Opis patentowy opublikowano: 30.07.1982 Int. Cl.2 C13G 1/00 C13J 1/04 "HTTelN^ yr ~A» Patentowego Twórcy wynalazku: Krzysztof Dals, Andrzej Kubasiewicz, Witold Lekawski Uprawniony z patentu: Przedsiebiorstwo Projektowania i Dostaw Kom¬ pletnych Obiektów Przemyslowych „Chemadex'\ Warszawa (Polska) Urzadzenie do zatezania odcieków poiiltracyjnych, zwlaszcza w cukrowniach, w szczególnosci przy odcukrzaniu melasu i Dziedzina techniki. Wynalazek dotyczy urzadzen do zatezania odcinków pofiltracyjnych, zwlaszcza w cukro¬ wniach, w szczególnosci przy odcukrzaniu melasu.Stan techniki! W procesie odcilkrzania melasu, jaki prowadzi sie w cukrowniach, otrzymywane sa równiez rozcienczone odcieki pofiltracyjne. Odcieki te, po ich zatezenni, wykorzystywane sa nastepnie do produkcji spirytusu lub jako wartosciowe dodatki do pasz. Znane jest zatezenie tych odcieków przez odparowywanie znacz¬ nej czesci zawartej w nich wody W róznego typu znanych urzadzeniach wyparnych o dzialaniu ciaglym, wyposazo¬ nych najczesciej w przeponowe ogrzewacze cyrkulujacego w nich roztworu.. W szczególnosci znane jest zatezanie odcieków w pio¬ nowych aparatach wyparnyh majacych postac pionowej, cylindrycznej komory, w której dolnej czesci umieszczo¬ nych jest szereg rur do których doprowadzana jest goraca para wodna, ogrzewajaca ptzeponowo doprowadzany co dolnej czesci aparatu zageszczany czynnik. Wada tych znanych aparatów wyparnych jest to, ze nie zapewniaja one wystarczajaco dokladnego wydzielenia z zatezanego roztworu powstajacych w procesie zatezania oparów.Pewna, stosunkowo znaczna czesc tych oparów, pozostaje nadal w zatezanym roztworze, powodujac — po skropleniu — niekorzystne podwyzszenie temperatury tego roztworu jeszcze przed jego powrotem do podgrzewacza przepono¬ wego. W rezultacie wydajnosc cieplna podgrzewacza¦.— a wiec i wydajnosc calego urzadzenia wypamego — ulega znacznemu zmniejszeniu, na skutek zmniejszenia sie • sredniej róznicy temperatur pomiedzy cyrkulujacym roz- 10 15 tworem i czynnikiem grzejnym. Ponadto dojsc moze do niepozadanego rozpoczecia wrzenia zatezonego roztworu jeszcze wewnatrz rur podgrzewacza, z czym zwiazane jest zwykle intensywne zarastanie osadem powierzchni tych' rur, prowadzace do dalszego zmniejszenia wydajnosci cieplnej podgrzewacza.Zadaniem wynalazku jest skonstruowanie urzadzenia do zatezania czynnika przez odparowanie, a w szczególnosci do zatezania przez odparowanie odcinków pofiltracyjnych, pozbawionego wad znanych urzadzen, a w szczególnosci pozwalajacego na zminimalizowanie pozostajacych w za¬ tezanym czynniku oparów.Istota wynalazku. Postawiony cel osiaga sie przez oddzielenie podgrzewacza zatezanego roztworu od wlasciwej kolumny wyparnej, co znanejest z wczesniejszychrozwiazan aparatów wyparnych oraz przez szczególne uksztaltowanie, zgodnie z wynalazkiem samej kolumny wyparnej droga wyodrebnienia w jej dolnej Czesci, za pomoca odpowiedniej cylindrycznej przegrody centralnej, cylindrycznej strefy wznoszenia podgrzanego roztworu i otaczajacej ja pierscie¬ niowej strefy opadania.Zgodnie z wynalazkiem kolumna wyparaa sklada sie z cylindrycznej czesci górnej i równiez cylindryczne) czesci dolnej o niniejszej srednicy wspólosiowe) i czescia górna oraz z umieszczonego wspólosiowo Wewnatrz czesci dolnej cylindrycznego kanalu cytkulacyjnego. Dolna czesc cylin¬ drycznego kanalu cyrkula^yjnego jest polaczona za pomoca odpowiedniego rurociagu z zaladowanym poza kolumna wyparaa przeponowym podgrzewaczem zatezanego roz¬ tworu. W najnizszej czesci kolumny wyparnej znajduje sie 113 409113 409 3 wlot rurociagu polaczonego z pompa recyrkulacyjna, doprowadzajaca czesc zatezanego roztworu do podgrzewacza przeponowego. Równiez w dolnej czesci kolumny wyparnej znajduje, sie wlot rurociagu, odprowadzajacego z kolumny zatezony roztwór.W najwyzszym punkcie kolumny wyparnej wedlug wynalazku znajduje sie wlot rurociagu odprowadzajacego na zewnatrz kolumny opary, wytwarzane podczas zatezania.Rurociag, odprowadzajacy z dolnej czesci kolumny roztwór zatezany poprzez pompe recyrkulacyjna do podgrzewacza przeponowego polaczony jest przy tym z rurociagiem, doprowadzajacym do Urzadzenia rozcienczony czynnik, przeznaczony do zatezenia. Dzieki takiemu rozwiazaniu kolumny wyparnej poddawany zatezaniu czymrk, opusz¬ czajacy przeponowy podgrzewacz trafia do dolnej czesci cylindrycznej centralnej strefy kolumny i unosi sie w tej strefie do góry, osiagajac ponad górna krawedzia cylin¬ drycznej przegrody, wydzielajacej cylindryczna czesc srodkowa kolumny, strefe oddzielania oparów; podczas wznoszenia sie w zatezanym roztworze rozpoczyna sie proces wrzenia. Oddzielone w procesie wrzen:a opary zostaja oddzielone od zatezanego czynnika w strefie wy¬ dzielania sie oparów, tworzacej sie w górnej czesci kolumny wyparnej i odprowadzone na zewnatrz kolumny? Uwolnio¬ ny od oparów roztwór poprzez korzystnie pierscieniowa strefe opadania, utworzona miedzy/sciankami kolumny a wspomniana przegrode pionowa, powraca do dolnej czesci kolumny.Znaczna róznica cisnien hydrostatycznych, wytwarza¬ nych przez slup roztworu w strefie wznoszenia i w strefie opadan;a powoduja intensywna, swobodna cyrkulacje zatezanego roztworu wokól pionowej przegrody, oddziela¬ jacej strefy wznoszenia i opadania roztworu wewnatrz kolumny. Niewielka czesc cyrkulujacego wewnatrz kolumny roztworu jest odbierana z dolnej czesci jej strefy opadania i kierowana poprzez pompe recyrkulacyjna do zewnetrznego przeponowego podgrzewacza roztworu, a nastepnie za¬ wracana do dolnej czesci strefy wznoszenia kolumny.* Dzieki takiemu rozwiazaniu stosunek masy pary pow¬ stajacej w strefie wznoszenia do masy roztworu, z którego para ta jest uwalniana, jest wielokrotnie nizszy, niz w zna¬ nych urrzadzeniach tego rodzaju. W efekcie powracajacy . w dól kolumny czynnik zatezany. zawiera bardzo tylko nieznaczna (procentowo) ilosc nieoddzielonych oparów, co zapobiega "niekorzystnemu podwyzszeniu jego tempera¬ tury, a wiec i wszystkim wynikajacym stad, a opisanych w stanie techniki, niedogodnosciom. Czesc odparowywanego roztworu w ilosci okreslonej bilansem materialowym odprowadzana jest, jako roztwór juz zageszczony, na zewnatrz kolumny, najkorzystniej ze strefy opadania roz¬ tworu, wyodrebnionej wewnatrz kolumny.Objasnienie rysunków wynalazku. Przedmiot wy¬ nalazku w przykladzie wykonania pokazany jest na zala¬ czonym rysunku, na którym przedstawiono schemat urza¬ dzenia wedlug wynalazku ze schematycznym przekrojem pionowym kolumny wypafnej.Objasnienie przykladu wykonania wynalazku. Pod¬ stawowym elementem urzadzenia wedlug wynalazku jest pionowa kolumna 1, skladajaca sie z cylindrycznej czesci górnej 2 oraz równiez cylindrycznej czesci dolnej 3, wspól¬ osiowej z czescia górna 2 i posiadajace! srednice mniejsza od srednicy górnej czesci 2. Wewnatrz czesci dolnej 3 znajduje sie cylindryczna, wspólosiowa z czescia dolna 3 cylindryczna przegroda 4. Przegroda 4 wyodrebnia we 4 wnetrzu kolumny 1 cylindryczna strefe wznoszenia A zageszczanego czynnika, zawarta we wnetrzu przegrody 4 oraz pierscieniowa strefe opadania D, zawarta we wnetrzu kolumny miedzy scianami jej dolnej czesci 3 a cylindryczna 5 przegroda 4. Ponadto wewnatrz górnej, rozszerzonej czesci 2 kolumny 1 znajduje sie srefa oddzielania oparów B od cyrkulujacego we wnetrzu kolumny 1 zageszczanego roztworu. Strefa wznoszenia A roztworu i strefa opadania D tworza wewnetrzny kontur cyrkulacji roztworu w kolumnie lo 1. Z dolnej czesci kolumny 1 wyprowadzony jest rurociag g laczacy te kolumne 1 z pompa recyrkulacyjna 6 i dalej, poprzez rurociag b, z przeponowym podgrzewaczem zatezanego czynnika 5. Podgrzewacz 5 polaczony jest ru¬ rociagiem c z dolna czescia strefy wznoszenia A roztworu 15 w kolumnie i.Rurociagi f sluza do doprowadzania i odprowadzania czynnika grzejnego, zasilajacego podgrzewacz 5. Rurociagi g, b i c wraz z pompa recyrkulacyjna 6 i podgrzewaczem 5 tworza zewnetrzny kontur cyrkulacji zatezanego roztworu, 20.W górnej czesci kolumny 1 znajduje sie wlot rurociagu e, sluzacego do odprowadzania wytworzonych w czasie dzia¬ lania urzadzenia oparów poza obreb kolumny wyparnej 1.W dolnej cylindrycznej czesci 3 kolumny 1 znajduje sie 25 wlot rurociagu d sluzacego do odprowadzania zageszczo¬ nego roztworu z kolumny wyparnej 1. Do rurociagp. g przylaczony jest wylot rurociagu a, sluzacego do dopro¬ wadzania do urzadzenia swiezych porcji niezatezonego jeszcze czynnika. 30 Opisane urzadzenie dziala w sposób nastepujacy. Roz¬ cienczony roztwór, poddawany zatezaniu, przykladowo rozcienczone odcieki pofiltracyjne doprowadzane sa ruro¬ ciagiem a do zewnetrznego konturu cyrkulacji roztworu.W konturze tym cyrkuluje czesc roztworu pobierana ruro- 35 ciagiem g z dolnej czesci strefy opadania D w kolumnie 1.. Roztwór ten przy pomocy pompy cyrkulacyjnej 6 prze¬ tlaczany jest rurociagiem b do podgrzewacza roztworu 5, gdzie nastepuje podwyzszenie jego temperatury, jednakze w stopniu nie powodujacym jeszcze wrzenia tego roztworu. 40 Podgrzany w podgrzewaczu- 5 roztwór kierowany jest dalej rurociagiem c do dolnej czesci strefy wznoszenia A w kolumnie 1. W strefie tej nastepuje zmieszanie strumie¬ nia podgrzanego roztworu, doprowadzonego rurociagiem c z wielokrotnie oden wiekszym, a przy tym chlodniejszym 45 strumieniem nasyconego roztworu, cyrkulujacego wewnatrz kolumny 1 w jej wewnetrznym konturze cyrkulacyjnym.Powoduje to niewielki wzrost temperatury roztworu ply¬ nacego w strefie wznoszenia A ku górze kolumny 1, co umozliwia rozpoczecie wrzenia tej czesci roztworu jeszcze 50 we wnetrzu przegrody 4, to jest w strefie wznoszenia A, znacznie ponizej swobodnego poziomu cieczy w kolumnie 1. Oznacza to, ze górna czesc strefy wznoszenia A wypel¬ niona jest mieszanina wrzacego roztworu i wydzielajacej sie zen pary o sredniej gestosci nizszej niz gestosc roztworu 55 w strefie opadania D. Opary wytworzone w górnej czesci strefy wznoszenia A sa od tego roztworu oddzielane w strefie oddzielania oparów B i rurociagiem e kierowane na zew-, jiatrz kolumny wyparnej 1. Pozbawiony tych oparów czyn¬ nik jest natomiast zawracany do strefy opadania D w której go plynie w dól, powracajac do dolnej czesci strefy wznoszenia A. Niewielka czesc powracajacego w strefie opadania D czynnika jest poprzez rurociag g odprowadzana do zew¬ netrznego konturu cyrkulacyjnego. Równiez niewielka czesc tego roztworu okreslona wymaganiami bilansu masyr 65 jest kierowana rurociagiem d na, zewnatrz urzadzenia.113 409 6 Sila napedowa dla intensywnej cyrkulacji roztworu wew¬ natrz kolumny wyparnej 1, w jej wewnetrznym konturze cyrkulacyjnym, jest dosc znaczna róznica cisnien hydro¬ statycznych, wywieranych przez slup cieczy w strefie opadania D i przez slup mieszaniny cieczowo-parowej w strefie wznoszenia A. ' Z a s t r z e z e n i a p a t e n t o w e 1. Urzadzenie do ciaglego zatezania odcieków pofiltra- cyjnych, zwlaszcza w cukrowniach, w szczególnosci przy odcukrzaniu melasu, skladajace sie z kolumny wyparnej, zewnetrznej pompy recyrkulacyjnej i zewnetrznego, prze¬ ponowego podgrzewacza zageszczanego roztworu, zna¬ mienne tym, ze kolumna wyparna (1) sklada sie z cylin¬ drycznej czesci górnej (2), z cylindrycznej czesci dolnej (3) umieszczonej wspólosiowo z czescia górna (2), lecz posia¬ dajacej mniejsza od tej czesci (2) srednice oraz z cylindry¬ cznego kanalu cyrkulacyjnego (4), umieszczonego wspólosio- 15 wo z czescia dolna (3), lecz posiadajacego mniejsza od tej czesci dolnej (3) srednice. 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze dolna czesc cylindrycznego kanalu cyrkulacyjnego (4) kolumny (1) polaczona jest z podgrzewaczem roztworu (5) za pomoca rurociagu (c). 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze dolna czesc kolumny wyparnej (1) polaczona jest z zew¬ netrzna pompa recyrkulacyjna (6) za pomoca rurociagu (g), do którego doprowadzony jest rurociag (a), doprowa¬ dzajacy rozcienczone odcieki do zageszczenia. 4. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze Wylot rurociagu (e), odprowadzajacego opary, umieszczony jest w najwyzszej czesci kolumny wyparnej (1). 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze wlot rurociagu (d), odprowadzajacego na zewnatrz zage¬ szczony roztwór, umieszczony jest w dolnej czesci (3) kolumny wyparnej (1). f mi 5 / i i\ i b PL