PL155494B1 - Sposób zageszczania roztworów, zwlaszcza z krystalizujacym komponentem i uklad urzadzendo zageszczania roztworów PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. SPOSÓB ZAGESZCZANIA ROZTWORÓW, ZWLASZCZA Z KRY- STALIZUJACYM KOMPONENTEM POLEGAJACY NA KILKUDZIALO- WYM ZAGESZCZENIU ROZTWORU METODA WY PARNA, ZNAMIENNY TYM, ZE ROZTWÓR ROZCIENCZONY DOPROWADZA SIE W TEMPERA- TURZE ZBLIZONEJ DO TEMPERATURY WRZENIA W DOLNEJ CZESCI PIERWSZEJ WYPARKI STOSUJAC INTENSYWNA CYRKULACJE NATU- RALNA I UTRZYMUJAC STALY POZIOM CIECZY ORAZ STALA ZADANA WARTOSC CISNIENIA OPARÓW A ROZTWÓR PRZEPLYWAJACY POMIEDZY DZIALAMI WYPARNYMI PODDAJE SIE SEPARACJI W HYDROCYKLONACH DLA WYDZIELENIA KRYSTALIZUJACEGO KOM- PONENTU Z TYM, ZE DO NASTEPNEGO DZIALU WYPARNEGO PRZEGRZANY ROZTWÓR DOPROWADZA SIE DO SRODKOWEJ CZESCI STANOWIACEJ STREFE WRZENIA STOSUJAC RÓWNIEZ INTENSYWNA CYRKULACJE NATURALNA I UTRZYMUJAC STALE ZADANE CISNIENIE OPARÓW, ZAS ROZTWÓR ZAGESZCZONY PRZEPLYWAJACY POMIE- DZY NASTEPNYMI DZIALAMI WYPARNYMI PODDAJE SIE DALSZEJ SEPARACJI W HYDROCYKLONACH DLA WYDZIELENIA KRYSTALIZU- JACEGO KOMPONENTU A W OSTATNIM DZIALE WYPARNYM UTRZYMUJE SIE STALY POZIOM CIECZY I ZADANA GESTOSC KON- COWA ROZTWORU, PRZY CZYM Z POWSTALYCH W KOLEJNYCH DZIALACH WYPARNYCH OPARÓW SEPARUJE SIE EMITOWANE KROPLE ROZTWORU, ZAS ZUZYCIE PARY ROBOCZEJ JAKO CZYNNIKA GRZEWCZEGO OPTYMALIZUJE SIE STOSUJAC N + 1 STOPNIOWE PODGRZEWANIE ROZTWORU PRZY N DZIALACH WYPARNYCH APLI- KUJAC MAKSYMALNA ILOSC KONDENSATU WYSOKOTEMPERATU- ROWEGO DOPROWADZANEGO POPRZEZ ROZPREZACZE,.............. . . . . . . . . . PL PL PL

Description

RZECZPOSPOLITA

POLSKA

© OPIS PATENTOWY © PL © 155494 © Bl

Numer sgłoszenia: 271629 (5) IntCl⁵:

B01D 1/26

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej

Data zglossema: 0¹·04>¹⁹88

Sposób zagęszczania roztworów, zwłaszcza z krystalizującym komponentem i układ urządzeń do zagęszczania roztworów

Zgłoszenie ogłoszono:

02.10.1989 BUP 20/89

Uprawniony z patentu:

Politechnika Śląska im. W. Pstrowskiego,

Gliwice, PL

OGÓL B(

O udzieleniu patentu ogłoszono:

31.12.1991 WUP 12/91

Twórcy wynalazku:

Jerzy Pikoń, GHwice, PL Jan Hehlmann, Kędzierzyn-Koźle, PL Bogusław Sąsiadek, GHwice, PL Mirosław Rosiński, Bydgoszcz, PL Jan Kalinowski, Bydgoszcz, PL

PL 155494 Bl

1. Sposób zagęszczania roztworów, zwłaszcza z krystalizującym komponentem polegający na kilkudziałowym zagęszczeniu roztworu metodą wyparną, znamienny tym, że roztwór rozcieńczony doprowadza się w temperaturze zbliżonej do temperatury wrzenia w dolnej części pierwszej wyparki stosując intensywną cyrkulację naturalną i utrzymując stały poziom cieczy oraz stałą zadaną wartość ciśnienia oparów a roztwór przepływający pomiędzy działami wyparnymi poddaje się separacji w hydrocyklonach dła wydzielenia krystalizującego komponentu z tym, że do następnego działu wyparnego przegrzany roztwór doprowadza się do środkowej części stanowiącej strefę wrzenia stosując również intensywną cyrkulację naturalną i utrzymując stałe zadane ciśnienie oparów, zaś roztwór zagęszczony przepływający pomiędzy następnymi działami wyparnymi poddaje się dalszej separacji w hydrocyklonach dla wydzielenia krystalizującego komponentu a w ostatnim dziale wyparnym utrzymuje się stały poziom cieczy i zadaną gęstość końcową roztworu, przy czym z powstałych w kolejnych działach wyparnych oparów separuje się emitowane krople roztworu, zaś zużycie pary roboczej jako czynnika grzewczego optymalizuje się stosując η + 1 stopniowe podgrzewanie roztworu przy n działach wyparnych aplikując maksymalną ilość kondensatu wysokotemperaturowego doprowadzanego poprzez rozprężacze,.........

$«»*» lUtiułr «jyo*/

F.ę ł sposób zagęszczania roztworów, zwłaszcza z krystalizującym KOMPONENTEM I UKŁAD URZĄDZEŃ DO ZAGĘSZCZANIA ROZTWORÓW

Claims (10)

1. Zastrzeżenia -patentowe

   1. Sposób zagęszczania roztworów, zwłaszcza^ krystalizującym komjpanentem polegający na kilkzdziaOwvyrm zagęszczeniz roztworz metodą wyparną, znamienny tym, że roztwór rozcieńczony doprowadza się w temperaturze zbliżonej- do temperatzry wrzenia w dolnej części.pierwszej wfarki stosując inteisc^wnj cyrkulację naturalną i utrzymując stały poziom cieczy oraz stałą zadaną wrtość ciśnienia oparow a roztwór przepływający pomiędzy działami wparnymi poddaje się separacji w hydrocyklonach dla wddżelenia krystalizującego komponentu z tym, że do następnego działu wyparnego przegrzany roztwór doprowadza się do środkowej części stanowiącej strefę wrzenia stosując rówież intensywną cyrkulację naturalną i utrzymując stałe zadane ciśnienie oparów zaś roztwór zagęszczony przepływający pom.ędzy następnymi działami wparnymi poddaje się dalszej separacji w hydrocyklonach dla wizielenia toystalizujAcego komponentu a w ostatnim dziale wparnym utrzymuje się stały poziom cieczy i zadaną gęstość końcową roztworu, przy czym z poiwtałych w kolejnych działach ^parnych oparów separuje się emitowane krople roztworu, zaś z^^ie pary roboczej jako czynnika grzewczego optymalizuje się stosując rwl stopniowe podgrzewanie roztworu przy n działach wy Parnych aplikując mksymlną ilość kondensatu wysokotemperaturowego doprowadzanego poprzez rozprężacze,w których utrzymuje się stały poziom kondensatu i powstające opary poddaje się odkraplaniu, do zbiornika kondensatu wysokotemperaturowego utrzymując stały poziom, przy czym ilościowe uzupełnienie kondensatu realizuje się z zbiornika posiadającego skraplacz oparów zasilany w iptcmlizowlny sposób kondensatem tisiioeemperalrΓiw^,m, kierowanym powotnie z pierwszego stopnia pod^rze^n.ia roztworu, przy czym jednocześnie optymalne parametry pary grzewczej roboczej mogą być uzyskane w pojemtościiwm transformatorze poprzez inżektorowe mieszanie pary wycokoiiśnieniowej i niskociśnieniowej utrzymując zadaną wrtość ciśnienia pary roboczej oraz optymalną wartość przekroju roboczego dysz inżektorów, natomiast wodę do skraplacza oparów z ostatniego działu w^Parnego utrzymuje się w obiegu zamkniętym poprzez chemoodporną wrsokoprędkościową chłodnię utrzymując, stałą temperaturę schłodzenia wody przy optcmaliiiwanym zużyciu mocy wentylatora w warunkach zmiennego potencjału chłodniczego powietrza atmosferycznego.
2. 2. Układ, urządzeń do zagęszczania roztworów, zwłaszcza z kΓystllizującym komponentem zawierający działy wyparne współpracujące z wirówkami, podgriewczeπl roztworu oraz skraplaczem barometrccznym oparów współpracującym z ostatnim próżn^w™ działem wyparnym i rozprężlcic kondensatu, znamienny tym, że wyparki /16, 17, 18/ z wyjątkiem co najmniej jednej końcowej są wyposażone w wewnętrzną zawieszoną komorę grzewczą /61/, ponad którą jest uksztaŁ^u^a komora wrzenia /64/ i sekcja kierowticil /65/ w postaci paralelnych struktur stanowiąc w całości pierścieniowc kontur ccrkulacyUnc z korpusem w^]p^3^^ki /16, 17, 18/ tworząc wypsirki o intensywnej naturalnej cyrkulacji roztworu, a co najmniej jedna końcowa wyparka /19/ posiada wymulz^otą cyrkulację, przy czym pierwsza wyparka /16/ i przedostatnia wyparka /18/ jest wyposażona w dolnej części w króciec /70/ współpracujący z perforownym kolektorem pίerścitniicym /66/ umieszczonym poniżej wkładu grzewczego /61/ a środkowa wyparka /17/ lub środkowe posiadają króciec /70/ umieszczony w środkowej części /64/ stanowiącej strefę wrzenia roztworu, ponadto pierwsze wrparki /16, 17, Hf z wyjątkiem co najmonej jednej końcowej /19/ posiadają w części oparowej separator /69/ korzystnie z wypełnieniem komórkowym oraz zraszacz lT)l ponad i poniżej separatora /69/, a ponadto wyP^a^i /16, 17/ pierwszych działów posiadają hydro^l^lony /20, 2l/ usytuowane przed wirówkami /22, 23/, przy czym podgrzewacze roztworu /9, 10, 11, 12/ stanowią n+1

   155 494 stopni w stosunku do n działów wParnych /16, 17, 18, 19/, a skraplacz barometryczny /30/ poprzedzony jest separatoren /29/ i połączony z drugiej strony z wysokoprędkościową chemoodporną chłodnią wody /31/ zawierającą wycenienie komórkom, ponad to rozprężacze kondensatu /3, 4/ połączone są w części kondensatowej z wyparką /16, 17/ i podgrzewaczami /11, 12/ oraz zbiornikiem ^sokotemperaturowego kondensatu /7/ zaś w części oparowej jest uMejscowiony separator /60/ korzystnie z wełnieniem komórkowym, przy czym część oparowa rozprężaczy /3, 4/ połączona Jest z wyparkami /17, 18, 19/ i podgrzewaczami /10, 11/, zaś podgrzewacze roztworu /9, 10, 11, 12/ stanowią układ modułowych wymienników ciepła połączonych szeregowo przy czym pierwszy podgrzewacz /9/ jest z Jednej strony połączony z zbiornikiem ^sokotemperaturowego konderoaatu /7/ i zbiornikiem kondensatu atmosferycznego /6/ posiadającego w górnej części skraplacz oparów /59/ korzystnie z wełnieniem komórkowym zaś z drugiej strony podgrze^cz /9/ jest połączony z sekcją skraplającą /59/ zbiornika /6/ i zbiornikiem kondensatu /5/, natomiast podgrzewacz /10/ połączony jest z jednej strony z wyparką /17/ i rozprężaczem /4/ zaś z drugiej strony jest połączony ze zbiornikiem kondensatu /6/, a podgrzewacz /11/ połączony jest z Jednej strony z rozprężaczem /3/ i werką /16/, zaś z drugiej strony z rozprężaczem /4/, a podgrzewacz /12/ połączony jest z jednej strony z rozprężaczem /3/ zaś z drugiej strony z inżektorami /1/ i kolektorem pary roboczej /58/ korzystnie przez pojemnościowy transformator pary /2/.
3. 3. Układ ^dług zastrz. 2, znamienny tym, że inżektory /l/ pozostając w osiowej korrfiguracji z kolektorem /58/ posiadają iglioowy element /55/ współpracujący z serwomotorem /39/ lub siłownikiem /53/ i korzystnie z systminem dźwigniowm /54/ oraz dyszą /57/ umieszczoną w komorze mieszania /56/ pary w^sokoprężnej /w/ i pary niskoprężnej /n/.
4. 4. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że rozprężacze /3, 4/ w części oparowej posiadają pakiet ^^enienia komórkowego /60/ spełniaj ącego rolę separatora kropel, przy czym odbiór kondensatu jest sterowany regulatorem poziomu /40, 41/.
5. 5. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że separator l2$l posiada pakiet wypełnienia komórkowego /75/ spełniającego rolę odtaraplacza oraz dwustronny zraszacz /76/ i dtflektooooy króciec wlotu oparów /74/, w^-otu oparów /77/ i w^-otu roztworu /78/.
6. 6. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że wParki /16, 18, 19/ posiadają sterowane natężenie przepływu roztworu wzywającego króćcem /70/ za pomocą regulatora poziomu /44, 47, 49/.
7. 7. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że wyparki /16, 17/ posiadają sterowany odbiór kondensatu z układu grzewczego /61/ za pomocą regulatora ciśnienia /45, 46/.
8. 8. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że wyparki /16, 19/.posiadają sterowany odbiór roztworu zagęszczonego za pomocą regulatora gęstości /48, 50/.
9. 9. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że podgrzewacz roztworu /12/ posiada sterowany przepływ pary grzewczej za pomocą regulatora temperatury roztworu /52/.
10. 10. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że do maksym^nego zużycia kondensatu wysokotemperaturowego posiada w zbiorniku /7/ regulator poziomu /42/ sterujący ilość kondensatu aplikowanego ze zbiornika /6/ pompą /14/ do podgrzewacza /9/ a do utrzyimnia ekstremalnej temperatury kondensatu w zbiorniku /6/ posiada regulator /43/ umiejscowiony ponad sekcją skraplającą /59/ korzystnie z we^ienia komórkowego.

    «* *

    155 494

    Przedmiotem wyralazku jest sposób zagęszczania roztworów, zwłaszcza z krystalizującym komponentem i układ urządzeń do zagęszczania roztworów, szczególnie w przemyśle chemicznym, spożywczym i przemysłach pokrewnych w technologiach zagęszczania mediów płynnych przez odpa· rowanie rozpuszczalnika gdzie awansowaniu procesu zagęszczania może towarzyszyć wfdzżelanie komponentu w postaci krystalicznej. Korzystne jest stosowanie sposobu i urządzeń w technologiach wielodziałowego odparo^nia roztworów ługu z zawrtością soli.

    W znanych sposobach zagęszczania roztworów metodą wyparną w układzie wielodziaoowm, a zwłaszcza w przypadku krystalżzujccego komponentu stosuje się układ i urządzenia, które w sposób reprezentaywmy przedstawiono w literaturze - A. Kubasiewicz Wyyarki, konstrukcja i obliczanie WNT, Warszawa 1977 r. rys. ΧΙΙ-15. Układ wy a my pracujący współprądowo posiada jedynie dwustopniowy system podgrzewania roztworu bez optymaizacji zużycia pary świeżej i regulacji temperatury roztworu rozcieńczonego na wejściu do pierwszego działu ^parnego. Układ ten nie zabezpiecza ekonomicznego zagospodarowania potencjału cieplnego kondensatu z drugiego i trzeciego działu wyparnego co wpływa na obniżenie sprawności egzergetycznej ukła du. Przepływ roztworu, który w tym przypadku stanowi rozcieńczony po elektrolityczny ług sodowy zawierający pewne ilości rozpuszczonej soli NaCl, odbywa się pod wpływem istniejącej różnicy ciśnień pomiędzy poszczególnymi działami. Wyyajność instalacji jest warunkowana jedynie wydajnością cieplną działu, część roztworu zawierającego krystalizujący komponent pod lega separacyjnemu rozdzieleniu za pomocą międzydziałowych wirówek. Sposób ten nie gwarantuje jednak całkowitego oczyszczania roztworu, tak że w kolejnych działach następuje okreso we wydzzelenie komponentu w strefie ogrzewania. Wpływa to na gwałtowne obniżenie wdajności cieplnej wyarki i wyiraga wstrzymania produkcji i mycia instalacji. Oznacza to zarówno rozcieńczenie roztworu jak również nieprodukcyjne zużycie pary grzewczej. Sytuacja taka powoduje jednocześnie międzydziałowe sprzężenie zwrotne, zakłócające optymalny rozkład użytecznej różnicy temperatury, obniżające sprawność energetyczną układu i wpływające na wzrost wskaźnika zużycia pary świeżej. Cała instalacja wyf»rna nie posiada systmmów separacyjnych w przestrzeni parowej co wpływa na utratę produktu oraz chemiczne uaktywnienie kondensatu i wody chłodzącej, która wobec powyższego znajduje się w układzie otwarty, zanieczyszczającym środowisko wodne, gdyż istniejące chłodnie kominowe bądź wentylatorowe nie posiadają odporności na wody chemiczne aktywne. Brak systm^ć^w regulacyjnych powoduje, że konieczne jest stosowanie dodatkowego działu wyparnego do końcowego zagęszczenia roztworu. Ze względu na trudne trunki cieplne dział ten zwykle jest ogrzewany parą świeżą co dodatkowo obniża sprawność energetyczną układu. Instalacje według omówionego systemu pracujące w przemyśle, uzyskują wskaźnik odparowania około 7,0 kg pary/kg 100% NaOH przy teoretycznie możliwym około 2,5 kg pary/kg 100% NaOH. W instalacjach tych stosuje się zwy^Le wyarki z zawieszoną komorą grzewczą rys.W-5 wg cytowanej litera-tury, które z powodu małej intensywności cyrkulaccUneU ulegają częstemu zasoleniu i wynmaają mycia za pomocą kondensatu co przyczynia się zasadniczo do obniżenia efektywności technicznej całego układu. Stosowane również wyparki z wymuszoną cyrkulacją poprawiają funkcjonowanie układu, jednak z ich stosowaniem wiąże się zużycie energii elektrycznej do napędu pompy oraz wzrost kosztów inwestycyjnych i zakresu a także kosztu prac remontowych. Celem wynalazku jest wyeliminowanie powyższych niedogodności a przede wszystkim poprawienie skuteczności egzergetcczneU całego układu, osiągnięcie wzrostu wdajności i zamknięcia obiegu wody chłodzącej jako elementu decydującego o ochronie naturalnego środowiska.

    Sposób zagęszczania roztworów zwłaszcza z krystalisującym komponentem metodą wyarną według wynalazku polega na tym, że roztwór rozcieńczony doprowadza się w temperaturze zbliżonej do temperatury wrzenia w dolnej części pierwszej wyarki stosując intensywną cyrkulację naturalną i utrzymując stały poziom cieczy oraz stałą zadaną wartość ciśnienia oparów. Wprowadzenie roztworu w dolnej części wya-rki powoduje, że w czasie przepływu przez wkład grzejny następuje j^ego przegrzanie a jego w-zenie 'występuje powyżej układu grzewczego.

    155 494

    Jednocześnie stosowanie intensywnej cyrkulacji powod^e, że w obrębie wkładu grzewczego eliminuje się odkładanie krystalizującego komppnentu dzięki czemu około 7 do 10 krotnie wydłuża się okres pracy pomiędzy operacjami mycia co w przypadku instalacji ługu poelektrolitycznego oznacza oszczędność pary roboczej w ilości około 1,5 kg/kg 100% NaOH, a dzięki stymulacji procesów cieplnych wydajność instalacji urasta nawet o,100%. Regulowanie natężenia przepływu roztworu stabilizuje warunki hydrodynamiczne i termiczne w wyparce, zaś stałe ciśnienie oparów, regulowane poziomem zalania układu grzewczego kondensatem umożżiwia zrealizowanie zasady optymalnego podziału użytecznej różnicy temperatury w kolejnych wyparkach co w rezultacie wpływa na zminimHzowanie zużycia pary roboczej i kosztów eksploatacyjnych. Roztwór przepływający pomiędzy działami wyparnymi poddaje się separacji w hydrocyklonach dla wydzielenia krystalizującego komponentu z tym, że do następnego działu wyparnego przegrzany roztwór doprowadza się do środkowej części stanowiącej strefę wrzenia stosując również intensywną cyrkulację naturalną i utrzymując stałe zadane ciśnienie oparów zaś roztwór zagęszczony przepływający pomędzy nast^^p^r^y^Ji działami wyparnymi. poddaje się dalszej separacji w hydrocyklonach dla wcielenia krystalizującego komponentu a w ostatnim dziale utrzymuje się stały poziom cieczy i zadaną gęstość końcową roztworu.

    Wyddieeenie krystalizującego komppnentu za pomocą hydrocyklonów ma tę zaletę, że eliminuje się erozyjne oddziaływanie na rury grzewcze w wyparkach, dzięki czemu wydłuża się okresy między remontowe i obniża koszty eksploatacyjne oraz pośrednio wpływa na bilansowy wzrost produkcji. Z powstających w kolejnych działach wyarnych oparów separuje się emitowane krople roztworu. Zastosowanie separatorów pakietowych z wycenienia komórkowego umoożiwia osiągnięcie wysokiego stopnia suchości oparów powyżej 95%» dzięki czemu rośnie intensywność procesów wym-any ciepła w wyparkach i podgrzewaczach roztworu co sprawia, że wP^i o identycznej powierzchni grzewczej Jak w rozwiązaniach tradycyjnych posiadają o 100% wyższą wydajność cieplną. Zastosowanie separatora z wypełnieniem komórkowym obniża również emisję produktu o 70 do 90% co zdecydowanie wpływa na zmieszenie aktywności chemicznej wody chłodzącej i stanowi o odzysku części produktu oraz umooiiwia zamlcnnicie obiegu wodnego z tylko częściowym jego odświeżaniem za pomocą wady przemysłowej co stanowi o spełnieniu postulatów wynikających z ochrony środowiska. Zużycie pary roboczej jako czynnika grzewczego optymaizuje się stosując n+1 stopniowe podgrzewanie roztworu przy n działach wYParnych aplikując ma^s^a.ną ilość kondensatu wysokotemperaturowego doprowadzanego poprzez rozp^Zacze, w których utrzymuje się stały poziom kondensatu a powsające opary poddaje się oZkΓapeanij| do zbiornika kondensatu wysokotemperaturowego utrzymując stały poziom, przy czym ilościowe uzupełnienie kondensatu realizuje się z zbiornika posiadającego skraplacz oparów zasilany w optymlizowany sposób kondensatem niskotooeerajuΓOldm kierowanym powronie z pierwszego stopnia podgrzewania roztworu.

    Rozwiązanie takie uooOżioia swobodny spływ kondensatu z wszystkich wyparek eliminując zakłócające sprzężenie zo^;^i;ne dotyczące oętymilnego rozkładu zadanych ciśnień czy też rozkładu użytecznej różnicy temperatury co w konsekwnrji umoożiwia płynną, efektywną eksploatację. Jednocześnie zastosowanie pełnego skraplania oparów, pochodzących z atmosferycznego samoodparowania, jooiżiwi^ osiągnięcie mkkymłnej serawιroOci energetycznej instalacji wpływ jącej na obniżenie zużycia pary roboczej, które w znanych rozwiązaniach w instalacjach zagęszczania ługu poelektrilitycznego wyroo! do 7,0 i 8,0 kg pary/kg 100% NaOH.

    O^t;ym^ne parametry pary grzewczej roboczej uzyskuje się w pojemnościowym transformatorze poprzez ίnleCtoΓooe mieszanie pary wysokociśnieniowej i niskociśnieniowej utrzymując zadaną wartość ciśnienia pary roboczej oraz optymalną wartość przekroju roboczego dysz inlektoΓÓo.

    Sposób ten umoi-iwia optywlny wybór parametrów pary roboczej dostosowany do wymogów stacji wycrnej a także, uzyskuje się wy^użenie dyfuzorowej przemiany energii kinetycznej w energię potencjalną pary, likwidując przemianę w energię akustyczną, niekorzystną z punktu

    155 W4 widzenia sprawności energetycznej inżektora jak rówiież likwiduje niezwykle uciążliwe źródło hałasu. Zaś zastosowanie regulowanego przekroju dyszy zbliża charakterystykę roboczą transformatora pary do charakterystyki teoretycznej o mtksyiraanej spraw-woci przemiany termodynamicznej. Wdę do skraplacza oparów z ostatniego działu wparnego utrzymuje się w obiegu zarftniętym poprzez chemoodporną wysokoprędkościową chłodnię, utrzymując stałą temperaturę schładzania wody przy optyma.lioowinym zużyciu mocy wnnylatora w trunkach zmiennego potencjału chłodniczego powietrza atmosferycznego.

    takie umooliwia zmniejszenie zużycia m>cy napędowj o 70% w stosmku do znanych rozwiązań tradycyjnych w chłodniach wentylatorowych. Kommleksowe wprowwdzenie sposobu zagęszczania z wydzielaniem krystalizującego komjunentu wdług wmlazku UIno0liwid obniżenie wskaźnika zużycia pary roboczej z 7,0 kg/kg 100% NaOH do 2,5 kg/kg 100% NaOH oraz zwiększenie wyladności o co najmiej 100% w stosunku do rozwiązań tradycyjnych.

    Układ urządzeń do zagęszczania roztworów zwłaszcza z krystaizzującym komponentem wdług wymlazku zawierający działy wypsrne charakteryzuje się tym, że wnuki, z wyjątkiem co najmniej jednej końcowej są wypisaione w wewnętrzną zawieszoną komorę grzewczą, ponad którą jest ukształtowana komora w-zenia i sekcja kierownicza w postaci paralelnych struktur stanowiąc w całości pierścieniowy kontur cyrkulacyjny z korpusem wyjarek tworząc wyparki o intensywnej naturalnej cyrkuuacji roztworu a co najmnej jedna końcowa wyparka posiada wymuuzoną cyrkulację, przy czym pierwsza wyparka i przedostatnia wyparka jest wyposażona w dolnej częś ci w króciec współpracujący z perfoowwanjm kolektorem pierśclnnoowm umieszczonym poniżej wkładu grzewczego. Środkowa wyparka lub środkowe wyp^ki posiadają króciec doprowdzenia roztworu umieszczony w środkowej części stanowiącej strefę wzenia roztworu. Pierwsze wyparki z wątkiem co najmnej jednej końcowej posiadają w części oparowej separator korzystnie wykonany z ^ppenienia komórkowego oraz zraszacz ponad i pornHej separatora, a ponadto wyparki pierwszych działów posiadają hydrocyklony usytuowane przed wirówkami. Podgrzewacze roztworu stanowią n+1 stopni w stosunku do n- działów ^parnych. Skraplacz barometryczny poprzedzony jest separatorem i połączony z drugiej strony z iwsokoprędkościową chemoodporną chłodnią wody korzystnie zawierającej ^ypłłiienie komórkowe. Rozprężacze kondensatu połączone są w części kondensatowj z wyparkami i podgrzewaczami oraz zbiornikiem lwsokotemperaturowego kondensatu zaś w części oparowej znajduje się separator korzystnie z wyśnieniem komórkowym przy czym ta część rozprężaczy równ.eż jest połączona z wparkami i podgrzewaczami. Podgrzewacze roztworu stanowią układ mooułowych w^ymennjLk^w ciepła połączonych szeregowo przy czym pierwszy podgrzewacz jest z jednej strony połączony z zbiornikiem wysokotemperaturowego kondensatu i zbiornikiem kondensatu atmosferycznego posiadającego w górnej części skraplacz oparów korzystnie wykonanego z ^płnienia komórkowego, zaś z drugiej strony podgrzewacz jest połączony z sekcją skraplającą zbiornika kondensatu atmosferycznego i zbiornikiem kondensatu powoŁnego, Kolejny podgrzewacz połączony jest z jednej strony z drugą wyparką i drugim rozprężaczem zaś z drugiej strony jest połączony z zbiornikiem kondensatu atmosferycznego. Trzeci podgrzewacz połączony jest z jednej strony z pierwszym rozprężaczem i liero3ią wyparką zaś z drugiej strony z drugim rozprężaczem. Ostatni podgrze^cz połączony jest z jednej strony z pierwszym rozprężaczem a z drugiej strony z trarssoormatorem pary, zaś do mieszania pary niskoprężnej i pary stosowany jest pojemnościowy transformator pary, połączony osiowo z inżektorami z jednej strony i kolektorem pary roboczej z drugiej strony.

    W stosunku do znanych rozwiązań stacji podgrzewania roztworu rozcieńczonego, rozwiązanie według O/ynlazku gwarantuje podgrzanie roztworu do temperatury wrzenia przy minimalnym zużyciu pary świeżej, a dzięki zastosowaniu stopni podgrzewania w modułowym, wielosekcuęnyr rozwiązaniu osiągnięto obniżenie ilości oy^mieęnikóo rezerwowych poniżej 10% stanu ogólnego wobec 25 do 50% stosowanych w wielodrogowych rozwiązaniach tradycyjnych. Przyczynia się to w adekwatnej proporcji do obniżenia kosztów inwestycyjnych oraz obsługi drooryzacyjęej zapasów maszynowych.

    155 494

    Pojemnościowy transformator pary jest osiowo połączony z inżektorami z jednej strony i kolektorem pary roboczej z drugiej strony przy czym inżektory pozostając w osiowej konfiguracji z kolektorem pary roboczej mogą być połączone z pominięciem transformatora pojemnościowego. Inżektory posiadają iglioowy element współpracujący z serwomotorem lub siłownikiem i korzystnie z syseernem dźwignóowm oraz dyszą umieszczoną w komorze mazania pary wysokociśnieniowej i pary niskociśnieniowej. Rozprężacze konderniatu w części oparowej posiadają pakiet wypełnienia komórkowego spełniającego rolę separatora kropel przy czym odbiór kondensatu jest sterowany regulatorem poziomu. Separator kropel roztworu zagęszczonego posiada pakiet wypełnienia komórkowego oraz dwustronny zraszacz i deflektorowy króciec wlotu oparów oraz króćce wylotu oparów i roztworu.

    Wyparki pierwsza i dwie ostatnie posiadają sterowane natężenie przepływu roztworu wpływającego przy czym sterowanie odbywa się za pomocą regulatorów poziomu.

    Dwie pierwsze wfP^arki posiadają sterowany odbiór kondensatu z wkładu grzewczego przy czym sterowanie odbywa się za pomocą regulatora ciśnienia oparów.

    Dwie ostatnie wyprki stanowiące próżniowy dział wyparny posiadają sterowany odbiór roztworu zagęszczonego za pomocą regulatora gęstości. Ostatni podgrzewacz roztworu posiada sterowany przepływ pary grzewczej za pomocą regulatora temperatury roztworu.

    zużycie kondensatu wysokotemperaturowego realizuje się za pomocą regulatora poziomu w zbiorniku kondensatu wysokotemperaturowego sterującego ilość kondensatu z zbiornika atmosferycznego przetłaczanego pompą do pierwszego podgrzewacza roztworu, przy czym ekstremalną temperaturę kondensatu w zbiorniku atmosferycznym realizuje się poprzez sterowany za pomocą regulatora dopływu kondensatu powrotnego z pierwszego podgrzewacza roztworu przy czym kondensat jest stosowany jako czynnik zraszający skraplacz posiadający korzystnie pakiet wyełnienia komórkowego.

    Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykorania na rysunku na którym fig. -1 przedstawia schemat układu zagęszczania roztlwin^ć^w zwłaszcza z krystalizujccyrn komponentem, fig. 2 - przekrój wyarki o zintensyfikowanej cyrkulacji i dolnym doprowadzeniem: roztworu, fig. 3 - przekrój wyparki o iintensyfikowanej cyrkulacji i środkowym doprowadzeniem roztworu, fig. 4 - układ podgrzewania roztworu, fig. 5 - układ rozprężaczy kondensatu, fig.6 - inżektorową baterię transformacji parametrów pary z regularnym przekrojem czynnym dyszy za pomocą iglicy napędzanej mechanicznie, fig.7 - inżektooowa bateria transformacji parametrów pary z regn^wen^ przekrojem czynnym dyszy za pomocą iglicy napędzanej siłownikiem a fig. 8 - przekrój separatora z wypełnieniem komórkowym według patentu 101424.

    Układ zawiera w/Parki 16, 17, 16, 19. Wyparki 16, 17, 18 są wyposażone w wewnęęrzną zawieszoną komorę grzewczą 61, ponad którą jest ukształtowana komora wrzenia 64 i sekcja kierownicza 65 w postaci paralel.nych struktur stanowiąc w całości pierścemoowy kontur cyrkulacyjny z korpusem O'p3rki 16, 17, 18, tworząc wyprki o intensywnej naturalnej cyrkulacji roztworu.

    Końcowa wyp;a:r'ka 19 posiada oymuzzoną cyrkulację. Pierwsza wyparka 16 i przedostatnia wyparka 18 jest wyposażona w dolnej części w króciec 70 współpracujący z perfGotowanym kolektorem pierścń ęniowym 66 um.eszt;;^c^:T7m poniżej wkładu grzewczego 61. Wyparka 17 posiada króciec 70 umieszczony w środkowej części 64 stanowiącej strefę wżenią.

    Wyparki 16, 17, 18 posiadają w części oparowej separator 69 z wypełnieniem komórkowym oraz zraszacz 73 ponad i poniżej separatora 69 a wKPsaki 16, 17 posiadają hydrocyklony 20,

    21 usytuowane przed wirówkami 22, 23.

    Układ wyposażony jest w podgrzewacze roztworu 9, 10, 11, 12 i skraplacz barometr-zczny

    30 poprzedzony separatorem 29 i połączony z drugiej strony z wysokoprędkościową chemoodporną chłodnią wody 31 z wypełnieniem komórkowym.

    a

    155 494

    Z wyparką 16, 17 w części kondensatowej i podgrzewaczami 11, 12 oraz zbiornikiem wysokotemperaturowego kondensatu 7 są połączone rozprężacze 3, 4.

    W części oparowej w/parki 16, 17 jest umieszczony separator 60 z ^pełnieniem komórkowym, część oparowa rozprężaczy 3, 4 połączona jest z wyparkami 17, 18, 19 i podgrzewaczami 10, 11, a podgrzewacze roztworu 9, 10, 11, 12 stanowią układ modułoi^ch imienników ciepła połączonych szeregowo. Pierwszy podgrzewacz 9 jest z jednej strony połączony ze zbiornikiem wysokotemperaturowego kondensatu 7 i zbiornikiem koiniensatu atmosferycznego 6 posiadającego w górnej części skraplacz oparów 59 z wypełnieniem komórkowym a z drugiej strony jest połączony z sekcją skraplającą 59 zbiornika 6 i zbiornikiem kondensatu 5. Podgrzewacz 10 połączony jest z jednej strony z wyparką 17 i rozprężaczem 4 a z drugiej strony ze zbiornikiem kondensatu 6. Podgrzewacz 11 połączony jest z jednej strony z rozprężaczem 3 i wyparką 16 a z drugiej strony z rozprężaczem 4. Podgrzewacz 12 połączony jest z jednej strony z rozprężaczem 3 a z drugiej strony z pojemnościowym transformatorem pary 2 do mieszania pary nis koprężnej n i pary wysokoprężnej w połączonym osiowo z inżektorami 1 z jednej strony i kolektorem pary roboczej 58 z drugiej strony.

    Działanie układu i sposób zagęszczania roztworów zwłaszcza z krystalizującmm komponentem jest następujący:

    Roztwór rozcieńczony ze zbiornika 8 jest przetłaczany za pomocą pompy 13 przez kolejne stopnie podgrzewania 9, 10, 11 i 12 - uzyskując temperaturę wzenia, do 16 stanowiącej pierwszy ciśnieniowy dział stacji wydanej. Natężenie przepływu roztworu jest sterowane za pomocą regulatora poziomu 44. Roztwór stężony odbierany jest za pomocą pompy 35 i przetłaczany do wyprki 17 stanowiącej drugi dział ciśnieniowy» przy czym roztwór przepływa przez hydrocyklon 20, w którym następuje odseparowanie wylewu stanowiącego skoncentrowany roztwór krystalizującego kom^e^i^^itu, skierowanego do wirówki 22 pozwlającej uzyskać kryształy oraz roztwór podstawow skierowany do zbiornika 8. W wyparce 17 roztwór jest dogęszczany i odbierany w sposób ciągły za pomocą pompy 36 i przetłaczany przez hydrocyklon 21 do pierwszej wparki 18 działu próżniowego. Wylew z hcdrocykldnu 21 jest rozdzielany w wirówce 23 na i roztwór podstawowy, który arzepł;wl do zbiornika m.ędzyoperacyjnigo 26, skąd grawitacyjnie spływa do wP⁰rki 18. Natężenie przepływu roztworu jest sterowane za pomocą regulatora poziomu 47 zaś odbiór zagęszczonego roztworu jest sterowany za pomocą regulatora gęstości 48. Roztwór wraz z kΓystalizującym komponentem przepływa do zbiornika naporowego 24 a następnie do wirówki 2?, w której na stępuje odseparowanie kryształów i roztworu podstawowego, kierowanego do wParki 19 stanowiącej drugą wyparkę działu próżniowego, przy czym posiada ona zewnętrzny grzejnik oraz pompę w^^Γ^uszzjjcą cyrkulację zagęszczonego roztworu. Natężenie przepływu roztworu jest sterowane za pomocą regulatora poziomu 49. Oddiór roztworu o zadanym stężeniu jest sterowany regulatorem gęstości 50 zaś roztwór kierowany jest do zbiornika naporowego 25 skąd przepływa do wirówki 28 rozdzielającej krystalizujący komponent od roztworu stężonego, stanowiącego produkt. Opary z wparki 16 po odkropleniu stanowią czynnik grzewczy wyparki 17 oraz podgrzewacza 11. Opary z 17 stanowią czynnik grzewczy 18, 19 i podgrzewacza 10. Opary z wyparki 18 i 19 są zasysane za pomocą pompy próżniowej 32 przy czym przepływają one przez separator 29, w którym następuje wydzżelenie kropel stężonego roztworu, suche opary przepływają następnie przez skraplacz 30, zaś gazy inertne po odkropleniu przepływają przez pompę próżniową 32 do atmosfery.

    Wda stosowana do skraplania oparów jest przetłaczana pompą 37 do wysokoprędkościowej chłodni 31 zawierającej w’Caenienie komórkowe. Chłodnia ta, według polskiego opisu zgłoszenia patentowego P.262491, o niezwykle korzystnych parametrach eksploatacyjnych może być w'* konana w weesji chemoodpornej co ma pierwszoplanowe znaczenie w przypadku wód chemi:z!^i.i aktywnych. Wda jest chłodzona za pomicą powietrza tłoczonego wntylatorem zewnętrznym 33, zasHanego z prostownika prądu 34 sterującego obroty wentylatora za pomocą regulatora temperatury wody obiego^j 51, przetłaczanej pompą 38. Nadmiar wody w^^jący z skraplania opa155 494 rów jest odprowadzany w postaci ścieków do neutralizacji. Optymalny podział użytecznej różnicy temperatury w stacji wyparnej jest realZoowany za pomocą regulatorów ciśnienia 45, 46 sterujących poziom zalania wkładu grzewczego wyparki kondensatem. Para robocza może być uzyskiwana za pomocą inżektorowej stacji transformatorowej według fig. 6 lub fig. 7. W przypadku zmiennej wydanooci instalacji korzystne jest stosowanie baterii inżektorów 1 połączonych z kolektorem parowym 58 za pomocą osiowo współpracującego pojemnościowego transformatora pary 2 lub ukośnych kształtek. Regulacja wyda^ności przy zachowaniu optymlnej sprawności odbywa się dzięki stosowaniu dysz 57, które w komorze mieszania 56 pary niskoprężnej /o/ i wysokoprężnej /w/, posiadają iglicę 55 umożżiwiającą zmianę przekroju roboczego dyszy do jej pełnego wyłączenia. Położenie iglicy 55 m>źe być regulowane za pomocą seiwomotorów 39 lub sioowiików 53 i systemu dźwigniowego 54. Rozwiązanie to dzięki zastosowanej osiowej kortfiguracji elementów umoożiwia optymalną transformację parametrów pary z wyeliminowaniem strat w postaci generowania energii akustycznej. Maksyimlną sprawność egzergetyczną uzyskuje się poprzez utylizację strumieni ekstrapary i strumieni kondensatu. Konnernłat z wyparki 16 i podgrzewacza 12 kierowany jest do rozprężacza 3, gdzie powstała para po odkropleniu jest czynnikiem grzewczym w podgrzewaczu 11 i wyparce 17. Rozprężony kondensat przepływa do rozprężacza 4 przy czym przepływ ten jest sterowany regulatorem ciśnienia 40. W rozprężaczu 4 powwtała para przepływa do podgrzewacza 10, wyparki 18 i 19, a rozprężony kondensat przepływa do zbiornika 7, przy czym przepływ jest sterowany regulatorem ciśnienia 41. Stacja rozprężania strumieni kondensatowych w przykł^dwuym rozwiązaniu według fig. 5 posiada separatory kropel 60, wykonane z wypełnienia komórkowego» um>ożiwiające osiągnięcie suchych oparów grzewczych przez co uzyskuje się wzrost efektywnooci procesów wymiany ciepła generujących wzrost wydaności urządzeń produkcyjnych. Jednocześnie zastosowane regulatory ciśnienia 40, 41 sterujące przepływ strumieni kondensatu umoożiwiają ciśnienoowe i termiczne sha^o^zo^o^ całej stacji wyełnoj, pozostającej z stacją rozprężania w sprzężeniu zwrotnym. Stacja podgrzewania roztworu według przykładowego rozwiązania przedstawionego na fig.

    4 współpracuje z układem odzysku ciepła strumieni kondensatowych. Maksyimlną temperaturę kondensatu doprowadzanego za pomocą pompy 14 do podgrzewacza 9 uzyskuje się dzięki stosowaniu zbiornika 7 wyposażonego w regulator 42 sterujący miteyimlne zużycie kondensatu wysokotemperaturowego, uzupełnianego kondensatem z zbiornika 6. Do zbiornika 6 dopływa kondensat z wyparki 18 i 19 oraz podgrzewacza 10 gdzie ulega atm>sfłryconeou rozprężeniu. Powstałe opary są skraplane na pakiecie wycenienia komórkowego 59, zraszanego strumieniem kondensatu wyczerpanego, w^J^^yws^jącego z podgrzewacza 9, przy czym jego ilość Jest sterowana za pomocą regulatora tem>aratury 43 urMóżiwiającego całkowite skroplenie i jego imksymalnie mooliwe podgrzanie. Powwtała ilość kondensatu jest kierowana do zbiornika 5 skąd za pomocą pompy 15 jest okresowo tłoczony do mmcia urządzeń z ewentualnych osadów. Poszczególne stopnie podgrzewania 9, 10, 11, 12 są dostosowane do gradacji energetycznej strumieni kondensatu, oparów i pary przy czym poszczególne stopnie podgrzewaczy rozwiązano jako modułowe w układzie Rozwwązanie takie uoożlisia zmniełszłnie zapasu aparatów rezennowych oraz zrealizowanie czystego pazecSsp>rąażsegż przepływu czynników. Ostatni stopień podgrzewania 12 posiada ogrzewania za pomocą pary roboczej, przy czym minim^e jej zużycie jest osiągane dzięki systoożwi pełnej utylizacji ciepła strumieni pow-otnych oraz regulatorowi temperatury 52, sterowanego zadaną temperaturą podgrzania roztworu dostarczanego do wyyprki 16.

    2 punktu widzenia sprawnego technologicznego i energetycznego działania w przypadku zagęszczania roztworu zwłaszcza z krystalizującym kooIP)nenteo jest stosowanie wyparek o intensyrwnej cyrkulacji. Wyyprka 16 w przykładowym wykoinaniu na fig. 2 posiada wewintrzną, zawieszoną komorę grzewczą 61 z środkowym doprowadzeniem pary 62 dwu lub kilku pżziomym przy czym w rurze 62 znajduje się dno 63 umożżiwiające niezakłócony odbiór kondensatu króćcem 72. Roztwór w temperaturze wrzenia Jest doprowadzany króćcem dolnym 70 współpra10

    155 494 cującym z kolektorowra pierścieniem 66 umeszc^!)n;^r. poniżej wkładu grzewczego 61. Rozwiązanie takie nie zakłóca procesu wzenia i zabezpiecza właściwe wyrameszanie roztworu rozcieńczonego i cyrkułująćego. Wyparka posiada komorę wzenia 64 i sekcję kierowniczą 65 w postaci paralelnych struktur powżej komory grzewczej 61. Rozwwązanie takie przenosi wzenie poza komorę grzewczą co eliminuje osadzanie krystalizującego komponentu w rurach grzewczych, jednocześnie utworzono kontur cyrkulacyjny z strefą ogrzewa nia 61 i pierścieniową strefą pasywną pomiędzy korpusem ^parki i komorą wzenia 64. Układ taki generuje intensywną naturalną cyrkulację stymulującą proces wy many ciepła oraz uniemooiiwiającą tworzenie osadów w rurach grzewczych. W górnej części oparowej znajduje się separator kropel 69 skompletowany z wrstw wypełnienia komórkowego zapewu.a jącego wysokosprawne odkroplenie oparów stanowiących utylioowany czynnik grzewczy. Separator 69 może być przemywany w>dą dostarczoną z zbiornika 5 do zraszacza 73 umieszczonego powyżej i poniżej separatora. Wkład grzewczy 61 posiada przewody 67 i 68 pozwlające w trakcie ruchu odprowadzić skumulowane gazy inertne do atmosfery. Roztwór zagęszczony odprowadza się króćcem 71 zi^cal^ćili^zwaan:^ w miejscu milcsymalnej koncentracji krystalizującego komponentu. W przypadku kiedy doprowadzany do wianki roztwór posiada temperaturę wyższą od temperatury wzenia to jest on wprowadzany króćcem 70 do strefy wzenia 64 według przykładu rozwiązania według fig. 3, rozwiązanie takie lokalizuje w właściwej strefie proces samoodparowania. Opary z wianek próżniowych 18 i 19 przepływają przez separator kropel 29 ^dług przykładu wykonania na fig. 8, przy czym posiada on deflek^oow/y króciec wlotowy 74, pakiet wyp^ełniitia separacyjnego 75 skompletowanego z warstw wypełnienia komórkowego, okresowo przemywanego wodą za pomocą zraszacza 76 zlokalizo· wanego powyżej i poniżej wypełnienia 75. Odkroplone z produktu opary wT?ływiją króćcem 77 zaś roztwór stężony wypływa króćcem 78. W czasie okresowego mycia separatora woda jest odprowadzana do ścieków króćcem i przewodem nie zaznaczonym w przykładzie Stosowanie separatora według przykładu umożliwia odzysk produktu i zapewnia ochronę wód obiegowych przed chemicznym skażeniem.