NO793653L - Fremgangsmaate til direkte oppvarmning av et vandig medium - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for direkte oppvarmning av eventuelt faststoffinneholdende flytende medium til høyre temperaturer under utnyttelse av kondensasjonsvarmen.

Den vedrører spesielt en fremgangsmåte for direkte oppvarmning av spesielt vandige oppløsninger og suspensjoner til temperaturer større enn 150°C, fortrinnsvis til ca. 250°C,

under ytnyttelse av kondensasjonsvarmen.

Oppfinnelsen vedrører videre en for gjennomføring av

fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen egnet anordning.

Oppfinnelsen vedrører endelig anvendelse av fremgangsmåten og anordning for gjennomføring av felnings- eller utlutningsreaksjoner.

Det stilles ofte oppgaven å gjennomføre reaksjoner i flytende medium, spesielt vandig medium, ved høye temperaturer, spesielt ved temperaturer mellom 150 og 250°C. Dette er ofte tilfellet ved felnings- eller utlutningsreaksjoner. En gjennom-føring av slike reaksjoner i dette temperaturområde medfører imidlertid forskjellige vanskeligheter. Av økonomiske grunner er det nesten alltid nødvendig å gjenvinne varmemengden som er tilført systemet i størst mulig omfang. Foretrukket anvender man for varmeutveksling apparaturer med faste utvekslingsflater.

En spesiell vanskelighet består deri at det må regnes

med avleiringer på varmevekslerflåtene, noe som minsker varme-overgangen og hvis fjernelse er vanskelig og arbeidskrevende.

Ytterligere vanskeligheter opptrer når oppløsningene som skal behandles allerede er aggressive eller under reaksjons blir aggressive. I slike tilfelle blir anvendelse av spesielt korrosjonsbestandige, men mekaniske lite eller neppe påvirkbare materialer.

Et eksempel for en ved høy temperatur forløpende felnings-reaksjon er f.eks. høytemperaturhydrolysen av jern, krom og

aluminium fra vandige oppløsninger av deres sulfater.

Dersom man feller disse metaller ved temperaturer mellom

2 0 og 50°C, dannes ofte hydroksydslam som lar seg meget vanskelig filtrere. Det er dog kjent at disse filtreringsvanskelig-heter ikke opptrer når man gjennomfører felningene omtrent i området fra 180 til 250°C.

Gjennomføringen av reaksjonen blir som ovenfor omtalt, vanskeliggjort ved at oppløsningen med stigende temperatur ut-feller hydroksyder, kalsiumsulfat, silikondioksyd og eventuelt ytterligere forbindelser, hvorved det på hete steder, altså foretrukket på varmevekslerflåtene, oppstår avleiringer. Sam-tidig stiger syrekonsentrasjonen. Dette fører i det nevnte temperaturområde til et sterkt korrisivt angrep på materialene. Her-til kommer at ved temperaturer fra 150 til 250°C i vandige oppløsninger opptrer driftstrykk på opptil 50 bar.

Disse materialproblem tvinger anvendelse av materialer, f.eks. teflon og karbon, som under de angitte anvendelsesbe-tingelser ikke lenger har nyttbare holdfastegenskaper. Andre materialer som tantal eller titan som ville kunne motstå korro-sjonspåkjenningene, er for dyre slik at de kun kan anvendes som pletteringsmaterialer på en økonomisk måte. I begge tilfelle må trykkreftene opptas av ikke korrosjonsbestandige karbonstål. Da også bevegelige deler i apparatene må utføres på en liknende arbeidsson måte, skal disse såfremt det på noen måte er mulig, unngås. Plast/stål-kombinasjoner gjør varmeutvekslerflater på grunn av den ytterligere varmegjennomgangsmotstand umulig.

Disse materialeproblemer stiller kjemiteknikeren for oppgaven å utvikle anordninger som minst mulig blir utsatt for mekaniske påkjenninger og derfor spesielt å unngå bevegelige deler.

Liknende overveielser gjelder for utlutningsreaksjoner, f.eks. for utlutning av finmalte mineraler med lut eller syrer, eventuelt under tilsetning av reaktive gasser som oksygen eller klor.

Herved må også tenkes på en utlutning av metallholdige faststoffer, f.eks. av brukte katalysatorer som har vært anvendt ved høye temperaturer, og materialer som f.eks. inneholder ikke-jern metaller eller edelmetaller.

Det er kjent å oppvarme suspensjoner trinnvis. Det er eksempelvis i DE-PS 1937392 beskrevet en fremgangsmåte hvilken er kjennetegnet ved at oppvarmingen av suspensjonen skjer trinnvis over varmeoverføringsflater, hvorved i første trinn en eller flere varmevekslere opphetes med vanndamp fra et ekspansjons-anlegg, mens annet trinn er utført som dobbeltrørveksler i hvilke suspensjonen ved indirekte varmeveksling ytterligere blir opphetet og den tilbakeflytende suspensjon blir avkjølt, samt til slutt et tredje trinn hvor den resterende erforderlige varmemengde tilføres ved opphetning med høytrykksdamp ved hjelp av en organisk varmebærer eller ved en saltvarmebærer, gjennom varmevekslerflater.

Denne fremgangsmåte har ulempen ved anvendelse av dobbelt-rørvarmevekslere, hvorved det kan dannes ved utlutnings- eller felningsreaksjoner, avleiringer på varmeutvekslerflåtene.

Det er videre foreslått direkte varmeveksling for av-salting av sjøvann. Imidlertid blir også her som regel i ut-vekslertrinnene med høyest energiinnhold anvendt systemfremmede varmeoverføringsmidler.

En- eller flertrinns fremgangsmåter for avkjøling av fast-stoff inneholdende væsker under anvendelse av ekspansjonsfordampning er kjent og er eksempelvis beskrevet i DE-OS 2361236. Den dannede vanndamp blir i disse tilfelle kun utfelt ved direkte kondensasjon, dog ikke anvendt for foroppvarming av oppløsninger.

Det er i den foran angitte litteratur samt fra den generelle teknikkens stilling dog ikke kjent fremgangsmåter eller anordninger som tillater å utføre gjennomføringen av reaksjoner i et høyt temperaturområde opptil ca. 2 50°C og som muliggjør felnings- eller utlutningsreaksjoner i dette temperaturområde ved unngåelse av de ovenfor angitte ulemper.

Ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen blir den stilte oppgave løst ved at det opphetede, flytende medium ved en- eller flertrinns ekspansjon delvis fordampes og uten anvendelse av systemfremmed varmeoverføringsmiddel umiddelbart kondenseres i det i motstrøm førte medium som skal opphetes.

Et vesentlig kjennetegn av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen består dermed i at avkjølingen av det spesielt faststoffinneholdende flytende medium bevirkes ved utelukkende og konsekvent anvendelse av ett,men fortrinnsvis flertrinns ekspansjonsfordampning, hvorved anvendelse av ethvert systemfremmed varmeoverføringsmiddel unngås. Derved blir den ved ekspansjonsfordampningen dannede vanndamp direkte kondensert i det i motstrøm førte medium som skal opphetes. Ved den direkte varmeovergang skaffes optimale forhold for utveksling. Varmevekslerene kan altså bygges svært små. Ved bortfall av varmevekslerflater blir anvendelse av korrosjonsbestandige belegg først muliggjort.

En foretrukken utførelse av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen består deri at det flytende medium som skal opphetes etter gjennomstrømning av det siste forvarmetrinn, oppvarmes ved direkte innmatning av tilleggsdamp før reaktoren eller i reaktoren til den oppnåelige reaksjonstemperatur.

Det tas derved med på kjøpet at det medimet som skal opphetes blir fortynnet ved kondensasjon av vanndampen i dette under forløpet av oppvarmingen og ved tilsetning av damp i sluttreaksjonstrinnet. Ved gjennomløpet av ekspansjonstrinnene, blir oppløsningen igjen vidtgående konsentrert.

Fortrinnsvis blir det flytende medium etter gjennomstrøm-ning av ekspansjonstrinnet(ene) ved trykkminskning igjen av-kjølt og konsentrert og oppnår dermed nesten utgangskonsentra-sjonen.

I området av relativt lave temperaturer, fortrinnsvis

ved temperaturer ved eller mindre enn 120°C samt ved tålbare korrosjonspåkjenninger og liten tendens for dannelse av avleiringer i dette temperaturområde kan sluttavkjølingen av det flytende medium utføres etter gjennomstrømning av ekspansjons-trinnet (ene) i en rekuperator. Fortrinnsvis anvender man derved en plateutveksler av tilsvarende korrosjonsbestandige materialer, som oppviser en høy indre turbulens.

Anordningen i henhold til oppfinnelsen for gjennomføring av fremgangsmåten er kjennetegnet ved kombinasjon av følgende kjennetegn:

a en trykkreaktor,

b ett eller flere varmevekslertrinn med bl en ekspansjonsbeholder og

b2 en med damprommet i ekspansjonsbeholderen i forbindelse stående kondensasjonskolonne,

hvilken oppviser

b 2.1 fordelings- og/eller kontaktinnsatser,

c en fødepumpe med i avhengighet av væskenivå

regulerbar volumstrøm for hvert varmevekslertrinn og reaktor,

d et avkjølingstrinn som er dannet som dl ekspansjonstrinn eller som

d2 rekuperator.

Foretrukket er en anordning som inneholder flere enn ett direkte varmevekslertrinn. Innenfor et temperaturområde av reaksjonen av ca. 180 til 2 50° anvefales å anvende to til tre direkte varmevekslertrinn.

Den i anordningen i henhold til oppfinnelsen anvendte reaktor er ved de produktberørte steder belagt med tilsvarende temperatur- og korrosjonsbestandige materialer, f.eks. tantal, titan eller teflon. Byggedeler som opptar mekaniske påkjenninger, er utført av tilsvarende temperaturbestandige karbonstål.

Fortrinnsvis er reaktoren kjennetegnet ved at den inneholder et i midten anordnet strømningsrør, i hvilke undre åpning munner en tilførselsledning for det flytende, opphetede medium og i nedre reaktorområde utenfor strømningsrøret er av-satt for en førende ledning til første varmevekslertrinn for avføring av det behandlede medium. Sirkulasjonen i reaktoren blir dannet ved inngående strømmer. Sirkulasjonen kan ytterligere økes ved et ytre kretsløp og en pumpe. Den opphetede væske som skal behandles henholdsvis omsettes, stiger i det i midten anordnede strømningsrør oppover og synker nedover etter utløpet fra strømningsrøret mellom indre reaktorvegg og strøm-ningsrøret, hvorfra det uttas fra reaktoren og tilføres det første varmevekslertrinn. Den i reaktoren værende væske sirkulerer flere ganger på den angitte måte. Sirkulasjonsforlø<p>et kan påvirkes ved utformingen av drivstrålene.

I en ytterligere utførelse av anordningen munner i den nedre åpning i strømningsrøret ytterligere en tilførselsled-ning for damp og/eller reaksjonsgass. Begge strømmer blir i forhold til erforderlig oppvarming og/eller reaksjonsbetingelser regulert innmatet. Ved damptilsetningen blir mediet ytterligere opphetet og ved minsking av tetthet av det flytende medium blir hastigheten av sirkulasjonsstrømmen og dermed sirkulasjonsfor- holdet forhøyet. Det samme gjelder for den ved dette sted tilført reaksjonsgass, f.eks. oksygen og klor. Oppholdstids-fordelingen i reaktoren kan innvirkes over en ekstern anordnet pumpe og/eller ved anpassing av slankhetsgraden av reaktoren.

Blir det i anordningen i henhold til oppfinnelsen utført felningsreaksjoner, er det spesielt gunstig at det i sirkula-sjonsstrømmen i reaktoren i felningsproduktet inneholdes kimer som gunstig er dannelse av grove korn, hvorved filtreringen av faste stoffer inneholdende i det flytende medium lettes.

Reaktoren inneholder ingen mekanisk påvirkede material-deler som kommer i berøring med produktet. Materialet i de indre flater av apparatet kan utvelges utelukkende med henblikk på korrosjonsbestandighet. Alle produktberørte vegger kan belegges med plastikk som har den minst mulige hefteegenskap for avleiringer. Derved kan man isolere dårlig de indre flater av apparatet i den øvre del og dermed holde fuktig for virksomt å mot-virke avleiringer.

Dersom reaksjonen avløper med høy hastighet og oppviser kun en liten reaksjonsenthalpi, kan reaktoren også dannes som rørreaktor i kombinasjon med en liten sløyfereaktor.

Det flytende medium som forlater reaktoren på høyeste temperaturnivå blir tilført det første varmevekslertrinn. Hensiktsmessig har derved ekspansjonstrinnene et så lite væskeinnhold og dermed så lav oppholdstid at de i reaktoren inn-stilte likevekter opprettholdes.

Fortrinnsvis er varmevekslertrinnet eller et flertall av disse slik dannet at de inneholder en cyklonartet dannet damprom med derunder anordnet samlerom for det i det minste delekspanderte flytende medium og at damprommet står i forbindelse over et kaminrør, hvilket ved øvre ende er avdekket med en dråpehette med kondensasjonskolonnen, hvorved kondensasjonskolonnen er fraskilt ekspansjonstrinnets damprom slik at det oppvarmede flytende medium avledes til et samlerom som er forbundet med en matepumpe med varmevekslertrinnet på det nest høyeste energinivå eller reaktoren, og hver oppviser en ledning

a) for det flytende medium som skal oppvarmes og som munner ut i toppen av kondensasjonskolonnen, b) for det flytende medium som skal ekspanderes og munner ut i toppen av damprommet og c) hver en avledningsledning for det delekspanderte, avkjølte flytende medium, hvilket munner ut i

toppen av damprommet av varmevekslertrinnet på nest laveste energinivå eller i avkjølingstrinnet over en ekspansjonsventil.

Varmeutvekslingen forløper i det foran beskrevne varmevekslertrinn slik at i det syklonartede damprom innsprøytes opp-varmet flytende medium etter gjennomstrømning i en ekspansjonsventil. Den derved frigjorte damp strømmer gjennom kaminrøret som i kondensasjonskolonnen og avgir dens reaksjonsenthalpi til det flytende medium som skal oppvarmes på nest laveste temperaturnivå, hvilket innmates i toppen av kondensajonskolon-nen. Væsken som skal oppvarmes nedrisler derved over fordelings-og silbunner som er anordnet i kondensasjonskolonnen. Den oppvarmede væske strømmer over en bunn som skiller kondensasjonskolonnen fra damprommet, i et standrør, fra hvilket tilføres over en matepumpe i avhengighet av væskenivået doserte volum-strømmer til reaktoren. Ved det etterkoplede varmevekslertrinn blir den oppvarmede flytende medium innmatet i toppen av varme-vekslerkolonnen på høyere temperaturnivå.

Det i det minste delekspanderte og delvis avkjølte flytende medium samler seg under damprommet i et samlerom og til-føres de neste varmevekslertrinn på nest laveste temperaturnivå i avhengighet av væskenivået. Dersom det imidlertid handler seg om det siste varmevekslertrinn, blir reaksjonsgodset av-trukket og tilført avkjølingssluttrinnet.

Dersom det flytende medium er en suspensjon med forhøyet viskositet eller de suspenderte partikler har forhøyet tendens for sedimentering, anvender man fortrinnsvis en anordning hvilken erkarakterisert vedat varmevekslertrinnet eller et flertall av disse oppviser et syklonartet damprom med derunder anordnet samlerom for det i det minste det delekspanderte flytende medium, hvorved i samlerommet er anordnet et strømnings-rør, i hvilken befinner seg en sirkulasjonsomrører, og damprommet er over en dampledning forbundet med en kondensasjonskolonne og munner ut i et i sumpen av kondensasjonskolonnen be-findlig strømningsrør og hver en ledning

a) for det flytende medium som skal oppvarmes, og som munner ut i toppen av kondensasjonskolonnen, b) for det flytende medium som skal ekspanderes og som munner ut i toppen av damprommet og c) for det delekspanderte, avkjølte flytende medium som munner ut i toppen av damprommet av varmevekslertrinnet på det nest laveste energinivå eller i av-kjølingssluttrinnet .

Ved det således kjennetegnede varmevekslertrinn er det hensiktsmessig å adskille damprommet fra kondensasjonskolonnen slik at den avkjølte suspensjon samles i en sirkulert sump med minst mulig væskeinnhold. Den oppvarmede suspensjon blir samlet i en sirkulert sump som arbeider som pumpeforlag.

Hensiktsmessig anvender man i disse tilfelle i kondensasjonskolonnen ingen fordeler- eller silbunner, men nedover hellende ledeplater, hvorved dannelse av avleiringer på disse plater motvirkes ved-"den nedarislende suspensjon som skal oppvarmes.

Kondensasjonskolonnene og/eller reaktoren inneholder i toppområde fortrinnsvis avgasningsinnretninger for avledning av overskudd av eventuelle anvendte reaksjonsgasser eller ikke kondenserte gasser som under reaksjonen ikke er omsatt eller som er dannet ved bireaksjoner.

Anordningen i henhold til oppfinnelsen oppviser på inn-gangssiden er avkjølingstrinn som kan drives med undertrykk.

Dette kan tilpasses tilsvarende varmevekslertrinnene. I konden-sas jonskolonnen blir imidlertid vann innmatet i det øvre område, hvorved vannet blir avledet sammen med kondensert damp på egnet måte ved foten av denne. Det avkjølte medium kan uttas fra det under ekspansjonssonen befindelige samlerom bg tilføres den endelige opparbeidelse som ikke lenger tilhører oppfinnelsen, f.eks. en filtrering.

Dersom det under den i avkjølingstrinnet herskende betingelser ikke gir anledning til å frykte dannelse av avleir-ingen og/eller korrosiv beskadigelse, kan ét ved dette sted anvendes en rekuperator, spesielt i form av en plateveksler med høy indre turbulens.

Anordningen i henhold til oppfinnelsen og den i denne anordning gjennomførbare fremgangsmåte skal illustreres på

grunnlag av følgende tegninger, der

fig. 1 viser skjematisk den av reaktor, varmevekslertrinn og avkjølingstrinn bestående anordning, og

fig. 2 viser et varmevekslertrinn i en spesiell suspensjon med høyere viskositet og/eller betydelig sedimentasjonshastig-het, tilpasset anordning.

I fig. 1 er høytemperaturreaktoren betegnet med 1. Den oppviser et strømningsrør 2, i hvilket munner ut en tilførsels-ledning for det høyopphetede flytende medium. Det er videre forutsatt tilførselsledninger. 4 for en eventuelt erforderlig reaksjonsgass og for hetdamp 5 for tilførsel av den for opp-nåelse av reaksjonstemperatur erforderlige energimengde. Det flytende medium som skal behandles, stiger i strømningsrøret 2 ifølge impulser fra den innførte væske og ifølge drivkrefter som forårsakes av de andre innførende strømmer oppover, hvorved innstilles en sirkulasjonsstrømning. Etter utledning fra strømningsrøret 2, synker det flytende medium nedover. Gjennom-snitlig oppholdstid, strømningshastighet og slankhetsgrad av reaktoren er slik utvalgt at reaksjonen avsluttes i det flytende medium når denne forlater reaktoren over ledningen 6.

Reaktoren er fortrinnsvis slik bygget at de anfallende faste partikler forblir i sirkulasjonsstrømmen og ikke kan av-sette seg, de innførte gasser oppholder seg videre i sirkula-sjonsstrømmen i finfordelt form og sirkulerer dermed;ikke om-satte og nydannede gasser som oppsamler seg i toppen av reaktoren, kan avledes over en ekspansjonsventil, alle produkt-berørte deler, således også damp- henholdsvis gassrommet i toppen av reaktoren, er bekledt med korrosjonsbestandig materiale og alle krefter opptas ved en korrosjonsbestandig, bærende kon-struksjon. I toppen av reaktoren befinner seg en trykkforminsk-nlngsventil 7 for avledning av eventuelt anvendte overskudds reaksjonsgasser eller eventuelt foreliggende inerte gasser.

Etter reaksjonen forlater det flytende medium reaktoren over ledningen 6 til reduseringsventildelen 8. Mengdestrømmen av det flytende medium blir regulert i avhengighet av væskenivået i reaktoren 1. Ved dampekspansjonen blir det behandlede flytende medium innfrosset i sin reaksjonsjevnveksstilling og det innstiller seg en i henhold til det reduserte trykk en tilsvarende temperatur. Den etter ekspansjonsventilen dannede gass- væske-faststoff-blanding strømmer inn i et syklonartet dannet damprom 9. Den avkjølte væske med faststoffpartiklene samler seg i sekken 10. Adskiilelsen av faststoffinneholdende væske og damp behøver ikke å være fullstendig de de eventuelt med-førte væskedråper tilbakeføres reaktoren.Dampene strømmer gjennom kaminrøret 11, hvilket er avdekket med av en dråpehette 12, i kondensasjonskolonnen 13, hvilke inneholder fordelerbunner 14 og silebunner 15. Den oppadstigende damp strømmer i motstrøm til det over ledningen 16 ved hjelp av doseringspumpen 17 i toppen av kondensasjonskolonnen 13 tilførte flytende medium som skal opphetes, og avgir sin kondensasjonsenthalpi til denne. Det på et høyere temperaturnivå oppvarmede flytende medium strømmer etter passeringen av kondensasjonskolonnen 13 over bunnen 18 i sumpbeholderen 19 og innmates derfra ved hjelp av doseringspumpen 2 0 i ledningen 3, hvilke fører til høytempera-turreaktoren. Kondensasjonskolonnen 13 oppviser en liknende av-gassingsanordning 41 for ikke-kondenserbare gasser som i reaktoren. Den avkjølte væske som har ansamlet seg i sekken 10, blir nå over ledningen 21 tilført det neste avgassingstrinn, fortrinnsvis etter gjennomløp av det siste avgassingstrinn til-ført i avkjølingssluttrinnet 22. Sekken 10 dimensjoneres slik at sedimentasjonsforiøpet undertrykkes. Nivået i sekken 10 reguleres ved uttak gjennom matepumpen. I avkjølingssluttrinnet 22 blir den etter reduseringsventilen 23 dannede damp, hvilke strømmer i kondensasjonskolonnene, kondensenrt ved motstrøm-mende kjølevann, hvilket tilføres over ledningen 2 5 til toppen av kondensasjonskolonnen. Kaminrøret 26 er ført gjennom en bunn 27 i avkjølingssluttrinnet. Det oppvarmede kjølevann avføres over ledningen 28. Det avkjølte flytende medium samler seg i samlerommet 29 og uttrekkes over ledningen 30 og blir videre opparbeidet som f.eks. filtrert, sentrifugert eller liknende.

I fig. 2 vises et varmevekslertrinn ved hvilket kondensasjonskolonnen 13 og det syklonartede dannede damprom 9 ikke danner en byggmessig enhet, men er kun forbundet med hverandre med et damprør 31. Det fra et varmevekslertrinn på nesthøyeste temperaturnivå over ledningen 42 i damprommet 9 innmatede flytende medium utvider seg ved damputvikling. Det avkjølte flytende medium når i sekken 32. 1 sekken 32 befinner seg et indre rør i hvilket er neddykket en omrører 33, hvilket bevirker en tvangs- sirkulasjon av det på lavere temperaturnivå avkjølte flytende medium. Fra det sirkulerende medium blir ved høy turbulens uttatt uttagningsstrømmen over ledningen 43 og avledet til et trinn på nest laveste temperaturnivå. På grunn av tvangssirkula-sjonen blir spesielt uttak av suspensjoner med betydelig sedi-mentas jonshastighet muliggjort. Den fra damprommet 9 utstrøm-mende damp ledes gjennom ledningen 31 til samlerommet 34 i konden-sas jonskolonnen 13. Samlerommet oppviser et indre rør 35, i hvis undre ende munner dampledningen 31. Herved bevirkes videre en sirkulasjon av sumpen som forefinnes i samlerommet 34. Kondensasjonskolonnen inneholder på skrå nedover hellende ledeplater 36, over hvilke det flytende medium, i dette tilfelle suspensjonen, strømmer, hvilken tilføres toppen av kondensasjonskolonnen 13 over ledningen 37. Ved denne utførelse av platene i kondensasjonskolonnen unngås dannelse av avleiringer, da eventuell ut-felte substanser på ledeplatene 36 avvaskes av det nedover strøm-mende flytende medium. Kondensasjonskolonnen 13 har likeledes i toppområdet fortrinnsvis en avgasningsinnretning 38. Det opphetede flytende medium (suspensjon) uttas fra samlerommet 34 mellom veggen av samlerommet og veggen av det indre rør over ledningen 39 og tilføres en doseringsgruppe 40, hvilken står i forbindelse med enten varmevekslertrinnene på nest høyeste temperaturnivå eller høytemperaturreaktoren.

Det er for en fagmann selvforståelig at det i tilførsels-ledningene og eventuelt i avledningsledningene i anordningen i henhold til oppfinnelsen kan forsynes med for-reguleringsanord-ninger, spesielt væskenivåreguleringsanordninger, tjenende gren-og/eller shuntledninger.

Anordningen lar seg på en enkel måte reguleringsteknisk beherske slik at det muliggjøres en kontinuerlig arbeidsmåte med forholdsvis lite utstyr og høy rom-tid-utbytte. På grunn av at bevegelige deler mangler (unntatt doseringspumpen) må det ikke stilles høye krav på mekaniske egenskaper av de anvendte materialer. Det er derfor mulig å utvelge materialer som er optimalt tilpasset reaksjonsbetingelsene, spesielt korrosive angrep av mediet.

Anordningen i henhold til oppfinnelsen inneholder ingen varmevekslerflater. Varme- og stoffutvekslingsforløpene avløper umiddelbart over faségrenseflåtene. Anordningen gir store' fase- grensflater. Kombinert med en god avgassing av alle apparater oppnås på tross av anvendelse av materialer som har dårlig varmeledningskoeffisient, udmerkede varmeoverføringsbetingelser, noe som tillater en meget kompakt byggemåte.

Da varmevekslerflater mangler, tillater anordningen i henhold til oppfinnelsen kontinuerlig behandling av oppløsninger som inneholder i stort omfang stoffer som danner avleiringer.

Et vanskelig og ofte forekommende stoff som danner avleiringer er f.eks. kalsiumsulfat.

For fagmannen er det selvfdrståélig at anordningen i henhold til oppfinnelsen kan anvendes spesielt fordelaktig for behandlingen av meget store volumstrømmer, da enkelte deler av anlegget er innført i andre stortekniske prosesser ved andre betingelser og da i bgifor seg en' liten andel av måle- og reguleringsteknikk avtar med stigende størrelse av apparatene.

Claims (15)

1. Fremgangsmåte for direkte oppvarming av et eventuelt fast-stoff inneholdende flytende medium til høye temperaturer under utnytting av kondensasjonsvarme,karakterisertv e d at det opphetede flytende mediet ved ett eller flere trinns ekspansjon delvis fordampes og uten anvendelse av systemfremmed varmeoverføringsmiddel umiddelbar kondenseres i det i motstrøm førte medium som skal opphetes.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat det flytende medium, etter gjennomstrømning av det siste forvarmetrinn ved direkte innmatning av tilleggsdamp umiddelbart før eller i reaktoren oppvarmes til den reaksjonstemperatur som skal oppnås.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat det flytende medium etter gjennomstrømning av ekspansjonstrinnet(ene), avkjøles ved trykksenkning og kondenseres.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat det flytende medium etter gjennomstrømning av ekspansjonstrinnet(ene), avkjøles i rekuperatoren.

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 4,karakterisert vedat det anvendes en rekuperator med høy turbulens.

6. Fremgangsmåte i henhold til ett eller flere av de fore-gående krav,karakterisert vedat som flytende medium anvendes en vandig oppløsning.

7. Anordning for gjennomføring av.fremgangsmåten i henhold til kravene 1-6,karakterisert vedkombina-sjonen av følgende kjennetegn: a en trykkreaktor, b ett eller flere varmevekslertrinn med bl en ekspansjonsbeholder og b2 en med damprommet av ekspansjonsbeholderen i forbindelse stående kondensasjonskolonne, hvilke oppviser b2.1 fordelings- og/eller silinnsatser, c en fødepumpe med i avhengighet av væskenivået regulerbar volumstrøm for hvert varmevekslertrinn og reaktor, d et avkjølingstrinn som er dannet som dl ekspansjonstrinn eller som d2 rekuperator.

8. Anordning i henhold til krav 7,karakterisertv e d at reaktoren oppviser et i midten anordnet strømningsrør, i hvis undre åpning det munner ut en ledning for det flytende medium som skal oppvarmes, og i undre reaktorområde utenfor strømningsrøret, forutsees en for første varmeutvekslertrinn førende ledning for avføring av det behandlede medium.

9. Anordning i henhold til krav 8,karakterisertv e d at i den undre åpning av strømningsrøret munner ytterligere en ledning for damp og/eller reaksjonsgass.

10. Anordning i henhold til krav 7,karakterisertv e d at varmeutvekslertrinnet eller et flertall av disse oppviser et syklonartet dannet damprom med derunder anordnet samlerom for. i det minste delekspandert flytende medium,og damprommet står i forbindelse over et rør, hvilket er avdekket ved øvre ende med en dråpehette med kondensasjonskolonnen, hvorved kondensasjonskolonnen er skilt fra damprommets ekspansjonstrinn slik at det oppvarmede flytende medium avledes til et samlerom som er forbundet over en matepumpe med varmeutvekslertrinnet fra de nest høyeste energinivå eller reaktoren, og oppviser hver en tilførselsledning a) for det flytende medium som skal oppvarmes, og som munner ut i toppen av kondensasjonskolonnen, b) for det flytende medium som skal ekspanderes og som munnder ut i toppen av damprommet og c) hver en avledning for det delekspanderte, avkjølte flytende medium, hvilket munner ut i toppen av damprommet i varmevekslertrinnet fra nest høyeste energinivå eller i avkjølingstrinnet over en ekspansjonsventil.

11. Anordning i henhold til krav 7,karakterisertv e d at varmeutvekslertrinnet eller et flertall av disse oppviser et syklonartet damprom med derunder anordnet samlerom for i det minste delekspandert flytende medium, hvorved det i samlerommet er anordnet et strømningsrør, i hvilket befinner seg en rører, og damprommet er forbundet over-en- dampledning: med en kondensasjonskolonne og et i sumpen av kondensasjonskolonnen befindtlig strømningsrør munner, og hver en tilførselsledning a) for det flytende medium som skal opphetes og som munner i toppen av kondensasjonskolonnen, b) for det flytende medium som skal ekspanderes og som munner i toppen av damprommet og c) for det delekspanderte, avkjølte flytende medium som munner i toppen av damprommet i varmevekslertrinnet fra det nest høyeste energinivå eller i avkjølings-trinnet .

12. Anordning i henhold til krav 7,karakterisertv e d at det oppviser et avkjølingssluttrinn som er dannet som vakuumekspansjonstrinn.

13. Anordning i henhold til krav 7,karakterisertv e d at den som avkjølingssluttrinn oppviser en rekuperator med høy indre turbulens.

14. Anordning i henhold til ett eller flere av kravene 7-11,karakterisert vedat kondensasjonskolonnen og/eller reaktoren i toppområdet oppviser ekspansjonsanordninger.

15. Anvendelse av fremgangsmåten i henhold til kravene 1-6, og anordningen i henhold til kravene 7-14, for felnings- eller utlutningsreaks j oner.