NO180519B - Destillasjonsapparat - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et destillasjonsapparat for fordampning av en væske og dens på følgende kondensasjon, idet apparatet omfatte et stort antall flate, sekkelignende elementer av et tynt filmmateriale, såsom plastfilm, anbrakt det ene mot det andre, idet elementene tjener som varmeutvekslere mellom en fordampende væske som strømmer langs de ytre overflater av elementene og en kondenserende damp som er blitt rettet mot innsiden av elementene, og en kompressor for å øke trykket og temperaturen av den genererte damp før den rettes mot innsiden av elementene.

Et destillasjonsapparat i henhold til ovennevnte defini-sjon er beskrevet i for eksempel i finsk utlegningsskrift 79948 og i den tilsvarende internasjonale patentsøknad WO 90/01977. Den primære anvendelse av destillasjonsappara-ter av denne type har vært fremstilling av ferskvann fra saltvann. De rør- eller plateformede varmeutvekslere som har vært anvendt i tidligere kjent teknikk for destillasjon av saltvann, var utsatt for kontaminasjon, og salt-vannets korrosive natur forårsaket problemer med korro-sjon, og gjorde det nødvendig å anvende kostbare, ikke-korroderende materialer, såsom titan og kupronikkel. Ved anvendelse av sekkelignende destillasjonselementer fremstilt av plastfilm er disse ulemper blitt eliminert, siden plastfilm er billig, ikke-korroderende og, på grunn av sin elastisitet, mindre utsatt for kontaminasjon. Enhver kontaminant som eventuelt kleber seg til membra-nene, kan rystes av ved å variere trykket som hersker inne i elementene. Det har vært mulig å kompensere for den dårlige termiske konduktivitet i selve plasten ved å anvende i destillasjonsapparatet en meget tynn film og et stort antall tynne elementer med en stor varmeutveksings-overflate.

Destillasjonsapparatet i henhold til nevnte finske utlegningsskrift 79948 omfatter, over plastmembranelementene, et felles distribusjonskar for vannet som skal fordampes, fra hvilket væsken strømmer via rør inn i passasjene mellom elementene. Den genererte damp på de ytre overflater av elementene rettes mot en blåser, som blåser den, ved høyere trykk og temperatur, til innsiden av elementene gjennom åpninger i deres sider. Det beskrevne system har den ulempe at, ved hjelp av det, kan dampen som skal kondenseres ikke spres særlig jevnt inne i elementene, og følgelig forblir deler av den potensielle kondensasjonseffektivitet av apparatet uutnyttet. I det beskrevne apparat skjer heller ikke utbredelsen av væsken som skal fordampes over de ytre overflater av elementene på den beste mulige måte. Således forblir varmeutvekslingen mellom væsken som fordamper på de ytre overflater av elementene, og dampen som kondenserer inne i elementene, ufullstendig.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å frembringe et destillasjonsapparat hvori varmeutvekslingen forsterkes spesielt ved å få dampen som skal kondenseres, til å spre seg jevnere enn i tidligere kjent teknikk inne i elementene. Oppfinnelsen er kjennetegnet ved at innsiden av hvert sekkelignende element er oppdelt i parallelle dampkanaler som strekker seg vertikalt fra en ende av elementet til den annen, og at innmatningen av damp inn i nevnte kanaler er anbrakt slik at den finner sted fra åpninger beliggende ved den øvre kant av elementet og fører mot innsiden av elementet.

Ved systemet i henhold til oppfinnelsen kan damp rettes mot innsiden av elementene og fås til å strømme deri fra toppen nedover som en jevn strøm fordelt over hele bredden av elementene. Kondenseringseffektiviteten i elementene kan således utnyttes maksimalt.

Dampkanalene som skal dannes i de sekkelignende elementer kan, i henhold til oppfinnelsen, fremstilles ved å skjøte de motstående membraner av hvert element til hverandre langs vertikale skjøtelinjer. Ved å la det være avbrudd i skjøtelinjene hvor parallelle kanaler står i kontakt med hverandre, fremmes ytterligere en utjevning av strømmen ved å gjøre dampen og væsken som kondenserer fra den i stand til å passere i en viss utstrekning fra en kanal til en annen.

Innmatningen av dampen som skal kondenseres kan med for-del arrangeres slik at den finner sted via en bikakelignende endelist som i alt vesentlig har elementets bredde og er anbrakt ved den øvre kant av hvert element. En slik endelist som inneholder et stort antall parallelle matningskanaler adskilt fra hverandre ved skillevegger gjør dampen i stand til å bli innmatet på en jevn måte til innsiden av elementet og tjener på samme tid som en støt-tedel som underletter håndteringen og installasjonen av elementet.

I henhold til en foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen omfatter den bikakelignende endelist fortrinnsvis et bikakebrett hvori rommet mellom to motstående vegger er avdelt ved transversale, gjensidig parallelle skillevegger i parallelle kanaler av samme bredde. Et slikt plastbikakebrett er et vanlig tilgjengelig kommersielt pro-dukt, som hittill har vært brukt i forskjellige støtte-og isolasjonskonstruksjoner hvori kanalene har utgjort hullrom som gir isolasjon og gjør konstruksjonen lettere. Men i foreliggende oppfinnelse tjener de som et enkelt og billig fremstilt strømningskanalsystem som innmater væsken jevnt inn i innsiden av elementet over hele bredden av elementets ende, og er ikke mottagelig for den korrosive virkning av væskene som destilleres.

De dampinnmatende kanaler som finnes i endelisten av elementet, er fortrinnsvis hovedsakelig vertikale, idet den dampinnmatende retning tilsvarer den hovedsaklige strømningsretning for dampen i dampkanalene som er dannet inne i elementet. Orienteringen av innmatningskanalene kan oppnås helt enkelt ved å skjære endelisten ut av et større bikakebrett bestående av to motstående vegger og av gjensidig parallelle skillevegger derimellom, således at snittet er ved en egnet vinkel mot nevnte skillevegger.

En foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen er kjennetegnet ved at endelisten av elementet omfatter en bikake hvori rommet mellom to motstående vegger er avdelt i parallelle kanaler som mater inn dampen som skal kondenseres til innsiden av elementet, og hvori i det minste et av de tilstøtende rom mellom to motstående vegger er avdelt i parallelle kanaler som innmater væsken som skal fordampes på den ytre overflate av elementet. Ved dette system oppnås samtidig både en maksimalt jevn fordeling av dampen som skal kondenseres inne i elementet og en maksimalt jevn fordeling av væsken som skal fordampes over den ytre overflate av elementet, således at man oppnår den best mulige varmeutveksling mellon den kondenserende damp og den fordampende væske.

Den mest foretrukne utførelsesform av systemet som er omtalt ovenfor, er at bikaken som utgjør endelisten, har, på begge sider av de dampinnmatende kanaler som leder til innsiden av elementet, innmatningskanaler som fordeler væsken som skal fordampes på begge de ytre overflater av elementet.

I tillegg til de bikakelignende endelister av elementenes øvre ende kan destillasjonsapparatet i henhold til oppfinnelsen også ha ved den nedre ende av hvert element en bikakelignende endelist som ialt vesentlig har samme bredde som elementet, idet endelisten inneholder et stort antall utløpskanaler for væsken som kondenseres inne i elementet. For endelisten for den nedre ende av elementet er det også mulig å anvende komersiellt tilgjengelige plastbikakebrett hvori rommet mellom to motstående vegger er avdelt av transversale, gjensidig parallelle skillevegger i parallelle kanaler av samme bredde.

Endelisten ved den nedre ende av elementet er fortrinnsvis fremstilt av en bikake i midten av hvilken rommet mellom to vegger er avdelt i parallelle utløpskanaler for væsken som kondenseres inne i elementet, og i hvilken, på en side, fortrinnsvis på begge sider av nevnte rom, rommet mellom to motsvarende vegger er avdelt i utløpskana-ler for væsken som har forblitt ufordampet på den ytre overflate av elementet. Utløpskanalene for den kondenser-te væske, som utgjør det erholdte destillat, kan rettes mot et felles oppsamlingsrom ved siden av elementene, mens utløpskanalene for den ufordampede væske fortrinnsvis er vertikal, og i dette tilfelle vil de tømme ut væsken mot bunnen av apparatet via den korteste rute.

Oppfinnelsen beskrives nedenfor i større detalj ved hjelp av eksempler, under henvisning til de medfølgende tegnin-ger, hvori

Figur 1 avbilder et sjematisk tverrsnitt av et destillasjonsapparat i henhold til oppfinnelsen, Figur 2 avbilder et sideriss av et sekkelignende element tilhørende destillasjonsapparatet i henhold til figur 1, Figur 3 avbilder et snitt gjennom III-III på Figur 2, Figur 4 avbilder et snitt gjennom IV-IV på Figur 2,

Figur 5 avbilder et snitt gjennom V-V på Figur 2,

Figur 6 avbilder et snitt gjennom VI-VI på Figur 2.

Destillasjonapparatet i henhold til Figur 1 omfatter en ramme 2 i rommet som derved defineres ved at det er stort antall flate, sekkelignende elementer 3 fremstilt av tynn plastfilm, anbrakt det ene mot det andre. Ved den øvre ende av hvert element 3 er det en bikakelignende endelist 4 av plast, som ved en ende står i kontakt med en fordel-ingskum 5 inneholdende væsken som skal inndampes, felles for alle elementer, og dens øvre ende står i kontakt med matningskammere 6 inneholdende dampen som skal kondenseres, også felles for alle elementer. Ved den nedre ende av hvert element 3 er det en bikakelignende endelist 7 av plast, og en ende av denne står i kontakt med et oppsam-lingskar 8 for destillatet kondensert fra dampen, og under listen er bunnen av rammen utformet til et oppsam-ligskar 9 for væsken som er for blitt uinndampet i apparatet. Mellom de nevnte endelister 4, 7 utgjøres hvert sekkelignende element av to motstående plastmembraner 11 som er blitt sveiset til hverandre langs vertikale siksakgående sømlinjer 10. Sømlinjene 10 avgrenser, inne i elementet 3, vertikale kanaler 12 som strekker seg fra en ende av elemetet til den annen, og i disse kanaler kondenserer dampen til væske. Sømlinjene 10 er ikke kontinu-erlige men har brudd hvori dampen eller væsken til en viss grad kan passere fra en kanal 12 til en annen. Dampen som er generert fra væsken innmatet til de ytre overflater av elementene 3, strømmer fra rommene mellom elementene, i henhold til pilene 13 på Figur 1, inn i et sugekammer 14 som omgir elementene, og fra dette kammer blåser en blåser 15 som tjener som kompressor, dampen ved høyere trykk og temperatur via et rør 16 inn i det damp-matende kammer 6 ved den øvre ende av apparatet.

Innløpsrøret for væsken som skal destilleres, som leder til fordelingskummen 5, er angitt ved referansetallet 17 på Figur 1. Utløpsrøret for det erholdte destillat er angitt ved tallet 18, og utløpsrøret for den ufordampede væske med tallet 19. Det utstrømmende destillat og væsken som er forblitt uinndampet, anvendes i varmeutvekslerne 20 for å forhåndsoppvarme væsken som skal destilleres.

Konstruksjonen og virkemåten av hvert enkelte element 3 i destillasjonpapparatet 1 kan ses i større detalj på figurene 2-6. Funksjonen av endelisten 4 ved den øvre ende av elementet er å fordele dampen som skal kondenseres, blåst inn i matningskammer 6, så jevnt som mulig i de vertikale kanaler 12, inne i elementet og å fordele væsken som skal fordampes, og som befinner seg i fordelings-karet 5, så jevnt som mulig på de motstående ytre overflater 21 av elementet. Funksjonen av endelisten 7 ved den nedre ende av elementet er for dens del å oppsamle væsken som er kondensert i kanalene 12 på innside av elementet og å lede den som det erholdte destillat til oppsamlingskaret 8 og å få væsken som er forblitt ufordampet på elementoverflåtene 21, til å strømme inn i oppsamlingskaret 9 på bunnen av apparatet.

Den øvre endelist 4 av elementet omfatter, i henhold til figurene 2-4, en bikake fremstilt av tre motstående, i alt vesentlig rektangulære bikakebrett 22 av plast. I hvert av disse brett 22 er rommet mellom to motstående vegger 23 avdelt av transversale, gjensidig parallelle skillevegger 24 i parallelle kanaler med gjensidig samme bredde. Kanalene i det midtre bikakebrett i listen danner kanalene 25 som leder til innsiden av elementet, for dampen som skal kondenseres, og kanalene i bikakebrettene på begge sider av dem utgjør matningskanalene 26, som leder til de motstående ytre overflater 21 av elementet, for væsken som skal fordampes. Som man kan se av Figur 2 er matningskanalene 25 for dampen som skal kondenseres vertikale, og i dette tilfelle fører de dampen vertikalt inn i kanalene 12 fremstilt inne i elementet ved hjelp av sømmer, mens matningskanalene 26 for væsken som skal fordampes, løper på skrå fra ende 27 av listen 4 til siden 28 av listen, hvorfra væsken ledes til elementoverflåtene 21. Både dampen ledet mot innsiden av elementet 3 og væsken ledet mot dets overflater 21 kan således forde-les jevnt over hele bredden av elementet, hvorved den

best mulige varmeutveksling oppnås mellom dampfasen og

væskefasen.

Den bikakelignende endelist 7 ved den nedre ende av hvert element er strukturelt lik endelisten 4 ved den øvre ende av elementet. Det er imidlertid den forskjell at, av de tre motstående bikakebrett 29 av listen 7, inneholder den midtre kanaler 31 som leder på skrå mot enden 30 av listen, står i kontakt med de vertikale kanaler 12 sveiset på innsiden av elementet, og tjener som utløpskanaler for væsken som er kondensert inne i elementet, mens bikakebrettene på hver side av disse kanaler 32 er vertikale og tjener som utløpskanaler for væsken som forblir ufordampet.

For en ekspert i faget er det åpenbart at de forskjellige utførelsesformer av oppfinnelsen ikke er begrenset til det ovennevnte eksempel, men kan varieres innenfor omfan-get av de medfølgende krav. Det er for eksempel fordelak-tig hvis de vertikale siksakgående kanaler 12 i tilstø-tende elementer løper på tvers i forhold til hverandre, og i dette tilfelle vil elementene ikke klebe til hverandre, og den nedadstømmende væske som skal fordampes, vil forbli mer jevnt fordelt på de ytre overflater 21 av elementene. Hvis elementene 3 er identiske, kreves det at annethvert element omstilles, og i dette tilfelle må væskefordelingskaret 5 og destillatoppsamlingskaret 8 i apparatet forbindes til begge ender av både den øvre endelist 4 og den nedre endelist 7.

Anvendelsene av destillasjonsapparatet i henhold til oppfinnelsen kan også variere. I tillegg til destillasjon av saltvann kan det også anvendes for eksempel for å konsentrere forskjellige oppløsninger og suspensjoner, såsom avlut fra blekingen i cellulosefabrikker.

Claims (10)

1. Destillasjonsapparat (1) for inndampning av en væske og dens påfølgende kondensasjon, idet apparatet omfatter et stort antall flate, sekkelignende elementer fremstilt av et tynt filmmateriale som plastfilm, og anbrakt det ene mot det andre, idet elementene tjener som varmeutvekslere mellom en fordampende væske som strømmer langs de ytre overflater (21) av elementene, og en kondenserende damp rettet mot innsiden av elementene, og en kompressor (15) for å øke trykket og temperaturen av den genererte damp før den rettes til innsiden av elementene, karakterisert ved at innsiden av hvert sekkelignende element (3) er oppdelt i parallelle dampkanaler (12) som strekker seg vertikalt fra en ende av elementet til den annen, og at innmatningen av dampen inn i nevnte kanaler er blitt arrangert slik at den finner sted fra åpninger (25) beliggende ved den øvre kant (4) av elementet og fører mot innsiden av elementet.

2. Destillasjonsapparat i henhold til krav 1, karakterisert ved at dampkanalene (12) er fremstilt ved å sammenføye de motstående membraner (11) av et sekkelignende element (3) til hverandre langs vertikale sammenføyningslinjer (10) .

3. Destillasjonsapparat i henhold til krav 2, karakterisert ved at sammenføynings-linjene (10) har brudd hvor de parallelle dampkanaler (12) står i kontakt med hverandre.

4. Destillasjonsapparat i henhold til et av de ovennevnte krav, karakterisert ved at ved den øvre kant av hvert element (3) er der en bikakelignende endelist (4) som hovedsakelig har samme bredde som elementet, idet listen inneholder parallelle matningskanaler (25) som leder mot innsiden av elementet, og som er adskilt fra hverandre med skillevegger.

5. Destillasjonsapparat i henhold til krav 4, karakterisert ved at de nevnte kanaler (25) som leder mot innsiden av elementet (3), er hovedsakelig vertikale.

6. Destillasjonsapparat i henhold til krav 4 eller 5, karakterisert ved at endelisten (4) omfatter et bikakebrett (22) av plast, hvori rommet mellom to motstående vegger er avdelt med transversale, gjensidig parallelle skillevegger (24) i parallelle kanaler (25) av sammme bredde.

7. Destillasjonsapparat i henhold til et av kravene 5 til 6, karakterisert ved at endelisten (4) omfatter en bikake i midten av hvilken rommet mellom to motstående vegger er avdelt i parallelle kanaler (25) som mater dampen som skal kondenseres til innsiden av elementet (3), og hvori i det minste et tilstøtende rom mellom motstående vegger er avdelt i kanaler (26) som mater væsken som skal fordampes til de ytre overflater (21) av elementene.

8. Destillasjonsapparat i henhold til et av de foregå-ende krav, karakterisert ved at ved den nedre nede av hvert element (3) er det en bikakelignende endelist (7) som i alt vesentlige har samme bredde som elementet, idet listen inneholder et stort antall parallelle utløps-kanaler (31) for væsken som er kondensert inne i elementet.

9. Destillasjonsapparat i henhold til krav 8, karakterisert ved at endelisten (7) ved den nedre ende av elementet (3) omfatter et bikakebrett (29) av plast hvori rommet mellom to motstående vegger er avdelt av transversale, gjensidig parallelle skillevegger i parallelle kanaler (31) av samme bredde.

10. Destillasjonsapparat i henhold til krav 8 eller 9, karakterisert ved at endelisten (7) ved den nedre ende av elementet (3) omfatter en bikake, i midten av hvilken rommet mellom to motstående vegger er avdelt i parallelle utløpskanaler (31) for væsken som er kondensert inne i elementet, og hvori i det minste ett tilstøtende rom mellom motstående vegger er avdelt i utløpskanaler (32) for væsken som er forblitt ufordampet på de ytre overflater (21) av elementet.