FI118374B - Menetelmä ja laite puhdistetun höyryn valmistamiseksi - Google Patents

Description

118374

Menetelmä ja laite puhdistetun höyryn valmistamiseksi Keksinnön ala 5 Keksintö koskee erittäin puhdistetun höyryn tuottamista erityisiin tarkoituksiin. Erityisesti keksintö koskee puhdistetun höyryn tuottamista käyttämällä putoavan filmin haihdutinta ja nousukanavia vesipisaroiden ja epäpuhtauksien erottamiseksi.

Keksinnön tausta 10 Erittäin puhdistettua höyryä edellytetään erilaisiin lääkinnällisiin tarkoituksiin, kuten lääk keiden valmistukseen, vaativiin sterilointisovelluksiin ja veden tuottamiseksi injektiota varten. Menetelmää ja laitetta sellaisen höyryn tuottamiseksi on kuvattu US-patentissa 3,875,017. Siinä kuvattu putoavan filmin haihdutin käsittää pystysuoran haihdutinputki-kimpun, joka on sijoitettu kuumennusvaipan sisään, jota puolestaan ympäröi uiko vaippa 15 niin, että kuumennusvaipan ja ulkovaipan väliin muodostuu renkaanmuotoinen tila. Haih-dutusputkien yläpäähän syötetty vesi virtaa alaspäin putkien sisäpintaa pitkin, jolloin se haihtuu ja muodostuu höyryä, joka tulee esiin putkikimpun alapäistä. Höyryvirta tekee 180 asteen käännöksen ja virtaa ylöspäin kuumennusvaipan ja ulkovaipan välisessä tilassa. Kuumennusvaipan ulkopinnalle on kiinnitetty ripoja, jotka muodostavat spiraalimaisen , , 20 radan, jolloin niiden reunojen ja vaipan sisäpinnan väliin jää kapea väli. Ylöspäin virtaava • * * • * m .* ; höyry j outuu väistämättä spiraalirataan, jolloin haihdutustuotteessa olevat vesipisarat ajau- • · · • · ' tuvat keskipakovoiman vaikutuksesta ulkovaippaa päin. Pisarat kiinnittyvät ulkovaipan • * · seinämään ja muodostavat vesikalvon, joka virtaa alaspäin ja muodostaa lopuksi laitteen * » , ·. . pohj alle nestelammikon. Sieltä poistetaan rej ektivirtana vesivirta, j oka on verrannollinen • · · .·**, 25 muodostuneen puhdistetun höyryn määrään. Koska haihdutustuotteessa olevassa vesifaa- • · • » · sissa on yleensä runsaasti epäpuhtauksia, nämä rikastuvat rej ekti virtaan. Spiraaliradan ylä- .:. puolelta puhdistettua höyryä johdetaan käyttökohteisiin tai lauhduttimeen erittäin puhdiste- * · · · . * * ·. tun veden tuottamiseksi.

* · • · · • · • · · * · · 30 Kansainvälisessä patenttihakemuksessa WO 02/24299 on kuvattu samankaltainen laite, • · • t jossa spiraaliradan ulkoseinämään on jäljestetty aukkoja. Näiden aukkojen ulkopuolelle on \ j äij estetty j äähdytetty pinta. Tämä j äij estely saa aikaan painegradientin aukkoj en yli höy- • · 2 118374 ryti kondensoituessa jäähdytetylle pinnalle, mikä saa aikaan, että epäpuhtauksia sisältävät pisarat kulkeutuvat aukkojen kautta ja kerääntyvät jäähdytetylle pinnalle. Spiraaliradalla nousevan höyryn vähiten puhdas komponentti kulkeutuu tällöin kehälle ja poistuu aukkojen kautta, kondensoituu jäähdytetylle pinnalle ja muodostaa runsaasti epäpuhtauksia sisäl-5 tävän vesifaasin, joka virtaa alaspäin ja sekoittuu laitteen pohjalla olevan nestelammikon kanssa sen vyöhykkeen alapuolella, jossa höyry tekee 180 asteen käännöksen ylöspäin. Tästä lammikosta poistetaan rejektivirta.

Keksinnön kuvaus 10 Esillä olevan keksinnön mukaan saadaan aikaan lisäparannus edellä kuvattuun menetelmään puhdistetun höyryn tuottamiseksi ja puhdistetun höyryn vastaaviin generaattoreihin. Haihdutustuote tulee esiin haihdutusputkista höyryn ja veden seoksena, koska vesifaasin on oltava läsnä epäpuhtauksien keräämiseksi. Epäpuhtaudet rikastuvat keskipakovoiman vaikutuksesta nousevassa spiraalikanavassa erotettuihin vesipisaroihin. Esillä olevan, pa-15 tenttivaatimuksessa 1 määritellyn menetelmän mukaan haihdutustuotteen nestefaasi, joka kerääntyy laitteen pohjalle, kierrätetään ainakin osittain takaisin syöttölinjaan, jolloin muodostuu kiertopiirijärjestelmä. Spiraaliradan kehän ulkopuolella olevalle pinnalle muodostuva vesifaasi erotetaan sitä vastoin laitteen pohjalle muodostuvasta nestemäärästä. Mainittu vesifaasi poistetaan edullisesti kokonaan rejekti virtana.

20 • · « ·

Syöttöveden otto voi olla yhdistetty kiertojäqestelmään, ja syöttöveden ottoa säädellään • » · * * * generaattorista poistetun puhdistetun höyryn määrän mukaisesti. Tämän avulla kiertopiiri • · · • · * *’* ; ja koko järjestelmä voidaan sopeuttaa todelliseen höyryn kulutukseen.

• · ♦ · ♦ · · • ·· 25 Edullisesti kierrekanavan kehän ulkopuolella olevan pinnan lämpötilaa säädellään höyryn • · tälle pinnalle tapahtuvan kondensoitumisen säätelemiseksi. Normaalisti tämä tarkoittaa .·. jäähdyttämistä.

»·♦# ··· φ · • * φφφ .* . Keksinnön toisena kohteena on saada aikaan patenttivaatimuksen 5 mukainen puhdistetun • ♦ * • ·* 1 höyryn generaattori patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän suorittamiseksi.

φ φ φ φ φ φ φ φ • φ φ φ φ φ 3 118374

Piirustusten lyhyt kuvaus

Keksintöä on selitetty alla yksityiskohtaisesti viitaten oheistettuihin piirustuksiin, joissa kuv. 1 esittää esillä olevan keksinnön mukaisen höyryntuotantolaitoksen kaa-viomaista esitystä ja 5 kuv. 2 esittää esillä olevan keksinnön mukaisen höyryntuotantolaitoksen erotuslait-teen leikkauskuvaa.

Yksityiskohtainen selitys

Kuviossa 1 on esitetty höyryntuotantolaite, joka käsittää haihdutinputkiyksikön 1 ja ero-10 tusyksikön 2. Vesi tulee sisään syöttösuihkutussuuttimen 5 kautta putoavan filmin haihdu-tinyksikön 1 yläosassa, jonka haihdutinyksikön vaippaa kuumennetaan teollisuushöyryn tai jonkin muun sopivan kuumennusväliaineen avulla, joka tulee sisään yhteestä 3 ja poistuu yhteestä 4. Syötössä erotetut ilmakehän kaasut ja muut kaasut voidaan poistaa yhteestä 6, kun ne eroavat syöttövirrasta. Haihdutustuote poistuu haihdutinputkien alapäästä 7 veden 15 ja höyryn seoksena, jolloin suhteellisen suuret vesipisarat virtaavat alas muodostaen nestemäärän 8 erotusyksikön pohjalle. Haihdutustuotteen jäännös, joka koostuu höyrystä ja pienistä pisaroista, tekee 180 asteen käännöksen ja siirtyy spiraalikanavaan (ei esitetty kuviossa 1) ylöspäin suuntautuvana kierteisessä liikkeessä. Epäpuhtaudet erotetaan tavalla, jota on selitetty yksityiskohtaisemmin kuvion 2 yhteydessä. Puhdistettu höyry poistetaan . . 20 laitteesta ulosmenoaukosta 9.

• · · * · · * * ·· · • * · • · • 0 : .·, Epäpuhtauksien suhteen rikastettu, erotettu vesifaasi poistuu laitteesta rejektivirtana putken * * * ·*· « 10 kautta.

• · • * • · · • ·· • · .**·. 25 Erotusyksikön 2 pohjalle kerääntynyt nestefaasi 8 poistuu erotusyksiköstä yhteestä 11, ··* ja johdetaan esitetyssä suoritusmuodossa putken 12 kautta syöttösäätimen 14 kiertopiirin *·· tuloon 13. Syöttösäätimessä on lisäksi syöttö veden sisääntulo 15 ja kiertopiirin ulosmeno ·*·· 16. Putki 17 kuljettaa kiertävää nestettä pumpun 18 ja lämpötilan säätövaipan 19kautta : takaisin haihdutinputkiyksikön 1 syöttösisääntuloon. Syöttövesi voidaan esikuumentaa • · 30 lämmönvaihtimessa 32.

• * ·*· · • « 4 118374

Syötön säädin, jossa on syöttö veden sisääntulo, voi myös sijaita muussa kiertopiiriin kohdassa pumppuun 18 ja lämpötilan säätövaippaan 19 nähden. Esimerkiksi, jos syöttövesi tulee sisään juuri ennen vaippaa 19, vaipan lämpötila on helposti säädettävissä. Vaipan ei tarvitse olla osa kiertopiiriä, vaan se voi toimia riippumattomasti. Myös kiertopiiristä voi-5 daan poistaa rej ekti virta.

Kuvio 2 esittää esillä olevan keksinnön mukaisen erotuslaitteen leikkausta. Haihdutustuote tulee sisään laskuputkeen 20. Esitetyssä suoritusmuodossa laskuputken yläpää on muodostettu suppiloksi, jotta erottimelle saadaan sama ulkohalkaisija kuin haihduttimella on.

10 Haihdutustuote purkautuu laskuputken alapäästä 21, vesifaasi eroaa yhtyäkseen laitteen pohjalla olevaan nestelammikkoon 8, ja höyry kääntyy 180 astetta siirtyäkseen laskuputken ja välivaipan 23 väliseen renkaanmuotoiseen nousukanavaan 22. Spiraalirivat 24 muodostavat haihdutustuotteen spiraalimaisen kulkuradan 25.

15 Haihdutustuotteen kierteinen liike saa aikaan keskipakovoiman, j oka aj aa voimalla tuotteessa olevat vesipisarat kulkuradan 25 ulkokehälle. Haihdutustuotteessa oleva vierasaine voi toimia kondensoitumisytiminä, ja tämä ilmiö parantaa näin tämän aineen kulkeutumista spiraaliradan kehälle. Puhdistettu, kuiva höyry siirtyy pois spiraaliradalta 25 ja poistuu laitteesta yhteestä 26.

.. 20 • · · · · .1 1 Sisävaipan yläosassa on välineet, jotka mahdollistavat höyryn kulkemisen uiko vaippaan.

• · φ • * | ! Esitetyssä suoritusmuodossa sisävaippaan 23 on jäljestetty ainakin yksi aukko 27, joka • · “ ! mahdollistaa pisaroiden pääsyn sisävaipan 23 ja ulkovaipan 29 väliseen tilaan 28. Lisäksi • · ,·. : ulkovaippa 29 on tässä suoritusmuodossa varustettu lämpötilansäätövaipalla 30. Koska tätä • ·· .···. 25 vaippaa käytetään vaipan 29 sisäpinnan jäähdyttämiseksi, tilassa 28 oleva höyry konden- • · • · soituu mainitulle sisäpinnalle ja muodostaa putoavan vesifilmin. Kondensoituminen takaa, että aukkojen 27 kautta ei tapahdu paluuvirtausta spiraalirataan 25. Voidaan jäljestää sopi- *«·· .***. va määrä sopivan muotoisia aukkoja 27. Keskipakovoiman vaikutuksesta vaipan 23 sisä- *·· / . seinämälle sinkoutuneet pisarat ja epäpuhtaudet kulkevat aukkojen kautta ja kulkeutuvat • ·· ·..[ 30 ulkovaipan 29 jäähdytetylle sisäseinämälle höyryn kondensoitumisen aiheuttaman, radiaa- • · • 4 lisen, ylöspäin suuntautuvan virtauksen vaikutuksesta.

• · · 5 118374

Aukot voidaan muodostaa pystyraoiksi spiraaliradan ulkokehälle, so. vaippaan 23. On myös mahdollista käyttää yhtä tai useampaa spiraaliripojen suuntaisesti kulkevaa rakoa, sekä myös ympyränmuotoisia, soikeita tai muun muotoisia aukkoja, jotka on mahdollisesti varustettu särmillä jotka parantavat kierrekanavassa kiertoliikkeessä olevien pisaroiden 5 sieppausta. Vaippa 23 voi myös puuttua spiraalirataa ympäröivästä osasta.

Epäpuhtauksia sisältävä nestefaasi virtaa alaspäin vaipan 29 sisäpintaa pitkin ja kerääntyy ulkovaipan 29 ja sisävaipan 23 muodostamaan tilaan 31 vaipan pohjalle. Sieltä rejektivirta poistuu putken 10 kautta.

10

ErotinyksikÖn pohjalla ylläpidetään nestemäärä 8, jota täydentää haihdutinputkista poistuvan haihdutustuotteen vesifaasi. Tämä neste johdetaan takaisin kiertopiiriin kuten edellä on kuvattu. Kuten alan asiantuntijat tiedostavat, erotinyksikön pohjan muodot voivat olla erilaisia kuin tässä on esitetty, nestemäärän 8 ja rejektivirran pitämiseksi erillään.

15

Esillä olevan keksinnön mukaisella laitteella saadaan aikaan useita etuja saman kaltaisiin tekniikan tason mukaisiin laitteisiin verrattuna. Tekniikan tason mukaisissa laitteissa rejek-tiveden määrä on suurempi, ja taloudellisuus vastaavasti vähemmän edullinen. Kierrätetty neste kulkee useita kertoja liuenneen kaasun poisto vaiheen läpi. Koska neste kiertää jatku-. . 20 vasti, lämmönvaihtopinnat kostuvat jatkuvasti, ja epäpuhtauksien kasaantuminen mainituil- λ m m * » « .! ! le pinnoille estyy. Koko lämmönvaihtoalue on myös jatkuvasti käytettävissä toiminnan • · | 1' aikana. Lämpö varastoituu kiertävään nesteeseen, ja laite voi nopeasti vastata kulutuksen • * * * muutokseen. Kierrätysperiaate mahdollistaa dynaamisen vakaan tilan tilanteessa, jossa ei • · : ole puhdistetun höyryn tarvetta, mikä ei ollut aiemmin mahdollista putoavan filmin haih- • I· • * .·*·. 25 duttimissa. Edullisesti pumpun teho on mitoitettu ylläpitämään kiertovirtaus vähintään kaksi kertaa niin suurena kuin puhdistetun tuotetun höyryn massavirtaus maksimaalisella ··· tuotantomäärällä.

* »4 • · • · »·· ; Lisäksi laite voidaan pitää jatkuvasti korkeassa lämpötilassa steriilisyyden ylläpitämiseksi # ·· • · ,···. 30 koko kiertopiirissä.

• *

• M

* · • ·

Claims (9)

1. Förfarande för framställning av renad änga, varvid en matarvattenström mätäs via en fallfilmsindunstare för att producera änga och vätska varvid vätska ansamlas vid fallfilmsindunstarens nedre ända sä en vätskemängd uppstlr, och en ström väsentligen 20 bestäende av änga förflyttas uppät i en spiralformad kanal varvid droppama avskiljs frän frän nämnda uppätriktade ström, kännetecknad därav att ätminstone en del av den • · · ansamlade vätskan retumeras tili matarströmmen sä en cirkulerande vätska bildas. • 1 · • · • · • 1 • 1 1 *" I 2. Förfarande enligt patentkrav 1, väri de avskilda droppama bildar en rejektström som * 1 . . 25 kontinuerligt avlägsnas frän processen. • φ · • ·« • · • 1 · • « * ·

1. Menetelmä puhdistetun höyryn tuottamiseksi, jossa syöttövesivirtaa syötetään putoavan filmin haihduttimen kautta höyryn ja nesteen tuottamiseksi, jolloin neste kerääntyy alas 5 putoavan filmin haihduttimen alapäähän muodostaen nestemäärän, ja olennaisesti höyrystä koostuva virtaus siirtyy ylöspäin spiraalimaisessa kierrekanavassa, jolloin pisarat erottuvat mainitusta ylöspäin suuntautuvasta virtauksesta, tunnettu siitä, että ainakin osa kerääntyneestä nestemäärästä palautetaan syöttövirtaukseen kiertävän nesteen muodostamiseksi. 10

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa erotetut pisarat muodostavat rejektivirran, jota poistetaan jatkuvasti prosessista.

3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, väri droppama avskiljds med hjälp av en temperaturreglerad yta. • 1· ··· • · • · * · · . 30 4. Förfarande enligt nägot av patentkrav 1-3, väri lösta gaser kontinuerligt avlägsnas ur ♦ ·· den cirkulerande vätskan. • · • · • · · • · · ♦ · 1 • · · · · • 1 • # • 1 · 8 118374

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, jossa pisarat poistetaan 15 lämpötilasäädetyn pinnan avulla.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, jossa liuenneita kaasuja poistetaan jatkuvasti kiertävästä nesteestä.

5. Förfarande enligt nägot av patentkrav 1-4, väri massflödet hos den cirkulerande vätskan är ätminstone tvä ganger sä stor som den maximala mängden producerad änga.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1 -4 mukainen menetelmä, jossa kiertävän nesteen • * * [; * * * massavirtaus on ainakin kaksi kertaa niin suuri kuin maksimaalinen tuotetun höyryn » · · | tuotantomäärä. • · · • · · • · · · • * ^ . 6. Laite puhdistetun höyryn tuottamiseksi, käsittäen putoavan filmin haihdutinputkiyksikön • · · i..’ 25 (1) ja yksikön (2) höyryn ja nesteen erottamiseksi, erotinyksikön (2) käsittäessä: • · keskellä sij aitsevan laskuputken (20) haihdutustuotteen vastaanottamiseksi, sisävaipan (23) ja ulkovaipan (29), jolloin sisävaippa on paikallisesti varustettu höyryn # · · . · · ·. läpikulkuväylällä (27) ulkovaippaan, • * • * * .* . joukon ripoja (24), jotka muodostavat laskuputkea ympäröivän spiraalimaisen • · · 30 kulkukanavan (25), « · • · ensimmäisen poistoputken (10), joka on yhdistetty sisä- ja ulkovaipan välisen tilan (28) • · · * · t *·’ * pohjaan, « · · • · • · • · · 7 118374 toisen poistoputken (11), joka on yhdistetty sisävaipan sisällä olevaan tilaan, ja kiertoputkiston (12,17), joka yhdistää toisen poistoputken (11) putoavan filmin haihdutinyksikön tuloon (15).

6. Anordning för framställning av renad änga, omfattande en fallfilmsenhet (1) med indunstningsrör och en enhet (2) för separation av änga och vätska, varvid 5 separationsenheten (2) omfattar: ett centralt beläget nedflödesrör (20) för att mottaga indunstningsprodukt, en inre mantel (23) och en yttre mantel (29) varvid den inre mäntein lokalt är försedd med passage (27) för änga tili den yttre mäntein, en mängd flänsar (24) som bildar en spiralformad strömningskanal (25) vilken omsluter 10 nedflödesröret, ett första utloppsrör (10) anslutet tili bottnet av utrymmet (28) mellan den yttre och den inre mäntein, ett andra utloppsrör (11) aslutet tili utrymmet inom den inre mäntein, och ett äterloppsrörsystem (12, 17) vilket förenar det andra utloppsröret (11) med inloppet (15) 15 tili fallfilmsindustningsenheten.

6 118374 Vaatimukset:

7. Anordning enligt patentkrav 6, vilken omfattar medel (30) för temperaturreglering anpassade pä den yttre mäntein (29).

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, joka käsittää lämpötilan säätövälineet (30), jotka on jäljestetty ulkovaippaan (29).

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen laite, joka käsittää välineet (6) virtauksen poistamiseksi putoavan filmin haihduttimen tulopäästä. 10

9. Jonkin patenttivaatimuksen 6-8 mukainen laite, joka käsittää kiertopiirissä olevan pumpun (18), jonka massavirtausteho on vähintään kaksi kertaa niin suuri kuin laitteen maksimaalinen tuotetun höyryn tuotantomäärä.

15 Patentkrav

8. Anordning enligt patentkrav 6 eller 7, omfattande medel (6) för att avlägsna en Ström • 1 · ]; 1; 1 frän fallfilmsindustarens inloppsända.

* · · • · • · • · • · · • · · * 9. Anordning enligt nägot av patentkrav 6 -8, omfattande en pump (18) inom • · . äterloppskretsen med en massflödeskapacitet vilken är minst tvä gänger sä stor som den • 1♦ t · · · [ 25 maximala mängden änga som anordningen kan producera. • · • · · • · * · • · · * · · • · • · • · · * · • · · • · · • · • » · • · • · • · · * · 1 * · · • · · · 1 • · • · • 1 ·