FI77380C

FI77380C - Foerfarande och anordning foer avlaegsnande av loesta gaser och vissa skadliga flyktiga foeroreningar fraon vatten genom evaporening eller destillering av vatten.

Info

Publication number: FI77380C
Application number: FI874831A
Authority: FI
Inventors: Esko Huhta-Koivisto; Rolf Kroneld; Markku Reunanen
Original assignee: Santasalo Sohlberg Ab Oy
Priority date: 1987-11-03
Filing date: 1987-11-03
Publication date: 1989-03-10
Also published as: FR2622467B1; GB2211754A; IT8822477A0; FI77380B; FI874831A0; DE3837233A1; DE3837233C2; GB8825775D0; US4946559A; JPH01151987A; FR2622467A1; IT1227451B

Description

77380 1 Menetelmä ja laite liuenneiden kaasujen ja eräiden haitallisten haihtuvien epäpuhtauksien poistamiseksi vedestä vettä höyrystettäessä tai tislattaessa Förfarande och anordnlng för avlägsnande av lösta gaser och 5 vlssa skadllga flyktlga förorenlngar fran vatten genom evaporening eller destillering av vatten 10

Keksintö koskee menetelmää ja laitetta haihtuvien aineiden kuten hiilivetyjen, halogenoitujen hiilivetyjen, alkanlen, alkenien, metanlen, klorofenoollen ja beneeeniderivaattien poistamiseksi vedestä vettä tislattaessa tai vettä höyrystettäessä.

15

Esimerkkinä voidaan mainita halogenoitujen hiilivetyjen esiintyminen ympäristössä ja ihmisessä, johon on viime aikoina kiinnitetty lisääntyvää huomiota. Puhdistuksessa yleisin menetelmä on veden klooraus, jonka yhteydessä veteen muodostuu ja jää kloorista syntyneitä halogenoltuja 20 hiilivetyjä. Ympäristössä halogenoltuja hiilivetyjä esiintyy mm. kloori-deeinfioidusea juomavedessä ja niitä on löydetty myös ihmisen seerumista ja virtsasta. Taulukossa 1 on luettelo eräiden haihtuvien epäpuhtauksien esiintymisestä. Näistä pääryhmistä voidaan haihtuvien hiilivetyjen kohdalta mainita esimerkiksi trlhalometaanlt, joista kloroformi on merklt- 25 tävin. Halogenoldut hiilivedyt ovat ihmiselle toksisia, karsinogeenisia, mutageenisia ja teratogeenisiä. Luonteelta ne ovat llpoflllislä, joten ne kertyvät kudoksiin myös hyvin pieninä konsentraatioina esiintyessään ympäristössä.

30 Hakijat ovat osoittaneet, että asia on ajankohtainen mm. pitkäaikaiseen nestehoitoon määrättyjen potilaiden kohdalla, joille myrkyllisten aineiden kertymät voivat tulla kohtalokkaaksi.

Nämä yhdisteet ovat pienimolekyylisiä ja liuenneina vaikeasti haihtuvia.

35 Kokemuksien mukaan niitä ei pystytä täydellisesti vedestä poistamaan tavanomaisilla menetelmillä, kuten aktilvihllllsuodatuksella eikä kään-telsosmoosilla, ja haihtuvista hiilivedyistä mainiten, el varsinkaan

Taulukko 1 Haihtuvia epäpuhtauksia, eslmerkkialneita 2 77380

Haihtuvia hiilivetyjä

Alkaanit ja alkeenit

Cg-alkaani n-dekaani n-nonaani

Cg-alkeeni halogenoituja alkaaneja ja alkeeneja hiilitetrakloridi 1,2-dikloorietaani 1,1-dikloorietaani tetrakloorietyleeni trikloorietyleeni trihalometaanej a kloroformi dikloorlbromlmetaani dibromikloorimetaani bromoformi

Kloorifenooli 2,4,6-trikloorifenooli

Bentseeni johdannaiset kloorlbentseeni etyylibentseeni C^-bentseeni C^-bentseeni N-propyyllbentseeni metyylietyylibentseeni tolueenl M-xyleeni P-xyleeni 0-xyleeni styreeni 3 77380 1 kloroformia (CHCl^), mikä on niistä yleisin. Ne eivät mySskään poistu tavanomaisella tlslausmenetelmällä, vaan kulkeutuvat höyryn mukana tisleeseen.

5 DE-859879 patentin mukaisesti ylimääräistä klooria poistetaan johtamalla ilmaa ja ultraäänlvärähtelyjä puhdistettavaan veteen, jolloin klooria poistuu Ilmakuplien mukana.

Yleisesti tunnettua on, että edellämainitut myrkylliset aineet voidaan 10 vedestä poistaa käyttäen Ilmaa, jolloin myös halogenoltuJen hiilivetyjen konsentraatlo pienenee.

Tämän menetelmän haittoina on, että se vaatii tislauksen kannalta ylimääräisen lisäaineen, paineilman tuomisen koneelle, ja että vaadittu 15 ilmamäärä, jolla puhdistus suoritetaan on suuri, ja siltä vaadittavan puhtaustaeon saavuttaminen on vaikeaa.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on epäpuhtauksien poistaminen tis-lauslaitteen syöttövedestä lääketieteellisten infuusio-, injektio- ja 20 dialyysiliuosten käytettävän veden valmistuksen yhteydessä edellä olevia valkeuksia välttämällä.

Keksinnön mukainen menetelmä on tunnettu siltä, että tielauslaltteen tai höyrystimen syöttövesl lämmitetään riittävän korkeaan lämpötilaan, anne-25 taan osan syöttövedestä kehittyä höyryksi ja johdetaan puhdistuslaitteeseen, ja että syöttövesl saatetaan purkautumaan puhdistuslaitteessa ohuena kalvona, ja että syöttövedessä olevat kaasumaiset aineet erotetaan puhdistuslaitteessa olevalla erotinlaltteella ja johdetaan pois puhdistuslaitteessa olevan yhteen kautta.

30

Keksinnön mukaisessa menetelmässä tielauslaltteen syöttövesl lämmitetään riittävän korkeaan lämpötilaan ja pienen osan siitä annetaan muuttua ns. kantohöyryksi, ja syöttövesl on sovitettu purkautumaan puhdistuslaitteessa ohuena suihkurenkaana tilaan, jossa vallitsee alempi paine, 35 siten että osa vedestä höyrystyy ja höyry hajottaa suihkun lukuisiksi pisaroiksi. Tämä suihku törmää puhdistuslaitteen seinämiä vastaan mikä osaltaan edistää haihtuvien epäpuhtauksien muuttumista kaasumaiseksi.

« 77380 1 Veden edelleen valuessa seinämiä pitkin alas, nämä pienet kaasualkiot yhtyvät vedestä vapautuvaan höyryyn ja tämä kantohöyry yhdessä siihen sekoittuneiden kaasumaisten epäpuhtauksien kanssa johdetaan puhdistuslaitteesta pois siinä olevan yhteen kautta.

5

Keksinnön mukainen laite on tunnettu siltä, että puhdistuslaite on kytketty tlslauslaltteeseen tai höyrynkehittimeen, johon puhdistuslaitteeseen puhdistettava syöttövesi johdetaan ja jossa puhdistuslaitteessa on hajotuselin syöttöveden levittämiseksi puhdistuslaitteeseen, erotinlaite 10 höyryn ja kaasumaisten epäpuhtauksien erottamiseksi ja polstoputki kaasun polsjohtamlsekei puhdistuslaitteesta.

Keksinnölle on tunnusomaista, että näiden kaasujen erottaminen suoritetaan korkeassa lämpötilassa ja kantohöyryä hyväksikäyttäen. Puhdistuslaite 15 voidaan kytkä tislauslaitteistoon niin, että niitä on yksi tai useampia peräkkäin. Ennen puhdistuslaitetta voidaan sijoittaa lämmönvaihdln, joka yllkuumentaa veden niin, että se paineen laskiessa osittain höyrystyy.

Puhdistuslaite erottaa myös muut veteen liuenneet kaasut, jotka saattai-20 eivät myöhemmin liueta takaisin tisleeseen. Tällä on erittäin suuri merkitys viimeisen vaiheen lauhduttimen rakenteeseen, jolloin lauhduttlmessa ei tarvita erillistä kaasunpoistinta ja lauhdutinpinnat voivat olla kylmempiä. Puhdistuslaitteessa oleva höyrynpaine määrää veden lämpötilan. Kantohöyry sisältää lauhtumlsenerglaa, joka voidaan haluttaessa ottaa 25 talteen. Puhdistuslaite voidaan kytkeä eri kohtiin tllauslaitteistoesa mutta silloin tarvitaan väline paineen nostamista varten. Käsittelyn jälkeen syöttövesi jatkaa kulkuaan varsinaiseen tilausvaiheeseen. Puhdistuslaite voidaan sijoittaa myös tisleen ulostuloputken yhteyteen välittömästi tislauskoneen jälkeen, jolloin myös tarvitaan palneenosto-30 väline.

Keksintöä selitetään lähemmin piirustuksien kuvioissa esitettyyn keksinnön erääseen edulliseen suoritusmuotoon viitaten.

35 Kuvio 1 on kaaviokuva tislauslaltteistosta, jonka yhteyteen keksinnön mukainen laite on kytketty.

5 77380 1 Kuvio 2 on kaavakuva keksinnön mukaisesta laitteistosta sovitettuna höyrynkehittlmeen.

Kuvio 3 on kaaviokuva keksinnön mukaisesta laitteesta.

5

Kuviossa 1 syöttöveei (15°C, 8-10 bar) virtaa yhdettä 15 pitkin lämmönvaihtimeen 16a, jossa se lämpenee lämpötilaan n. 95°C. Sen jälkeen vesi johdetaan kolonnien 14,13 ja 12 kautta tislauskolonniin 11 yhteiden 16, 17,18 ja 19 kautta. Sen jälkeen vesi johdetaan keksinnön mukaiseen puh-10 dietuslaltteeseen 30, jonka kohta kuviossa 1 on merkitty yhdeksi niistä mahdollisuuksista, johon puhdistuslaite 30 voidaan tilauslaitteesea 10 kytkeä. Se voidaan myös kytkeä jonkun muun tllausvalheen vastavaan kohtaan tai tislauksen jälkeen yhteeseen 27. Ensimmäisen vaihtoehdon mukaisesti vesi johdetaan puhdistuslaitteen 30 jälkeen ensimmäiseen 15 tislaukseen yhdettä 21a pitkin. Kuvion 1 mukaisesti vesi läpikäy höyrystymisen neljässä vaiheessa. Ensimmäisessä vaiheessa syntynyt puhdistettu höyry kulkee putkea 41 pitkin seuraavan vaiheen lämmityshöyryksi.

Osa höyrystä voidaan ottaa muualle putkea 45 pitkin. Ensimmäisen höyrys-20 tysvaiheen 11 jälkeen vesi jatkaa yhteen 21 kautta toiseen vaiheeseen 12, yhdettä 22 pitkin kolmanteen valheeseen 13 ja yhdettä 23 pitkin neljänteen valheeseen 14. Tehdaehöyryä johdetaan yhdettä 20 pitkin. Höyrystymätön osa tislattavasta vedestä johdetaan yhteltä 21,22 ja 23 myöten eeuraaviln tlslausvaiheisiin, kuten edellä on jo esitetty. Vaiheessa 12 höyrystetty 25 vesi kulkee puhtaana höyrynä putkea 42 pitkin valheeseen 13, ja siellä kehitetty puhdas höyry putkea 43 pitkin vaiheeseen 14. Viimeisessä valheessa 14 kehitetty puhdas höyry kulkee putkea 44 pitkin lauhduttimeen 16a, missä siltä tulee tislattua vettä. Pohjavirta johdetaan valheesta 14 putkea 24 pitkin ulos tllauslaltteesta 10, lämmityshöyryn lauhde poiste-30 taan yhdettä 26 pitkin lämmönvaihtimen 16a kautta ja poistetaan yhteestä 27. Tisleen ulostulolämpötila on n. 95°C-97°C. Lämmönvaihtimen 16a jäähdytysvesi (lämpötila esim. 15°C) virtaa yhdettä 28 pitkin ja poistuu yhdettä 29 pitkin, jolloin sen lämpötila on kohonnut esim. lämpötilaan n. 90°C.

Kuviossa 2 lämmitetään yhtä höyurystyskolonnia 11 laltoehöyryllä, joka virtaa putkesta 20. Osa laitoshöyryetä johdetaan lämmittämään lämmönvalh- 35 6 77380 1 dlnta 57a. Kolonnista poistuva lauhde 25 johdetaan lämmittämään toista lämmönvaihdinta 47b. Näiden kautta kulkee syöttövesi putkea 46 pitkin. Esllämmitetty syöttövesi kulkee putkea 19 pitkin kolonniin 11 ja sieltä putkea 31 pitkin laitteeseen 30.

5

Puhdistuslaitteen 30 jälkeen vesi menee putkea 21a pitkin höyrystettä-väksi. Puhdas höyry tulee ulos putkesta 45. Pohjavirta putkesta 48 johdetaan viemäriin.

10 Kuviossa 3 puhdistettavaa vettä, jonka lämpötila on n. 160°C, eli melkein yhtä suuri kuin tehdashöyry, joka on n. 175°C, johdetaan ennen puhdistuslaitetta 30 yhteeseen 19 kytkettyyn lämmönvaihtimeen 39 lämmitettäväksi lämpötilaan n. 162 °C. Lämmönvaihdin 39 toimii laitoshöyryllä. Puhdistu-laitteen 30 toiminta on seuraava: lämmönvaihtimen 39 jälkeen syöttövesi 15 jatkaa yhdettä 31 pitkin suuttlmeen 33. Vesi purkautuu suuttlmen 33 kautta alemplpainelseen tilaan, jolloin osa vedestä höyrystyy. Vesi levitetään hajotuslevyn 33 avulla laitteeseen 30. Puhdistuslaitteita 30 voi sijoittaa useampia peräkkäin. Siinä tapauksessa, että puhdistuslaitteita 30 on useampia peräkkäin ja syöttöveden lämpötila esnimmälsen puhdistusko laitteen 30 jälkeen on n. 158°C on sen lämpötilan asteettaln laskettava seuraavassa puhdistuslaitteessa 30. Kytkemällä useita keksinnön mukaisia puhdistuslaitteita 30 peräkkäin saadaan puhdistus erittäin tehokkaaksi, koska yhden puhdistuslaitteen 30 polstokyky on aina n. 90 Z. Lämmönvaihdin 39 el kuitenkaan ole välttämätön laitteen toiminnan kannalta.

25 Puhdistuslaite 30 sisältää myös erotlnlaltteen 35, jossa oleva säädin 36 pitää veden pinnan oikealla korkeudella. Puhdistuslaiteen 30 sisällä vallitseva paine pitää tasapainossa höyryn ja kaasun. Säätimessä 36 on koho esim. kelluva uimurl ja systeemi toimii niin, että kun vedenpinta puhdistuslaitteen 30 alaosassa nousee tiettyyn rajaan asti sulkeutuu 30 erotlnlaltteen 35 yläpuolella oleva venttiili ja kun vedenpinta laskee tiettyyn rajaan, venttiili avautuu ja kaasu pääsee ulos ylhäältä yhdettä 38 pitkin. Käsittelyn jälkeen syöttövesi jatkaa yhdettä 32 pitkin, joka vastaa yhdettä 21 kuviossa 1, seuraavaan tlslausvalheeseen.

35 7 77380

Taulukko 2

Muutamia tutkittujen aineiden fysikaalisia ominaisuuksia:

Sfsltaitlc 4 i.p, k.p.

»»4 tri ui tl nm_fereula_a,». g/a|___C_ttftrtacea_ trlcklereattfcaaa C»tl, 119.M 1.996 -6) 41.0 Crltalager l laaka 19(4 (cklorefera) ' .

1,1,1-trichloroethtae CHjCClj 1)3,91 1-3}« - 50 75.0 Crltalager I laaka 1944 - - titrichloroaelhiaf CCl^ 153.82 1.599 - 23 77.0 Crleaiegtr 1 liata 1944 trlchloroilhyltaa C1CH . CClj 1)1.39 1.969 - «7 »4.9 6rlialagar 1 laaka 1986 broeodichloroatthiet CltOr^ 16).4) 1.940 55 47.0 Crltalagtr I laaka 1944 breeotrlckleroetthina ClrClj 194.2 4 2.012 - 6 105.0 Crltalagtr k laaka 1944 chloredibreeoaathana CHIr?Cl 204.2 9 2.951 - 22 119.5 Crltalager 1 laaka 1944 1.2- 41broaoithin· IrCK^Ir 147.49 2.140 4 1)1.5 Crltalagtr I laaka 1944 titricklereatkylaaa CljC . αι l45-«5 1.62) - 22 121.0 Crlaalegar t laaka 1904 trlckleroacthaae CMr, 252.75 2.199 4.) 150.5 Crltalagtr 1 laaka 1946 (br*a«f«ra) ’ 6·"»'»· 74.12 0.479 5.5 40.1 Crltalager l laaka 1946 1,)-41aitkylbeateat C». 106.17 0.469 - 97.9 1)9.1 Crltaieger 1 laaka 1946 (a-ayltat) * 1,9-<liaithylbtaieee · £«.- C», 106.17 0.461 13.5 1)4.9 Crlaalagar 4 laaka 1946

(p-aylaaa) S

1.2- 4latthylbtniini <73-CU, 106.17 0.440 - 25.2 199.9 Maat, 4.C. 1976

(o-iyltaa) MC,, J

. ) " • ailkjlbantini <?3—C», 92.15 0.467 '-95 110.6 Vallar C.l. 1965 (talutat)__ ·

Taulukko 3

Tuloksia suoritetuista kokeista: «

Tie eiMBlrltlng reaulta for aoaa nodal eoapouada aro prteeottd la Totia 1,aa aa overage reduction par coot.

-- -------- ~~ — ------ - ... »lotl liota »latlllota -titillate nodal coaoouoda vjthout »1th with doubled tcotad praheotlag preheating preheating

Tolotlle holocorbona

Trlchloroaathane 47.7 98.4 99.1 »roaodlchlorouethano 98.0 99.8 99.7 * Chlorodibrononethone 80.0 98.9 98.8 1,1,1-Trlehloroethane91.1 71.4 86.5

Bencane derivative*

Toluene 51.1 <1.7 89.8

Total 94.5 96.0 97.1

Claims

77380

1. Menetelmä liuenneiden haihtuvien aineiden ja kaasujen poistamiseksi vedestä vettä tislattaessa tai höyrystettäessä, tunnettu siitä, 5 että tlslauslaitteen (10) tai höyrystimen syöttövesi lämmitetään riittävän korkeaan lämpötilaan, annetaan osan syöttövedestä kehittyä höyryksi ja johdetaan puhdituslaitteeseen (30), ja että syöttöveel saatetaan purkautumaan puhdistuslaitteessa (30) ohuena kalvona, ja että syöttövedessä olevat kaasumaiset aineet erotetaan puhdistuslaitteessa (30) olevalla 10 erotinlaltteella (33,36) ja johdetaan pois puhdistuslaitteessa (30) olevan yhteen (38) kautta.

1 Patenttivaatimukset

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siltä, että tlslauslaitteen (10) tai höyrystimen syöttöveden lisälämmittäminen 15 tapahtuu ennen puhdistuslaitetta (30) olevan lämmönvaihtimen (39;47a,47b) avulla.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä suoritetaan yhdessä tai ueammassa valheessa. 20

4. Patenttivaatimuksen 1,2 tai 3 mukaisen menetelmän soveltamiseen tar-kolttu puhdistuslaite (30) haihtuvien aineiden poistamiseksi vedestä vettä tislattaessa tai höyrystettäessä, tunnettu siltä, että puhdistuslaite (30) on kytketty tislauslaltteeseen (10) tai höyrynkehit- 25 tlmeen, johon puhdistuslaitteeseen (30) puhdistettava syöttövesi johdetaan ja jossa puhdistuslaitteessa (30) on hajotuselln (33) syöttöveden levittämiseksi puhdistuslaitteeseen (30), erotlnlaite (36) höyryn ja kaasumaisten epäpuhtauksien erottamiseksi ja poistoputkl (38) kaasun poisjohtamiseksi puhdistuslaitteesta (30). 30

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että hajotuselln (33) on hajotusrako.

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen laite, tunnettu siltä, 35 että puhdistuslaitteita (30) ja mahdollisesti sitä edeltäviä lämmönvalh- timia (39;47a,47b) on yksi tai useampia peräkkäin. 9 77380

7. Jonkin patenttivaatimuksen 4-6 mukainen laite, tunnettu siitä, että puhdistuslaite (30) on kytketty johonkin kohtaan tielauslalt-teen (10) tislatun veden ulostulopäähän.

8. Tlslauelalte, joka sisältää jonkin patenttivaatimuksen 4-7 mukaisen puhdistuslaitteen (30), tunnettu siltä, että tlslauslaltteen (10) viimeisen vaiheen (14) lauhdutin on ilman erillistä kaasunpolsto-yhdettä.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 4-7 mukainen laite, tunnettu siitä, että se on sovitettu puhtaan höyryn kehlttlmeen. 15 20 25 30 35 10 77380