NO149293B

NO149293B - Apparatus for the selective condensation of vapors contaminated with volatile substances.

Info

Publication number: NO149293B
Application number: NO782870A
Authority: NO
Inventors: Axel E Rosenblad
Original assignee: Rosenblad Corp
Priority date: 1978-08-23
Filing date: 1978-08-23
Publication date: 1983-12-12
Also published as: NO149293C; NO782870L

Description

Oppfinnelsen vedrører et apparat for selektiv kondensasjon av damper forurenset med flyktige stoffer for dannelse av en første relativt ren strøm av kondensat og minst en andre kondensatstrøm som bærer flere forurensede stoffer enn den første strøm. Et apparat av denne type er angitt i innlednin-gen til krav 1. The invention relates to an apparatus for selective condensation of vapors contaminated with volatile substances to form a first relatively clean stream of condensate and at least a second condensate stream which carries more polluted substances than the first stream. An apparatus of this type is specified in the introduction to claim 1.

Ved mange industrielle anvendelser blir vanndamp eller damp som dannes i en fordampningsenhet senere kondensert for fjerning fra systemet, gjentatt bruk av vannet eller av andre grunner. F. eks. kan det tas overflatekondensatorer som benyttes i fordampningssystemer i papir- og tremasseindustrien for å tillate gjentatt bruk av varmt kondensorvann som gjenvinnes fra vanndampen. . Når vanndamp eller andre damper som skal kondenseres bærer komponenter i dampfasen som er mer flyktige enn vannet eller andre substanser som omfatter hovedbestanddeler som skal gjenvinnes ved kondensering, er en måte å behandle dampen på å kondensere den fullstendig innbefattende de mer høyflyktige materialer, ofte ved underkjøling i betydelig grad. In many industrial applications, water vapor or steam generated in an evaporation unit is later condensed for removal from the system, repeated use of the water, or for other reasons. For example surface condensers used in evaporation systems in the paper and pulp industry can be taken to allow repeated use of hot condenser water that is recovered from the water vapour. . When water vapor or other vapors to be condensed carry components in the vapor phase that are more volatile than the water or other substances comprising major constituents to be recovered by condensation, one way to treat the vapor is to condense it completely including the more volatile materials, often by subcooling to a considerable extent.

Fordamper- og kondenseringssystemer av forskjellige typer er vist på fig. 11 - 17 på sidé 11 - 25 i "Perry's Chemical Engineer's Handbook", fjerde utgave, 1963. Evaporator and condensing systems of various types are shown in fig. 11 - 17 on pages 11 - 25 of "Perry's Chemical Engineer's Handbook", Fourth Edition, 1963.

US patent nr. 3788954 vedrører en destillasjons-prosess og viser en kondenseringsseksjon med øvre og nedre kon-denser ingskamre som er adskilt av en horisontal vegg eller ledeplate som er beregnet på å separere mindre flyktige komponenter fra mer flyktige komponenter av den damp som kondenseres. US patent nr. 3261392 viser en fordamper med en vertikalt plassert ledeplate som oppdeler et oppvarmingsrom, og varmevekslere av platetypen er beskrevet i US patent nr. 3332469. US patent no. 3788954 relates to a distillation process and shows a condensing section with upper and lower condensing chambers which are separated by a horizontal wall or baffle which is intended to separate less volatile components from more volatile components of the vapor being condensed. US Patent No. 3,261,392 shows an evaporator with a vertically placed baffle that divides a heating space, and plate-type heat exchangers are described in US Patent No. 3,332,469.

Det foreligger en betydelig erfaring og publisert informasjon med hensyn til industriell varmevekslingsteknologi generelt, og mer spesielt til overflatekondensatorer av forskjellige typer. There is considerable experience and published information with regard to industrial heat exchange technology in general, and more specifically to surface condensers of various types.

Man har imidlertid ikke funnet noe fullt ut til-fredsstillende system for effektiv separasjon av kondensat i en varmeveksler av platetypen for å konsentrere mer flyktige komponenter av vanndamp•eller andre damper som kondenseres fra de komponenter som er mindre flyktige. However, no fully satisfactory system has been found for efficient separation of condensate in a plate-type heat exchanger to concentrate more volatile components of water vapor or other vapors that are condensed from the less volatile components.

Foreliggende oppfinnelse har tilhensikt å tilveiebringe vanskelighetene ved de tidligere kjente systemer og til-veiebringer et effektivt apparat for selektiv kondensasjon. The present invention aims to overcome the difficulties of the previously known systems and provides an efficient apparatus for selective condensation.

Dette oppnås ved et apparat som er kjennetegnet ved This is achieved by a device which is characterized by

det som fremgår av kravene. what appears in the requirements.

Kondensatoren ifølge oppfinnelsen omfatter et hus som omslutter flere varmevekslerelementer utenfor hvilke et kjølende fluidum passerer for å kondensere dampen i elementene. Fortrinnsvis er varmevekslerelementene utformet som par av brede plater som er festet til hverandre rundt omkretsene med en åp-ning til det indre av hvert element ved toppen og bunnen av hvert element. En hodedel står i forbindelse med alle elementer ved deres øvre ende, slik at damp fritt kan passere fra ett element til et annet for kondensering i elementene. En bunnsamledel er åpen til hvert element, men det er en barriére som av-stenger en endedel på bunnsamledelen fra den andre del. The condenser according to the invention comprises a housing which encloses several heat exchanger elements outside of which a cooling fluid passes to condense the steam in the elements. Preferably, the heat exchanger elements are designed as pairs of wide plates which are attached to each other around the circumferences with an opening to the interior of each element at the top and bottom of each element. A header communicates with all elements at their upper end so that steam can pass freely from one element to another for condensation in the elements. A bottom collection part is open to each element, but there is a barrier that closes off one end part of the bottom collection part from the other part.

Damp som skal kondenseres mates til det indre av alle disse varmevekslerelementer ved en side av endedelbarriéren. Damp stiger inne i disse elementer og blir delvis kondensert i disse. Kondensatet som dannes omfatter de mer lett kondenserte bestanddeler av dampen. Steam to be condensed is fed to the interior of all these heat exchanger elements at one side of the end barrier. Steam rises inside these elements and is partly condensed in them. The condensate that is formed comprises the more easily condensed components of the steam.

De mer flyktige komponenter av dampen blir ikke så lett kondensert og passerer videre gjennom den øvre hodedel eller samledel til varmevekslerelementene hvis bunner er åpne til den nedre samledel på den andre side av barriéren i forhold til dampinngangsområdeti Ytterligere kjøling kondenserer de mer flyktige komponenter, og kondensatet som inneholder disse for-urensningssubstanser samles ved bunnen av kondensatoren på den andre side av barriéren adskilt fra det renere kondensat, og det forurensede kondensat trekkes ut som en separat strøm fra den rene,væske. Ikke kondenserbare gasser og ventilasjonsgasser strømmer ut fra den samme side av barriéren som det forurensede kondensat. The more volatile components of the steam are not so easily condensed and pass on through the upper header or header to the heat exchanger elements whose bottoms are open to the lower header on the other side of the barrier in relation to the steam inlet area. Further cooling condenses the more volatile components, and the condensate containing these pollutants collect at the bottom of the condenser on the other side of the barrier separated from the cleaner condensate, and the polluted condensate is withdrawn as a separate stream from the clean liquid. Non-condensable gases and ventilation gases flow out from the same side of the barrier as the contaminated condensate.

De fleste av varmevekslerelementene står i forbindelse med dampinngangssiden til den nedre samledel, og mestepar-ten av kondensatet trekkes ut fra denne side. Dampen passerer oppover gjennom hoveddelen av disse varmevekslerelementer. Most of the heat exchanger elements are connected to the steam inlet side of the lower assembly, and most of the condensate is extracted from this side. The steam passes upwards through the main part of these heat exchanger elements.

Det lille antall varmevekslerelementer i hvilke mer flyktige substanser kondenseres fører dampen nedover, slik at lufting og ikke kondenserbare gasser kan gå ut ved disse ele-menters nedre ende. Luftegassene kan deretter kondenseres og deres varme gjenvinnes ved en etterfølgende behandling. The small number of heat exchanger elements in which more volatile substances are condensed leads the steam downwards, so that aeration and non-condensable gases can exit at the lower end of these elements. The air gases can then be condensed and their heat recovered in a subsequent treatment.

Den foranstående beskrivelse har fulgt den damp som kondenseres, men kjølemiddelstrømmen bør også beskrives. Kjø-lemediuiti kan være en kontinuerlig tilførsel av kjølevann som oppvarmes mens dampen kondenseres. Kjølemiddel kan også resirkuleres ved hjelp av en sirkulasjonspumpe og kjøles ved hjelp av fordampbart kjølemiddel på utsiden av systemet før tilbake-gang til kondensatoren som kjølemiddel, eller det kan være væske som skal fordampes. I sistnevnte tilfelle, hvor vann eller annen væske som skal fordampes benyttes som kjølemedium for kondensering av damp inne i varmevekslerelementene, vil strømmen av væske som en tynn film ned de ytre overflater av varmevekslerelementene resultere i en fordampning i betydelig grad av kjølevæsken. Mens således de indre rom i varmevekslerelementene arbeider som en kondensator, vil det ytre rom på utsiden av varmevekslerelementene og i huset virke som en fordamper . The preceding description has followed the steam that is condensed, but the refrigerant flow should also be described. The cooling medium can be a continuous supply of cooling water that is heated while the steam is condensed. Refrigerant can also be recycled using a circulation pump and cooled using evaporable refrigerant on the outside of the system before returning to the condenser as refrigerant, or it can be liquid to be evaporated. In the latter case, where water or another liquid to be evaporated is used as a cooling medium for condensing steam inside the heat exchanger elements, the flow of liquid as a thin film down the outer surfaces of the heat exchanger elements will result in a significant evaporation of the cooling liquid. Thus, while the inner spaces in the heat exchanger elements work as a condenser, the outer space on the outside of the heat exchanger elements and in the housing will act as an evaporator.

Pilotanleggsforsøk er blitt gjennomført ved å- kondensere damp som er forurenset med substanser som er illeluktende og har et høyt biokjmemisk oksygenbehov (BOD). Omtrent 90 % av kondensatet dannes under den oppadgående passering av damp gjennom varmevekslerelementene på dampinngangssiden av barriéren, men en kondensator som frembringes ved denne gjennomgang og som tas ut fra bunnsamledelen medfører mindre enn 20 % av forurens-ningene. De gjenværende 80 % av forurensende stoffer går over til den nedoverrettede strøm i elementene hvis bunn står i forbindelse med den nedre samledel på den andre side av barriéren. De 20 % av det totale kondensat som tilveiebringes og samles på den side av barriéren og luftegassene som tømmes ut på siden for skiddent kondensat bærer sammen over 80 % av den totale for-urensning . Pilot plant trials have been carried out by condensing steam that is contaminated with substances that are malodorous and have a high biochemical oxygen demand (BOD). About 90% of the condensate is formed during the upward passage of steam through the heat exchanger elements on the steam inlet side of the barrier, but a condenser produced by this passage and which is taken out from the bottom collecting part causes less than 20% of the pollution. The remaining 80% of pollutants pass to the downward flow in the elements whose bottom is in contact with the lower aggregate on the other side of the barrier. The 20% of the total condensate that is provided and collected on the side of the barrier and the air gases that are discharged on the side for skidded condensate together carry more than 80% of the total contamination.

Den relativt klare kondensatstrøm fra hoveddelen av ~ elementene er i det vesentlige luktfri og kan resirkuleres til anlegget uten ytterligere behandling. The relatively clear condensate stream from the main part of the ~ elements is essentially odorless and can be recycled to the plant without further treatment.

Den separerte strøm av forurenset vann kan føres videre for ytterligere behandling i en destillasjonskolonne eller lignende. The separated stream of contaminated water can be passed on for further treatment in a distillation column or the like.

Disse og andre hensikter og fordeler med det selek-rive kondensasjonssystem ifølge oppfinnelsen skal i det følgende nærmere forklares ved hjelp av utførelseseksempler som er frem-stilt på tegningene, som viser: fig. 1 et snitt gjennom et apparat ifølge oppfinnelsen , These and other purposes and advantages of the sieve-tear condensation system according to the invention shall be explained in more detail in the following with the help of examples of execution which are shown in the drawings, which show: fig. 1 a section through an apparatus according to the invention,

fig. 2 et snitt langs linjen 2-2 på fig. 1, sett vinkelrett til risset på fig. 1 i retning av pilene og viser den rene kondensatside av apparatet, fig. 2 a section along the line 2-2 in fig. 1, seen perpendicular to the diagram in fig. 1 in the direction of the arrows and shows the clean condensate side of the device,

fig. 3 et riss svarende til fig. 2, men visende siden med urent kondensat av apparatet, fig. 3 a view corresponding to fig. 2, but showing the side with unclean condensate of the apparatus,

fig. 4 et riss langs linjen 4 - 4 på fig. 1, sett nedover, idet det er vist strømningsbanen gjennom den øvre del av apparatet, fig. 4 a view along the line 4 - 4 in fig. 1, viewed downwards, showing the flow path through the upper part of the apparatus,

fig. 5 et snitt langs linjen 5 - 5 på fig. 1 som viser strømmen ved den nedre del av apparatet, fig. 5 a section along the line 5 - 5 in fig. 1 which shows the current at the lower part of the device,

fig. 6 et perspektivriss av apparatet på fig. 1-5 med noen detaljer fjernet og noen deler illustrert med stiplede linjer, og fig. 6 is a perspective view of the apparatus in fig. 1-5 with some details removed and some parts illustrated with dashed lines, and

fig. 7 et snitt av et apparat ifølge oppfinnelsen for fig. 7 a section of an apparatus according to the invention for

tilveiebringelse av flere separate kondensatstrømmer. provision of several separate condensate streams.

På tegningene er kondensatoren generelt betegnet med 10 og har et hus 11 med i det vesentlige vertikalt anordnet In the drawings, the capacitor is generally denoted by 10 and has a housing 11 with substantially vertically arranged

frontvegg og bakvegg, henholdsvis 12 og 13 og sidevegger 14. front wall and back wall, respectively 12 and 13 and side walls 14.

I huset 11 er det anordnet avstandsplasserte, parallelt liggende filmvarmevekslerelementer 15. Varmevekslerelementene 15 er av den type som dannes av par av avstandsplasserte parallelle brede flate plater som er festet til hverandre rundt omkretskantene for å tilveiebringe et lukket rom i elementene 15. En foretrukket metode for fremstilling av platevarmevekslerelementer er beskrevet i US patent nr. 3512239. For fagmannen vil det være klart at elementene 15 kan benyttes for å kondensere vanndamp Spaced parallel film heat exchanger elements 15 are arranged in the housing 11. The heat exchanger elements 15 are of the type formed by pairs of spaced parallel wide flat plates which are attached to each other around the circumferential edges to provide a closed space in the elements 15. A preferred method of production of plate heat exchanger elements is described in US patent no. 3512239. It will be clear to the person skilled in the art that the elements 15 can be used to condense water vapor

eller andre damper som passerer gjennom elementene 15 ved in- or other vapors that pass through the elements 15 at in-

I direkte varmeveksling med et kjølemedium, såsom vann, som strøm-mer som en tynn film ned langs de ytre flater på elementene 15. In direct heat exchange with a cooling medium, such as water, which flows as a thin film down the outer surfaces of the elements 15.

Innretninger for innføring av kjølevæske i huset 11 og fordeling av væsken jevnt over flatene til varmevekslerelementene 11 er vist på fig. 1, 2 og 3. En perforert i det vesentlige horisontalt plasert renne 16 er montert over det indre av huset 11, over og i avstand fra varmevekslerelementene 15. Vann eller annen kjølevæske strømmer gjennom perforeringene i rennen 16 og renner nedover de ytre flater av varmevekslerelementene 16, som vist i flere av tegningsfigurene. Fortrinnsvis helles ikke kjølevæsken direkte i rennen 16, men mates til en oppover åpen beholder 17 som er avstandsplasert over rennen 16 for å strømme over kantene til beholderen 17 og således fordele væsken mer jevnt. Når store mengder av flytende kjølemiddel benyttes, er beholderen 17 ikke nødvendig. På fig. 2 og 3 er det vist et rør 18 som fører til beholderen 17 for tilførsel av kjølevæske til denne. Devices for introducing coolant into the housing 11 and distributing the liquid evenly over the surfaces of the heat exchanger elements 11 are shown in fig. 1. 16, as shown in several of the drawings. Preferably, the cooling liquid is not poured directly into the chute 16, but is fed to an upwardly open container 17 which is spaced above the chute 16 to flow over the edges of the container 17 and thus distribute the liquid more evenly. When large quantities of liquid refrigerant are used, the container 17 is not necessary. In fig. 2 and 3, a pipe 18 is shown which leads to the container 17 for the supply of cooling liquid to this.

Vann eller annen kjølevæske som har passert over den vertikale lengde av varmevekslerelementene 15 er vist på fig. 1, 2, 3 og 6 og samles opp ved bunnen av huset 11 hvor innover kon-vergerende bunndeler 22 og 23 på frontplaten og bakplaten 12 Water or other cooling liquid which has passed over the vertical length of the heat exchanger elements 15 is shown in fig. 1, 2, 3 and 6 and are collected at the bottom of the housing 11 where inwardly converging bottom parts 22 and 23 on the front plate and the back plate 12

og 13 danner et kar 24. Væske tømmes ut fra karet 24 gjennom en utløpsledning 25. Innløpsrøret 18 kan tilføre ekstra frisk kjølevæske som er nødvendig til rennen 16. Ved resirkulasjon av kjølemiddel benyttes en pumpe og innretninger for kjøling av væsken før resirkulering. and 13 form a vessel 24. Liquid is emptied from the vessel 24 through an outlet line 25. The inlet pipe 18 can supply extra fresh coolant which is necessary to the chute 16. When recirculating coolant, a pump and devices are used for cooling the liquid before recycling.

Den foretrukkede konstruksjon med hensyn til strøm-men av væske på utsiden av varmevekslerelementene har som et resultat tilveiebringelsen av en jevn og effektiv strøm av kjø-lemiddel langs de ytr,e flater på varmevekslerelementene 15 for å kondensere vanndamp eller annen damp i elementene 15. The preferred construction with regard to the flow of liquid on the outside of the heat exchanger elements results in the provision of a smooth and efficient flow of coolant along the outer surfaces of the heat exchanger elements 15 to condense water vapor or other vapor in the elements 15.

Vanndamp eller annen damp som skal kondenseres går inn gjennom frontveggen 12 på huset 11 via en ledning 26, som best vist på fig. 2, 5 og 6. En ledeplate (ikke vist) kan være anordnet for å fremme en bedre fordeling av dampen. Ledningen 26 er plasert ved den nedre ende av kondensatoren 10 nær de nedre ender av varmevekslerelementene 15. Det fremgår at det nedre fronthjørne av hvert varmevekslerelement 15 har et ut-skåret område, som' vist ved 27 på fig. 2, 5 og 6, dvs. at omkretsen til platene som danner platevarmevekslerelementene 15 Water vapor or other vapor to be condensed enters through the front wall 12 of the housing 11 via a line 26, as best shown in fig. 2, 5 and 6. A baffle plate (not shown) may be provided to promote a better distribution of the steam. The line 26 is placed at the lower end of the condenser 10 near the lower ends of the heat exchanger elements 15. It appears that the lower front corner of each heat exchanger element 15 has a cut-out area, as shown at 27 in fig. 2, 5 and 6, i.e. that the circumference of the plates forming the plate heat exchanger elements 15

er ikke avtettet ved elementenes nedre fronthjørne. Alternativt is not sealed at the lower front corner of the elements. Alternatively

kan innløps- og utløpskasser sveises til elementene 15 eller en annen metode eller fremstilling kan benyttes. Utskjæringene eller åpningene 27 står alle i forbindelse med en bunnsamledel B som utstrekker seg på tvers av fronthuset 11 som vist på fig. 1. Bunnsamledelen B har en toppvegg 28 og en bunnvegg 29, og frontveggen 12 til huset danner en frontvegg på samledelen B hvorved med unntak av åpningen 27 til det indre av varmevekslerelementene 15 samledelen B er lukket ved sin bakre ende med en bakvegg 30. Således kan ingenting føres til eller fra bunnsamledelen B til rommet i huset 11 hvor kjølevæsken sirkulerer og samledelen B står i forbindelse med de indre rom i varmevekslerelementene 15 gjennom åpningene 27. inlet and outlet boxes can be welded to the elements 15 or another method or production can be used. The cutouts or openings 27 are all in connection with a bottom collecting part B which extends across the front housing 11 as shown in fig. 1. The bottom assembly part B has a top wall 28 and a bottom wall 29, and the front wall 12 of the housing forms a front wall on the assembly part B whereby, with the exception of the opening 27 to the interior of the heat exchanger elements 15, the assembly part B is closed at its rear end with a rear wall 30. Thus nothing can be led to or from the bottom collection part B to the space in the housing 11 where the coolant circulates and the collection part B is in connection with the internal spaces in the heat exchanger elements 15 through the openings 27.

Vanndamp eller damp som skal kondenseres går inn i bunnsamledelen B gjennom ledningen 26 og går så til varmevekslerelementene 15 via åpningene 27 og skal kondenseres når den føres oppover, som vist på fig. 2. Water vapor or steam to be condensed enters the bottom collection part B through the line 26 and then goes to the heat exchanger elements 15 via the openings 27 and is to be condensed when it is passed upwards, as shown in fig. 2.

Samledelen B er ikke åpen og kontinuerlig langs hele sin lengde av fronten til huset 11, men er avbrutt av en barri-ere 31, som vist på fig. 1, 5 og 6. Damper som går inn i samledelen B gjennom ledningen 26 kan bare passere direkte til noen av varmevekslerelementene 15, idet åpningene 27 til de andre elementer 15 er adskilt fra ledningen 26 av barriéren 31. The collection part B is not open and continuous along its entire length of the front of the housing 11, but is interrupted by a barrier 31, as shown in fig. 1, 5 and 6. Steam entering the assembly part B through the line 26 can only pass directly to some of the heat exchanger elements 15, the openings 27 of the other elements 15 being separated from the line 26 by the barrier 31.

Man har funnet at barriéren 31 fortrinnsvis bør It has been found that the barrier 31 should preferably

være plasert slik at den deler bunnsamledelen B i en relativt lengre del 32 og en relativt kortere del 33. Dette tillater en direkte forbindelse for de fleste varmevekslerelementer 15 med dampen som kommer inn gjennom ledningen 26 over den lengre samledel 32, slik som vist på fig. 5 og 6. be positioned so that it divides the bottom collector part B into a relatively longer part 32 and a relatively shorter part 33. This allows a direct connection for most of the heat exchanger elements 15 with the steam entering through the line 26 above the longer collector part 32, as shown in fig. . 5 and 6.

Det vises nå til det øvre frontområde av varmevekslerelementene hvor en øvre samledel H er vist utstrakt i huset 11 for å forbinde de øvre frontender på alle varmevekslerelementer 15. Den øvre samledel H utstrekker seg uavbrutt over hele området av varmevekslerelementer 15, hvilke elementer 15 alle har utskjæringer eller uforbundede områder ved 37 med åp-ning til den øvre samledel H. Med unntak av åpningene 37 som danner forbindelse med det indre av alle varmevekslerelementer 15, er den øvre samledel omsluttet av en toppvegg 38, bunnvegg 39, bakvegg 40 og av husets frontvegg 12. Reference is now made to the upper front area of the heat exchanger elements where an upper assembly part H is shown extended in the housing 11 to connect the upper front ends of all heat exchanger elements 15. The upper assembly part H extends uninterruptedly over the entire area of heat exchanger elements 15, which elements 15 all have cutouts or unconnected areas at 37 with an opening to the upper overall part H. With the exception of the openings 37 which form a connection with the interior of all heat exchanger elements 15, the upper overall part is enclosed by a top wall 38, bottom wall 39, rear wall 40 and by the housing front wall 12.

Konstruksjonen av samledelene B og H og anordningen av varmevekslerelementene 15 som har åpninger bare ved 27 og 37 begrenser således dampen til å strømme oppover gjennom disse elementer 15 som står i forbindelse med samledelen B ved delen 32 og til å strømme nedover gjennom de elementer 15 som står i forbindelse med området 33 ved bunnsamledelen B på den andre side av barriéren 31. Disse strømningsbaner fremgår best av fig. 4, 5 og 6. The construction of the assemblies B and H and the arrangement of the heat exchanger elements 15 which have openings only at 27 and 37 thus restrict the steam to flow upwards through these elements 15 which are connected to the assembly B at section 32 and to flow downwards through the elements 15 which is in connection with the area 33 at the bottom collecting part B on the other side of the barrier 31. These flow paths are best seen in fig. 4, 5 and 6.

Kondensat som dannes i varmevekslerelementene 15 fø-res ut ved hjelp av to kondensatutløp 41 og 42, vist på fig. 2, 3 og 6. Kondensatutløpét 41 går ut fra delen 32 i bunnsamledelen B og kondensatutløpét 4 2 tjener til tømming av den kortere del 33 i bunnsamledelen B. Således er utløpet 41 plasert under dampinnløpsledningen 26 og utløpet 4 2 plasert under utløpsledningen 36 for lufting og ikke kondenserbare stoffer. Som vist på fig. 6 kan den nedre vegg til bunnsamledelen B ut-formes for å lette kondensatuttømmingen. Condensate formed in the heat exchanger elements 15 is led out by means of two condensate outlets 41 and 42, shown in fig. 2, 3 and 6. The condensate outlet 41 exits from the part 32 in the bottom collection part B and the condensate outlet 4 2 serves to empty the shorter part 33 in the bottom collection part B. Thus, the outlet 41 is placed below the steam inlet line 26 and the outlet 4 2 is placed below the outlet line 36 for aeration and non-condensable substances. As shown in fig. 6, the lower wall of the bottom collection part B can be designed to facilitate the draining of condensate.

Barriéren 31 deler opp bunnsamledelen B i to ulike deler 32 og 33, som anført ovenfor. Således vil damp, som vanndamp som skal kondenseres, føres oppover gjennom de fleste av varmevekslerelementene 15. Forholdet mellom størrelsen for opp-varmingsflaten som tilveiebringes av seksjonene 32 og 33 av-henger av det fluidum som skal kondenseres. Som et eksempel for en for-f ordamper for brukt væske fra kraftmassekokingspro-sessen er det for tiden foretrukket at ca. 90 % av varmevekslerelementene 15 er i forbindelse med dampinngangsdelen 32 til bunnsamledelen B, mens de gjenblivende elementer 15 står i forbindelse med lufteutløpsområdet 33 til samledelen B. Til andre formål kan et annet forhold enn 9-1 være fordelaktig. The barrier 31 divides the bottom collection part B into two different parts 32 and 33, as stated above. Thus, steam, such as water vapor to be condensed, will be carried upwards through most of the heat exchanger elements 15. The relationship between the size of the heating surface provided by sections 32 and 33 depends on the fluid to be condensed. As an example for a forevaporator for used liquid from the kraft pulp cooking process, it is currently preferred that approx. 90% of the heat exchanger elements 15 are in connection with the steam inlet part 32 of the bottom collecting part B, while the remaining elements 15 are in connection with the air outlet area 33 of the collecting part B. For other purposes, a ratio other than 9-1 may be advantageous.

I det typiske tilfelle ved for-fordampning av brukt kraftmassekokingsvæske hvor vanndamp skal kondenseres, blir ca. 90 % av dampen kondensert under den oppoverrettede vei gjennom hoveddelen av varmevekslerelementene 15 og etterlater bare ca. 10 % av dampen til å gå langs den øvre samledel H for nedover-føring gjennom varmevekslerelementene 15 som står i forbindelse med utløpet 36. Imidlertid er disse 10 % av damp meget rike på forurensende stoffer med lavt kokepunkt eller flyktige stoffer. Kondensatet som dannes under nedoverføringen og uttømmingen gjennom utløpet 4 2 er meget rikere på luktende forbindelser og BOD-dannende komponenter enn kondensatet som tømmes ut ved vanndamp- inngangssiden gjennom utløpsrøret 41. Pilotanleggsforsøk har gitt et utbytte på mindre enn 20 % for BOD og luktende kondensat i 90 % av kondensatet som dannes under passasjen oppover for dampen og over 80 % av BOD og dårligluktende komponenter fremkom i kondensatet og luftegassene som kom ut ved luftingen 3 6 og kondensatutløpét 42. In the typical case of pre-evaporation of used kraft pulp cooking liquid where water vapor is to be condensed, approx. 90% of the steam condensed during the upward path through the main part of the heat exchanger elements 15 leaving only approx. 10% of the steam to pass along the upper assembly H for downward passage through the heat exchanger elements 15 which are in communication with the outlet 36. However, this 10% of steam is very rich in low-boiling or volatile pollutants. The condensate formed during the down transfer and discharge through the outlet 4 2 is much richer in odorous compounds and BOD-forming components than the condensate discharged on the water vapor inlet side through the outlet pipe 41. Pilot plant trials have yielded a yield of less than 20% for BOD and odorous condensate in 90% of the condensate formed during the upward passage of the steam and over 80% of the BOD and malodorous components appeared in the condensate and the air gases that came out at the vent 3 6 and the condensate outlet 42.

Den ovenstående diskusjon har behandlet strømmen av damp gjennom det indre av varmevekslerelementene 15 og har behandlet flytende kjølemiddel som strømmer ned over de ytre flater av varmevekslerelementene bare som et kjølemiddel for den damp som skal kondenseres. Det er imidlertid også viktig å betrakte fordampningen av denne kjølemiddelvæske ved varmeover-føring fra den kondenserende damp. Når vann eller annen kjøle-væske strømmer ned over varmevekslerelementene 15 som en film, vil en betydelig mengde av væsken fordampe. Dette resultat kan fordelaktig benyttes ved å benytte en væske som skal fordampes som kjølemiddel. Mens således de indre rom av varmevekslerelementene 15 arbeider som en kondensator, vil det ytre rom på utsiden av elementene 15 og i huset 11 arbeide som en fordamper. The above discussion has treated the flow of vapor through the interior of the heat exchanger elements 15 and has treated liquid refrigerant flowing down over the outer surfaces of the heat exchanger elements only as a refrigerant for the vapor to be condensed. However, it is also important to consider the evaporation of this coolant liquid by heat transfer from the condensing steam. When water or other cooling liquid flows down over the heat exchanger elements 15 as a film, a significant amount of the liquid will evaporate. This result can be advantageously used by using a liquid to be evaporated as a refrigerant. Thus, while the inner spaces of the heat exchanger elements 15 work as a condenser, the outer space on the outside of the elements 15 and in the housing 11 will work as an evaporator.

F. eks. blir væske som resirkuleres til rennen 16 ved hjelp av pumpen P blandet med væsken som skal fordampes som inn-føres gjennom røret 18 og avkokte damper passerer ut fra mellom varmevekslerelementene 15 når væsken blir oppvarmet av den varme damp i elementene 15. Dampen som kokes av stiger til den øvre del av apparatet over rennen 16. Fig. 6 på tegningen viser hvordan husveggen 13 kan bli avstandsplasert fra det nærmeste varmevekslerelement 15 for å tillate en strøm utover og oppover av avkokt damp i huset 11. Denne damp kan tillates å passere oppover enten gjennom rommet som er anordnet langs rennen 16 eller gjennom en ledning til toppen av huset 11, hvor en separator eller lignende (ikke vist på tegningen) kan anordnes for behandling av den damp som dannes ved fordampningen av væskefor-met kjølemiddel. Fig. 1-3 viser at huset 11 er luftet sen-tralt ved sin toppdel ved henvisningstallet 50, men det skal for-stås at en separator kan være anordnet ved det sted som er betegnet med 50 for å oppfange dråper av væske som bæres med av strømmen av damp. For example liquid that is recycled to the chute 16 by means of the pump P is mixed with the liquid to be vaporized which is introduced through the pipe 18 and boiled vapors pass out from between the heat exchanger elements 15 when the liquid is heated by the hot steam in the elements 15. The vapor that is boiled off rises to the upper part of the device above the chute 16. Fig. 6 in the drawing shows how the housing wall 13 can be spaced from the nearest heat exchanger element 15 to allow an outward and upward flow of boiled steam in the housing 11. This steam can be allowed to pass upwards either through the space which is arranged along the chute 16 or through a line to the top of the housing 11, where a separator or the like (not shown in the drawing) can be arranged to treat the steam which is formed by the evaporation of liquid refrigerant. Figs. 1-3 show that the housing 11 is vented centrally at its top part at the reference number 50, but it should be understood that a separator may be arranged at the place denoted by 50 to catch drops of liquid carried with of the flow of steam.

Apparatet for selektiv kondensasjonsseparasjon i hen-hold til oppfinnelsen er ikke begrenset til separasjon av to kondensatstrømmer, men kan benyttes også for separasjon av tre eller flere strømmer av kondensat med forskjellig grad av ren-het. Fig. 7 viser en anordning for selektiv kondensasjon av fire kondensatstrømmer betegnet som kondensator I - IV, hvorav kondensatstrøm I utgjøres av den lettest kondenserbare del av innmatingen, og kondensatstrømmen IV inneholder de mest vanskelig kondenserbare substanser som blir kondensert i apparatet. The apparatus for selective condensation separation according to the invention is not limited to the separation of two condensate streams, but can also be used for the separation of three or more streams of condensate with different degrees of purity. Fig. 7 shows a device for selective condensation of four condensate streams designated as condensers I - IV, of which condensate stream I consists of the most easily condensable part of the feed, and condensate stream IV contains the most difficult condensable substances that are condensed in the apparatus.

Som det fremgår av fig. 7 har apparatet et hus av samme type som ved de tidligere utførelser, med sidevegger 114 svarende i det vesentlige til veggene 14 på fig. 1, en væske-fordelingsrenne 116 svarende til rennen 16, varmevekslerelementer 115 svarende til elementene 15 osv. Apparatet på fig. 7 adskiller seg fra den utførelse som er vist på de andre tegnin-ger ved at den er oppdelt i seksjoner for å separere flere kondensater. De avstandsplaserte parallelle varmevekslerelementer 115 har deres nedre åpninger 127 og øvre åpninger 137 anordnet i fire grupper. Damp som skal kondenseres mates til et kammer 100 som står i forbindelse med et antall (7 er vist) varmevekslerelementer 115 ved deres nedre åpninger 127 for kondensasjon av noe av dampen i disse elementer 115 når dampen stiger oppover i de indre rom av elementene. Damp som ikke kondenseres ved passasje opp gjennom elementene 115 i denne første gruppe går inn i et kammer 101 ved den øvre ende av elementene 115 til den første gruppe. Kondensat som dannes i elementene til den første gruppe er relativt fri for vanskelig kondenserbare substanser og trekkes bort fra bunnen av elementene 115 som kondensat I. As can be seen from fig. 7, the device has a housing of the same type as in the previous designs, with side walls 114 corresponding essentially to the walls 14 in fig. 1, a liquid distribution chute 116 corresponding to the chute 16, heat exchanger elements 115 corresponding to the elements 15, etc. The apparatus in fig. 7 differs from the embodiment shown in the other drawings in that it is divided into sections to separate several condensates. The spaced parallel heat exchanger elements 115 have their lower openings 127 and upper openings 137 arranged in four groups. Steam to be condensed is fed to a chamber 100 which is in communication with a number (7 is shown) of heat exchanger elements 115 at their lower openings 127 for condensation of some of the steam in these elements 115 as the steam rises up into the inner spaces of the elements. Steam that is not condensed on passage up through the elements 115 of this first group enters a chamber 101 at the upper end of the elements 115 of the first group. Condensate formed in the elements of the first group is relatively free of difficult-to-condense substances and is drawn away from the bottom of the elements 115 as condensate I.

Kammeret 101 er lukket med unntak av åpningene 137 i den første gruppe av varmevekslerelementer og en ledning C 1 vist med stiplede linjer som C 1 som fører ukondensert damp fra kammeret 101 til et kammer 102 som åpner til en andre gruppe av elementer 115 ved de nedre åpninger 127. Dampen passerer oppover gjennom de indre rom til den andre gruppe av elementer 115 hvor noen damper kondenseres og trekkes ut som kondensat II, mens den ukondenserte gjenblivende del går ut i et kammer 103 ved den øvre ende av elementene. Prosessen gjentas når damp føres nedover gjennom ledningen C 2 til et kammer 102 og deretter oppover gjennom de indre rom til en tredje gruppe av varmevekslerelementer 115 hvor ytterligere kondensasjon opptrer. Damp som kommer ut i det øvre kammer 105 føres ned til det siste nedre kammer 106 ved hjelp av en ledningC3, og den siste opp-overpassasje gjennom flere varmevekslerelementer 115 (tre er vist) kondenserer flyktige komponenter for dannelsen av konden-satstrømmen IV, som inneholder de mest vanskelig kondenserbare av dampene som er kondensert i systemet.Luftegass og gjenblivende ukondenserte damper går ut fra kammeret 107 ved toppen av den siste gruppe av varmevekslerelementer 115, som vist øverst til høyre på fig. 7. The chamber 101 is closed except for the openings 137 in the first group of heat exchanger elements and a line C 1 shown in dashed lines as C 1 which carries uncondensed steam from the chamber 101 to a chamber 102 which opens to a second group of elements 115 at the lower openings 127. The vapor passes upwards through the inner spaces to the second group of elements 115 where some vapors are condensed and extracted as condensate II, while the uncondensed remaining part exits into a chamber 103 at the upper end of the elements. The process is repeated when steam is led downwards through line C 2 to a chamber 102 and then upwards through the inner spaces to a third group of heat exchanger elements 115 where further condensation occurs. Steam exiting the upper chamber 105 is led down to the last lower chamber 106 by means of a line C3, and the last up-over passage through several heat exchanger elements 115 (three are shown) condenses volatile components to form the condensate stream IV, which contains the most difficult to condense of the vapors that are condensed in the system. Air gas and remaining uncondensed vapors exit from the chamber 107 at the top of the last group of heat exchanger elements 115, as shown at the top right of fig. 7.

Utførelser som separerer to og fire forskjellige kondensater er blitt vist, men det er klart at tre kondensater og mer enn fire også kan behandles i apparatet ifølge oppfinnelsen. Designs that separate two and four different condensates have been shown, but it is clear that three condensates and more than four can also be treated in the apparatus according to the invention.

Claims

1. Apparatus for the selective condensation of vapors contaminated with volatile substances to form a first relatively clean stream of condensate and at least a second condensate stream carrying more polluted substances than the first stream, with a falling film type heat exchanger, with several plate-shaped heat exchanger elements (15, 115) where steam is condensed by current but by liquid down the surfaces of the heat exchanger elements (15,

115), each heat exchanger element (15, 115) comprising two spaced, essentially parallel plates which are sealed to each other along essentially the entire circumference, with upper collection devices (H) which are connected to all heat exchanger elements (15, 115 ) near the upper end of each such heat exchanger element for the free passage of steam between the upper parts of the heat exchanger elements, a device (26, 33) for introducing steam to be condensed in the lower parts of a group of heat exchanger elements for the upward passage of steam in a group of heat exchanger elements, first condensate outlet devices (41) for exhausting the first condensate flow from the elements in the first group, characterized by at least a second group of heat exchanger elements (15, 115) where steam to be condensed passes downwards after the upward transfer and further condensate outlet devices ( 42) spaced away from the first condensate outlet devices (41) for draining the y further condensate flow and air gases from the heat exchanger elements (15, 115) in the other groups.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the number of heat exchanger elements (15, 115) in the second group(s) of elements is less than the number of heat exchanger elements (15, 115) in the first group.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that it includes a bottom collection device (B) which is connected to all heat exchanger elements (15, 115) near the bottom of the elements, which bottom collection device (B) is blocked by a transverse barrier (31) that prevents passage of steam through the bottom collecting device (B) past the barrier (31), that the device (26, 33) for introducing steam to be condensed only leads to the heat exchanger elements (15, 115) on one side of the barrier (31) and that the device for exhausting the second condenser flow (42) and the air gases (36) leads from the heat exchanger elements on the other side of the barrier (31).