsken mod den indre væg (11) eller mod varmetransmissionslegemet (32,40) sammenbygget med denne væg, hvor væsken strømmer tilbage langs væggen til forstøversystemet til gentagen forstøvning, kendetegn e t ved at forstøversystemet (10,20a,20b) omfatter en rotor 15 (10) med opsamlingskamre (15), som har åbninger i rotorens omdrejningsretning og har en ydre væg (13), hvis vinkel i forhold til en tangent til omkredsen af rotoren (10) er mindre end 30°, rotoren er monteret ovenover og tæt ved en snæver spalte (21) dannet mellem to ledeplader (20a,20b), der 20 er monteret i tæt forbindelse med den nedre part af behand lingskammerets væg, hvorved der dannes to kanaler gennem hvilke væsken ledes til forstøverrotoren (10) med høj hastig-^ hed og turbulent strømning gennem den snævre spalte (21).

2. Apparat ifølge krav lkendetegnet ved at en varmeflade (40) af bælgtypen er sammenbygget med behandlingskammerets væg (11) i mindst en del af den aksiale længde.

3. Apparat ifølge krav lkendetegnet ved at behand- j 30 lingskammeret er udbygget med varmeflade (32) sammensat af i rørpaneler med tværgående vandrette rør i mindst en del af apparatets aksiale længde.

4. Apparat ifølge krav lkendetegnet ved at varme- 35 fladen opbygges med plader foldet som vist fig.7, hvor hele den mod forstøverrotoren vendende side bliver besprøjtet med 1 væsken, og den anden side danner tværgående passager for 21 DK 173132 B1 varmemediet.

5. Apparat ifølge krav 3kendetegnet ved at rotoren (10) er udformet til at kaste kompakte stråler af væske op 5 gennem mellemrummet mellem rørpanelerne mod behandlingskam merets øverste plane væg (30) , hvorfra væsken som en væskefilm risler ned over rørene (32) og derfra strømmer tilbage til forstøverrotoren (10) til fornyet udslyngning.

6. Apparat ifølge krav lkendetegnet ved at behand lingskammerets ydre væg (11) udbygges med ringe (18,19), der danner V-formede tilbageløbskanaler til hindring af, at væsken efter anslag mod væggen (11) kan strømme tilbage til gentagen udslyngning uden at blive revet med af damp/gas-15 strømmen.

7. Fremgangsmåde ved anvendelse af apparater ifølge krav 1-6 kendetegnet ved at der ledes en strøm af damp eller gas gennem behandlingskammeret, medens der tilføres væske 20 gennem tilgang (36) og fjernes væske gennem afgang (37), hvorunder væsken gentagne gange bringes i kontakt med den gennemstrømmende damp/gas ved hjælp af forstøversystemet (10,20a,20b).

8. Fremgangsmåde ifølge krav 7kend etegnet ved at v«ske-og dampstrøromene går i modstrøm.

9. Fremgangsmåde ifølge krav 7og8kendetegnet ved at dampen i dampstrømmen frembringes ved fordampning af en 30 del af væsken ved at denne gentagne gange slynges mod var- metransmissionsfladen, der indgår som en integreret del af behandlingskammeret. 35