PL89068B1 - - Google Patents

Download PDF

Info

Publication number
PL89068B1
PL89068B1 PL1972159225A PL15922572A PL89068B1 PL 89068 B1 PL89068 B1 PL 89068B1 PL 1972159225 A PL1972159225 A PL 1972159225A PL 15922572 A PL15922572 A PL 15922572A PL 89068 B1 PL89068 B1 PL 89068B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
liquid
chamber
carrier gas
evaporation
vapor
Prior art date
Application number
PL1972159225A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Aluminum Co Of Americaus
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aluminum Co Of Americaus filed Critical Aluminum Co Of Americaus
Publication of PL89068B1 publication Critical patent/PL89068B1/pl

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/06Flash distillation
    • B01D3/065Multiple-effect flash distillation (more than two traps)
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
    • B01D1/22Evaporating by bringing a thin layer of the liquid into contact with a heated surface
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/34Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping with one or more auxiliary substances
    • B01D3/343Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping with one or more auxiliary substances the substance being a gas
    • B01D3/346Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping with one or more auxiliary substances the substance being a gas the gas being used for removing vapours, e.g. transport gas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/10Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation by direct contact with a particulate solid or with a fluid, as a heat transfer medium
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S159/00Concentrating evaporators
    • Y10S159/29Pebble bed

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób rozdzielania cieklej mieszaniny skladników o róznej lotnosci przez odparowanie skladnika lotniejszego.Istnieje wiele sposobów odparowywania cieczy badz w celu zatezenia jej nielotnych skladników, badz odzyskiwania oczyszczonych skladników lotnych lub w obu tych celach lacznie. W wiekszosci stosowanych sposobów wystepuje etap odparowywania i skraplania. Wiele z tych sposobów odznacza sie znacznym skompli¬ kowaniem aparatury, co wiaze sie z wysokimi nakladami inwestycyjnymi, przekraczajacymi czesto zakres opla¬ calnosci, z wysokimi kosztami eksploatacyjnymi lub, przy racjonalnych kosztach, nie daje dostatecznego roz¬ dzialu faz.Dotychczasowe sposoby oddzielania lotnych skladników z cieczy zasilajacej na zasadzie nawilzania i wykra- plania oparów znane sa np. z francuskich opisów patentowych nr nr 1261066 i 2075304.Sposób podany w opisie patentowym francuskim nr 1262066 oparty na tej samej zasadzie rózni sie zasadniczo od sposobu wedlug wynalazku, poniewaz nie posiada bezposredniej wymiany ciepla miedzy czescia nawilzajaca i czescia skraplajaca. Równiez w czesci skraplajacej stosuje sie skrapianie destylowana woda, w zwiazku z tym krzywa obrazujaca rozklad temperatury obniza sie do dolu, to znaczy maleje w tym samym kierunku, w którym temperatura powinna wzrastac w czesci odparowywania.Warunki temperaturowe w powyzej opisanym urzadzeniu sa odmienne niz w urzadzeniu, w którym pro¬ wadzi sie rozdzielanie cieklej mieszaniny skladników o róznej lotnosci sposobem wedlug wynalazku.Sposób podany w opisie patentowym francuskim nr 2075304, dotyczy przeplywajacych strumieni w kierunku do zródla ciepla i w kierunku przeciwnym. W tym ukladzie, ciecz zasilajaca ulega ogrzaniu w trakcie wznoszenia sie spiralna sciezka i nastepnie poddana dzialaniu zródla ciepla, np. pary grzejnej, dla podgrzania do jej najwyzszej temperatury po osiagnieciu której odplywa w dól wewnatrz rur, w których nastepuje odparo¬ wanie. W trakcie przeplywu przez rury, w których nastepuje odparowanie kontaktuje sie z powietrzem plynacym w przeciwpradzie, które wznosi sie w komorach odparowania. Komory odparowania, wedlug po¬ wyzszego patentu francuskiego znacznie róznia sie od komór stosowanych w sposobie wedlug wynalazku. W komorach odparowania stosowanych w sposobie wedlug wynalazku powietrze i ciecz plyna wspólpradowo w dól w komorze odparowania. Temperatura cieczy wzrasta w trakcie przeplywu w dól przez komore odparo-? 89 068 wania, podczas gdy w metodzie podanej w powyzszym opisie temperatura maJeje w miare przeplywu przez komore odparowania. Inne sa równiez warunki podczas ogrzewania cieczy zasilajacej. Do zródla ciepla dopro¬ wadza sie tylko jedna faze, to jest ciecz zasilajaca, która sie ogrzewa w trakcie doprowadzania ciepla z zewnatrz, ale nie odparowuje, a w obecnosci powietrza ochladza sie w miare odparowania. W sposobie wedlug wynalazku, ciecz zasilajaca ogrzewa sie i odparowuje w trakcie przeplywu w mieszaninie z powietrzem poprzez komore odparowania.Sposób wedlug wynalazku rózni sie od znanych sposobów o tej samej funkcji nawilzania gazu nosnego i wykrapiania oparów, wprowadzeniem szeregu udogodnien i korzysci. Niewatpliwa korzyscia jest prostota ukla¬ du i wysoka wydajnosc, w przeliczeniu na ilosc wykroplonego kondensatu w stosunku do ilosci doprowadzonej pary grzejnej w kg. Dodatkowa zaleta jest mozliwosc obróbki wody zaolejonej, trudnej do obróbki w innych ukladach. Dalsza zaleta sposobu wedlug wynalazku jest duza latwosc laczenia go z innymi systemami.Sposób wedlug wynalazku zostanie omówiony w odniesieniu do rysunków, na których poszczególne figury przedstawiaja: Fig. 1 -schemat urzadzenia do realizacji sposobu wedlug wynalazku, w przekroju podluznym, fig. 2 - fragment urzadzenia przedstawionego na fig. 1, fig. 3 - schemat wielosegmentowego urzadzenia do reali¬ zacji sposobu wedlug wynalazku, fig. 4 — przekrój IV-IV urzadzenia przedstawionego na rysunku fig. 3, fig. 5 — przekrój pionowy wariantu urzadzenia do realizacji sposobu wedlug wynalazku, fig. 6 — schemat urza¬ dzenia przedstawionego na rysunku fig. 1 polaczonego z wymiennikiem ciepla, fig. 7 — schemat 2-stopniowego urzadzenia do realizacji sposobu wedlug wynalazku, fig. 8- schemat wielostopniowego urzadzenia do realizacji sposobu wedlyg wynalazku.Wedlug wynalazku, ciecz zawierajaca lotny skladnik, którym moze byc np. woda, splywa w postaci filmu z góry ku dolowi przez komore odparowania lub kolumne z wypelnieniem, zwiekszajacym powierzchnie czynna. Wspólpradowo z ciecza przepuszcza sie odpowiedni gaz, stanowiacy nosnik jej lotnego skladnika. Przez ogrzewanie dolnej czesci kolumny utrzymuje sie wzrastajacy z góry ku dolowi gradient temperatury. W trakcie splywania cieczy w dól kolumny, lotny skladnik odparowuje i przechodzi z cieczy do gazu nosnego, glównie w wyniku ogrzewania obu skladników. Zawierajacy opary gaz nosny, z dolu kolumny uchodzi ku górze wzdluz zewnetrznej sciany kolumny, oddajac cieplo cieczy splywajacej w dól kolumny w jej czesci wewnetrznej, pomagajac tym w ogrzewaniu cieczy i utrzymywaniu wzrastajacego ku dolowi gradientu temperatury, a ponadto powodujac wykroplenie pary z jej mieszaniny z gazem nosnym. Skroplona pare mozna odzyskac jako oczysz¬ czona frakcje odpowiadajacej cieczy. Dodatkowo opary mozna wykroplic po przepuszczeniu mieszaniny gazu i oparów ku dolowi, wzdluz sciany kolumny.Sposób wedlug wynalazku nie ogranicza sie do oczyszczania wody, chociaz jest zilustrowany na przykla¬ dzie jej oczyszczania. Poprzez wode nalezy tutaj rozumiec wode zasolona, przy czym termin ten jest uzyty raczej w znaczeniu potocznym niz w znaczeniu scislym. Mianem wody zasolonej okresla sie w niniejszym opisie wode rzeczna lub inna wode powierzchniowa, wode studzienna lub podobnego pochodzenia, zawierajaca rozpuszczone substancje stale w ilosci 100 i wiecej czesci cial stalych na milion (ppm), tak zwana wode slonawa o przecietnej zawartosci 10000 ppm rozpuszczonych substancji stalych, wode morska o zawartosci okolo 35000 ppm substan¬ cji stalych lub wode innego pochodzenia o zawartosci do 75000 ppm rozpuszczonych czesci stalych. W niniej¬ szym znaczeniu wodami zasolonymi sa równiez wszelkie wody odpadowe lub podobne, zawierajace substancje stale w stezeniu dochodzacym do granicy ich rozpuszczalnosci, nadajace sie do oczyszczania na drodze konden¬ sacji ich oparów i w ten sposób zamienione na wode pitna lub wode o nawet wyzszym stopniu czystosci. Tak wiec sposób wedlug wynalazku jest cenny z uwagi nie tylko na otrzymywanie oczyszczonej wody lecz równiez z uwagi na zatezanie scieków, zmniejszanie ich objetosci i przez to ulatwienie dalszej ich obróbki.Na rysunku fig. 1 przedstawiono urzadzenie sluzace do oczyszczania wody sposobem wedlug wynalazku.Zestaw 10 sklada sie z pionowej kolumny lub komory 12, z wypelnieniem 14, z koncentrycznej w stosunku do komory 12 zewnetrznej scianki 16 komory kondensacyjnej 18 zawartej miedzy elementami 12 i 16. Zasolona wode doprowadza sie do ukladu przewodem 22, a powietrze doprowadza sie przewodem 24, pod niewielkim cisnieniem nie uwidocznionej na rysunku dmuchawy.Oba czynniki, powietrze i woda przechodza przez kolumne z góry ku dolowi, przy czym woda splywa w postaci filmu po wypelnieniu 14. Przewodem 26 doprowadza sie pare, która ogrzewa dolna czesc kolumny 12.W miare przeplywania ku dolowi kolumny 12 woda i powietrze ulegaja ogrzaniu, co powoduje odparowanie wody i nawilzenie lub wzbogacenie powietrza w pare wodna. Zatezona, ogrzana, zasolona woda 27 wycieka z dolu 28 kolumny 12, zbiera sie w warstwe 31 i jest nastepnie odprowadzana wylotem 30 poza kolumne.Powietrze wzbogacone w pare wodna opuszcza dól 28 kolumny 12 i przechodzi do komory kondensacyjnej 18, gdzie przeplywa w kierunku oznaczonym strzalkami 40. W trakcie przeplywu powietrza wzbogaconego w pare w^ kierunku ku górze, w komorze kondensacyjnej 18 nastepuje wymiana ciepla z kolumna 12, co powoduje89068 3 podgrzanie mieszanki powietrzno-wodnej w kolumnie 12 i wykraplanie pary z mieszanki powietrzno-parowej w komorze 18. Kondensat splywa do dolu i zbiera sie w warstwie 32, po zewnetrznej stronie kolumny 12 i jako oczyszczona woda odprowadzany jest na zewnatrz wylotem 34. Przegroda 36 tworzy wokól kolumny 12, pierscieniowy zbiornik skroplin 38. Do tego zbiornika doprowadza sie przewodem 26 pare, podgrzewajaca do wysokiej temperatury dolne partie kolumny 12. To doprowadzone cieplo, lacznie z cieplem przekazywanym przez mieszanke gazowo-parowa daje pozadany, wzrastajacy ku dolowi gradient temperatury. Dodatkowym zadaniem przegrody 36 jest uniemozliwienie kontaktowania sie mieszanki gazowo-parowej, oznaczonej strzal¬ kami 40, z dolna czescia kolumny 12, przez skierowanie jej poza strefe najsilniej ogrzewana para doprowadzana przewodem 26. Tak wiec, przegroda 36 zapobiega mieszaniu sie goracej pary z chlodniejsza mieszanka gazu i oparów, dzieki czemu dolna czesc kolumny zostaje podgrzana do mozliwie najwyzszej temperatury, a chlod¬ niejsza mieszanka powietrzno-parowa podgrzewa wyzsze partie kolumny 12 i zawarta w niej mieszanke gaz-ciecz.Preferujac powyzsze rozwiazanie, sposób wedlug wynalazku dopuszcza mieszanie mieszanki gazowo-parowej z para grzewcza, poniewaz równiez i w takim przypadku jest mozliwe utrzymanie pozadanego gradientu tempera¬ tury, aczkolwiek obniza to mozliwosci regulacji oraz wydajnosc.Z komory kondensacyjnej 18, mieszanka gazowo-parowa przechodzi odprowadzeniem 43 i moze byc przepuszczona przez wymiennik ciepla 44, w którym zostaje skroplona wiekszosc pozostalej w niej pary, a gaz nosny odprowadzony wylotem 46. Kondensat wykroplony w wymienniku ciepla doprowadzany jest wylotem 48. W urzadzeniu przedstawionym na fig. 1, mozliwe jest dodatkowe skraplanie pary na wewnetrznej stronie scianki 16, skad skropliny zebrane jako warstwa 50 odprowadzane sa wylotem 52. Przegroda 54 zapobiega mieszaniu sie tych skroplin z zatezonym wyciekiem 31. Korzystnie jest jednak, scianke 16 izolowac cieplnie, dla zmniejszenia strat ciepla do atmosfery i zwiekszenia w ten sposób sprawnosci procesu, co z kolei ogranicza skraplanie sie pary na tej sciance.W urzadzeniu wyzej opisanego typu mozna uzyskiwac 5 kg kondensatu na kazdy 1 kg doprowadzonej pary grzejnej, czyli ze sprawnoscia konkurencyjna w stosunku do sprawnosci znanych wielostopniowych instalacji wyparkowych (3—20:1), szeroko stosowanych do oczyszczania zasolonej wody. Zaleta sposobu wedlug wynalaz¬ ku sa bardzo niskie koszty inwestycyjne i prostota obslugi, znacznie obnizajaca, w porównaniu z wielostopnio¬ wymi instalacjami wyparkowymi, koszty eksploatacji. Ponadto, jak zostanie to wyjasnione w dalszej czesci opisu, urzadzenie do realizacji sposobu wedlug wynalazku mozna polaczyc z istniejacymi wielostopniowymi instalacja¬ mi wyparnymi, co daje znaczne zwiekszenie sprawnosci przy minimalnych nakladach inwestycyjnych i minimal¬ nym wzroscie kosztów eksploatacyjnych.Sposób wedlug wynalazku szczególnie nadaje sie do oczyszczania zasolonych wód, lecz mozna go stosowac równiez do oczyszczania innych cieczy, zawierajacych rozpuszczony skladnik nielotny, np. cialo stale. Takim ukladem jest oczywiscie woda morska i inne zasolone i slone wody oraz wiele wód opadowych. W szerszym znaczeniu, sposób wedlug wynalazku nadaje sie do przerabiania cieczy, których co najmniej czesc lub frakcja jest nielotna. W przypadku wody lub innego ukladu zawierajacego jeden rozpuszczalnik, caly rozpuszczalnik nalezy uwazac za skladnik lotny, natomiast w przypadku mieszaniny np. wody z alkoholem, alkohol jest skladnikiem lotniejszym, który moze byc odparowany i odzyskany sposobem wedlug wynalazku. Mieszanine wody z alkoho¬ lem, np. z metanolem przepuszcza sie wraz z powietrzem lub innym gazem nosnym przez kolumne 12 z góry ku dolowi. Pary metanolu przechodza do powietrza, mieszanina przechodzi nastepnie z dolu ku górze przez komore kondensacyjna 18, oddajac cieplo mieszaninie gazu nosnego z ciecza poprzez sciany kolumny 12. Cieplo po¬ trzebne do wytworzenia zadanego gradientu temperatury mozna równiez doprowadzic do dolnej czesci kolumny w sposób przedstawiony na fig. 2, która jest szczególowo omówiona ponizej. Oczywiscie wprowadzenie pary uniemozliwiloby realizacje celu, którym jest w tym przypadku oddzielenie wody od metanolu. Sposoby ogrze¬ wania dolnej czesci kolumny sa szczególowo omówione w dalszej czesci opisu.Inna ciecza, nadajaca sie do rozdzielenia sposobem wedlug wynalazku jest heksanowy ekstrakt oleju sojowego, o typowym skladzie 80% heksanu i 20% oleju. Z mieszaniny odparowuje sie heksan i nastepnie selektywnie go wykrapla. Zatezony olej odprowadza sie przewodem 30. W podobny sposób mozna odzyskiwac tróchloroetylen, zanieczyszczony olejami i woskami z operacji odtluszczania w walcowniach i podobnych insta¬ lacjach oraz wykazujace stosunkowo wysoka lotnosc mineralne skladniki mydel, stearynianów i ciezsze oleje mineralne — substancje smarne uzywane w walcowniach.Dalsza mozliwoscia stosowania sposobu wedlug wynalazku jest zatezanie roztworów wodnych, przy drugo¬ rzednym znaczeniu odzysku oczyszczonej wody. Przykladowo, takim procesem jest zatezanie roztworu cukru.Sposobem wedlug wynalazku mozna przerabiac scieki przemyslowe, np. lugi siarczynowe z papierni. W takim przypadku zmniejszenie objetosci scieków ulatwia ich przerób, w tym ewentualny odzysk chemikaliów. Oczy¬ wiscie, mozna równiez odzyskac oczyszczona wode lub rozpuszczalnik. Sposobem wedlug wynalazku mozna w4 89 068 drodze ogrzania i czesciowego odparowania wody, odpedzac z roztworów wodnych wystepujace w malych stezeniach zanieczyszczenia gazowe, takie jak amoniak, siarkowodór lub dwutlenek siarki. Wiekszosc gazowych zanieczyszczen uchodzi w tym przypadku w strumieniu gazu nosnego. Zarówno ciekly „kondensat" (przewód 30 na fig. 1) jak i skropliny (przewód 34 na fig. 1) ulegaja wzbogaceniu w pozadane skladniki.W wielu przypadkach realizacji sposobu wedlug wynalazku najkorzystniejszym gazem nosnym jest po¬ wietrze, poniewaz jest latwo dostepne i praktycznie za darmo. Mozna jednak stosowac równiez inne gazy, takie jak C02 lub inne, chemicznie obojetne, korzystne w danym ukladzie. W przypadku, gdy gaz jest wartosciowy lub drogi, moze byc zawracany do obiegu. W odniesieniu do fig. 1 oznacza to, ze gaz opuszczajacy skraplacz 44 przewodem 46 moze byc, jezeli to jest potrzebne, oczyszczany i przepompowywany nie uwidocznionym urza¬ dzeniem tloczacym, przez wlot 24. Przy oczyszczaniu wody morskiej korzystne moze okazac sie stosowanie azotu, poniewaz w pewnych przypadkach woda w stosunku do niektórych metali jest mniej korozyjna, gdy nie jest napowietrzona* to znaczy nie wzbogacona w tlen. Glównym zadaniem gazu nosnego jest unoszenie oparów z kolumny 12, wprowadzenie ich do komory kondensacyjnej. Stad termin „gaz nosny" okresla dowolny gaz nadajacy sie do tego celu. W wielu przypadkach jest korzystne, by gaz nosny nie reagowal z parami lub ze skladnikami cieczy, jednakowoz nie jest to warunkiem koniecznym, a w niektórych przypadkach reakcja gazu nosnego z ciecza lub para moze byc korzystna. Przykladem takiego przypadku jest oczyszczanie scieków komu¬ nalnych, gdzie napowietrzanie jest zabiegiem pozadanym. Gaz nosny moze byc w stosunku do pary, której jest nosnikiem, nasycony lub nienasycony. Oczywiscie gaz nienasycony moze uniesc wiecej pary, lecz uzycie gazu suchego nie jest konieczne, poniewaz w ruchu ku dolowi w kolumnie 12, mieszanina ulega ogrzaniu, co powoduje nawilgocenie gazu parami wspólpradowo poruszajacej sie z nim cieczy.W urzadzeniu do realizacji sposobu wedlug wynalazku przedstawionym na fig. 1, dolna czesc kolumny 12 jest ogrzewana para o zasadniczo tym samym skladzie co odpedzana ciecz doprowadzana do kolumny. Para grzewcza, skraplajac sie zwieksza ilosc pozadanych skroplin. W przypadku destylacji wody morskiej jako czynnik grzewczy mozna stosowac pare innej substancji, która w warunkach procesu moze skraplac sie lub nie ulegac skropleniu. Oczywiscie, czynnik grzewczy winien byc tak dobrany, by nie powodowal niepozadanego zanieczysz¬ czenia skroplin. Moze to wiec byc, przykladowo para nie mieszajacej sie z woda cieczy, takiej jak pewne rozpuszczalniki organiczne. Nie powoduje to zanieczyszczen, gdyz ciecz organiczna z latwoscia oddziela sie od wody. Jezeli to jest pozadane, czynnikiem grzewczym moga byc skraplajace sie opary cieczy mieszajacej sie ze skroplonym produktem, jesli to nie powoduje zadnych niedogodnosci. Przykladowo, moze byc pozadane otrzy¬ mywanie jako produktu, mieszaniny oczyszczonej cieczy z kolumny 12 z inna ciecza. Oprócz dotychczas omó¬ wionych sposobów podgrzewania dolnej czesci kolumny 12, para mieszajaca sie trwale z ciecza odparowywana lub wydzielajaca sie z niej po skropleniu, mozliwe jest w sposobie wedlug wynalazku inne doprowadzenie ciepla.Rozwiazanie takie przedstawiono na rysunku fig. 2. Dolna czesc kolumny 12 otoczona jest plaszczem 70, który lacznie z zewnetrzna sciana kolumny 12 stanowi komore grzejna 71, odizolowana od pierscieniowej komory kondensacyjnej 18. Para grzewcza doprowadzana wlotem 72, oddajac cieplo skrapla sie, a skropliny sa odprowa¬ dzane przewodem 74. Przegroda 76 zapobiega mieszaniu sie pary skroplonej na zewnetrznej stronie kolumny 12, z nieodparowana ciecza wyplywajaca z kolumny 12, zbierajaca sie w warstwie 31. Skropliny sa odprowadzane przewodem 78. Izolowanie komory grzejnej 71 od cieczy splywajacej z kolumny 12 i przestrzeni pierscieniowej 18 pozwala na zastosowanie mediów grzejnych, które nie mieszaja sie z ciecza lub gazem nosnym wprowadzanym do kolumny 12. W takim rozwiazaniu czynnikiem grzewczym moga byc, na przyklad gazy spalinowe lub inne gorace gazy odpadowe, a nawet gorace ciecze, na przyklad gorace oleje. Stosowac mozna równiez ogrzewanie elektryczne, a nawet ogniowe. Istotne jest tylko to, by zródlo ciepla bylo wystarczajace do doprowadzenia kolumny do odpowiedniej temperatury, w celu uzyskania wymaganego w sposobie wedlug wynalazku wzrasta¬ jacego ku dolowi gradientu temperatury. Cieplo doprowadza sie do 1/3, a korzystnie do 1/4, 1/5 lub mniejszej czesci kolumny. Przykladowo, ogrzewa sie dolne 45 cm kolumny o wysokosci 5,5 m. Na rysunkach fig. 1 i 2 odpowiednio przegroda 36 i plaszcz 70 maja wtedy wysokosc 45 cm. Doprowadzane cieplo musi byc cieplem zewnetrznym, w stosunku do zawartego w przechodzacej przez kolumne mieszaninie gaz-ciecz. Podgrzanie mie^ szaniny przed wprowadzeniem do kolumny nie eliminuje koniecznosci podgrzewania dolnej jej czesci. Cieplo doprowadzane do dolnej czesci kolumny wraz z cieplem skraplania daje pozadany wzrastajacy ku dolowi gradient temperatury, dzieki czemu przesuwajaca sie w kolumnie ciecz ulega podgrzewaniu w sposób ciagly.Sposób wedlug wynalazku moze byc realizowany np. w celu oczyszczania wody w zakresie temperatur odpowiadajacych parze wodnej o niskim cisnieniu, a wiec taniej. Uzytkowac mozna równiez inne zródla taniej energii. Np. cieplo odpadowe, zawarte w gazach kominowych mozna wykorzystac do wytwarzania pary o niskim cisnieniu, a te jako czynnik ogrzewajacy dolna czesc kolumny urzadzenia przedstawionego na fig. 1.89 068 5 Korzystne jest, aby temperatura pary doprowadzanej przewodem 26 przewyzszala temperature cieczy i gazu doprowadzonych do kolumny 12 przewodami 22 i 24. Korzystne jest równiez, aby gaz doprowadzany do ukladu mial stosunkowo niska temperature, na przyklad temperature pokojowa. Górna temperature gazu nos¬ nego na doprowadzeniu cpgranicza koniecznosc wytworzenia wzrastajacego ku dolowi gradientu temperatury.Jak przedstawiono powyzej, w odniesieniu do wody morskiej korzystne jest, by temperatura pary doprowa¬ dzanej przewodem 26 przewyzszala, albo temperature cieczy, albo gazu, doprowadzanych do góry kolumny 12.Jednak, poza pewnymi ograniczeniami, nie jest to absolutna koniecznosc. Na przyklad, przy temperaturze pary grzewczej okolo 93°C, temperatura odparowywanej cieczy moze wynosic 99°C, a rosnacy ku dolowi gradient temperatury zostanie zachowany, przez doprowadzenie znacznych ilosci powietrza o temperaturze 21 °C i przez to obnizenie temperatury mieszaniny ponizej temperatury pary grzewczej. Mozliwe jest równiez doprowadzanie powietrza o temperaturze 93 lub 99°C, poniewaz utrzymujac w kolumnie 12 odpowiednie cisnienie, mozna w górnej jej czesci doprowadzic do tak dalece idacego odparowania cieczy, ze temperatura mieszaniny spada znacznie ponizej temperatury pary grzewczej doprowadzanej przewodem 26. Tak wiec pozadany, rosnacy ku dolowi gradient temperatury mozna uzyskac przez kombinacje odparowywania przez rozprezenie z doprowa¬ dzeniem ciepla przewodem 26.Rozklad temperatury w kolumnie 12 jest przedstawiony na wykresie fig. 14. Krzywa „a" jest przykladem korzystnego i normalnego gradientu temperatury rosnacego ku dolowi, natomiast krzywa „b" ilustruje przy¬ padek wyzej omówiony, chlodzenia na skutek odparowania rzutowego w górnej czesci kolumny. W tym przy¬ padku górna czesc kolumny spelnia role wiezy chlodniczej lub komory do odparowywania rzutowego, która ewentualnie moze byc umieszczona poza kolumna, jako urzadzenie odrebne, ale dla uproszczenia konstrukcji stanowi ona górna czesc kolumny. Na odcinku kolumny ponizej punktu B nastepuje wzrost temperatury ku dolowi, przez doprowadzenie ciepla niezaleznego cd zawartego w doprowadzanej mieszaninie i w wyniku skra¬ plania na zewnetrznych scianach kolumny 12, w komorze 18. W kazdym przypadku strefa schladzania jest krótka, w porównaniu ze strefa wzrostu temperatury (stosunek dlugosci obu stref wynosi zwykle ponizej 1:5).Wlasciwy dobór wzrastajacego ku dolowi gradientu temperatury jest w znacznej mierze zalezny od spe¬ cyfiki procesu. Ogólnie, nizszy gradient temperatury daje wyzsza sprawnosc cieplna procesu, natomiast przy wyzszych gradientach temperatury wyzsza jest wydajnosc, mierzona absolutna iloscia wytworzonego kondensatu.Dobór gradientu jest oparty na ekonomicznej analizie procesu.Wielkosc cisnienia w kolumnie 12 i w komorze kondensacyjnej 18 nie jest w zasadzie ograniczona. Uklad moze pracowac pod cisnieniem atmosferycznym lub pod cisnieniem nizszym lub wyzszym od atmosferycznego.Niskie cisnienie mozna stosowac dla wywolania efektu odparowania rzutowego, co zwieksza szybkosc odparo¬ wywania i przechodzenie pary do gazu nosnego. W komorze kondensacyjnej lub w skraplaczu 44 moze byc korzystne stosowanie cisnienia wyzszego od atmosferycznego, co stwarza korzystniejsze warunki skraplania pary.Szybkosc gazu nosnego i cieczy w kolumnie 12 jest w pewnym stopniu zalezna od temperatury na wlocie, a zwlaszcza na wylocie z kolumny. W przypadku, gdy temperatura zatezonej cieczy wyplywajacej z kolumny jest stosunkowo wysoka, ilosc gazu nosnego mozna zmniejszyc, poniewaz zdolnosc nosna gazu znacznie wzrasta z temperatura. Korzystne jest, aby temperatura gazu nosnego byla zblizona do temperatury cieczy. W przypadku, gdy temperatura wyplywajacej cieczy jest stosunkowo niska, ilosc gazu nosnego nalezy zwiekszyc, poniewaz maleje jego jednostkowa zdolnosc nosna. W przypadku wprowadzania cieczy o wysokiej temperaturze i znacz¬ nych ilosci gazu o stosunkowo niskiej temperaturze, zwieksza sie efekt chlodzenia, zilustrowany krzywa „b" na fig. 1A.Dobór materialu, instalacji przedstawionej na fig. 1 jest uzalezniony od panujacego w niej cisnienia. Przy cisnieniu atmosferycznym mozna stosowac elementy lekkie, cienkoscienne. W przypadku odparowywania wody morskiej lub innych wód zasolonych mozna stosowac glin, lekkie stopy i tworzywa sztuczne. Sprawa ciezaru i wytrzymalosci materialów jest omówiona w dalszej czesci opisu, w nawiazaniu do urzadzen przedstawionych na rysunkach fig. 3 i 4.Oprócz stosunkowo prostych urzadzen przedstawionych figurami 1 i 2 mozna stosowac równiez inne, wysokosprawne i ekonomiczne urzadzenia. Na rysunku Fig. 3 przedstawiono urzadzenia skladajace sie z prosto¬ katnej obudowy 110 zamykajacej kilka równoleglych do siebie, usytuowanych naprzemiennie i poprzedzielanych przegrodami komór odparowania 112 i komór kondensacyjnych 118. Komory odparowania 112 spelniaja te sama funkcje, co kolumny lub komory odprowaarowania 12 w urzadzeniu przedstaiwonym na rysunku Fig. 1, a komory kondensacyjne 118, te sama funkcje, co pierscieniowe komory 18. Do urzadzenia przedstawionego na Fig. 3, ciecz doprowadzana jest przewodem 122 i w górnej jego czesci jest rozdzielana za pomoca plyty roz¬ dzielczej 123. Gaz doprowadzany przewodem 124 laczy sie ze strumieniem cieczy i wraz z nia przechodzi w dól komór wyparnych 112, w których znajduje sie wypelnienie 114 lub inne srodki ulatwiajace rozprowadzenie6 89 068 cieczy w postaci filmu. Z wyparek strumienie nieodparowanej cieczy 102 i mieszanki para-gaz 103 przechodza do komory rozdzialu 104, usytuowanej ponizej komór odparowania i kondensacyjnych 112 i 118. Jak przedsta¬ wiono na rysunku Fig. 4, krople nieodparowanej cieczy opadaja pionowo, oddzielajac sie od mieszaniny pary i gazu nosnego, która to mieszanina przeplywa poziomo przez komore rozdzialu 104. Z komory rozdzialu, mieszanina gazu nosnego z oparami przechodzi przepustem 105 do komór kondensacyjnych 118, gdzie.poprzez przegrode oddaje cieplo do komór odparowania 112, poruszajacej sie w nich przeciwpradowo mieszaninie cieczy z gazem nosnym, w wyniku czego nastepuje skroplenie oparów w komorach 118 i podgrzanie mieszaniny gaz nosny - ciecz w komorach 112. Gaz nosny i nieskroplona para uchodza z komór kondensacyjnych przewodem 145, a stad moga byc odprowadzane do dalszych, nieuwidocznionych urzadzen kondensujacych, analogicznych do skraplacza 44 przedstawionego na rysunku Fig. 1. Jak przedstawiono na Fig. 4, dolne partie komór 112 sa podgrzewane para wodna doprowadzana przewodem 126, dzieki czemu otrzymuje sie w tych komorach wyma¬ gany, rosnacy ku dolowi gradient temperatury. Zadaniem przepustu 105 i przegrody 106 jest zapobiezenie mieszaniu sie strumienia opary — gaz nosny z para grzewcza, dzieki czemu unika sie ochladzania pary grzejnej, co pozwala w maksymalnym stopniu podgrzewac dolne czesci komór odparowania 112. Pare wykroplona w komorach 118, zebrana w warstwie 132 odprowadza sie przewodem 134. Urzadzenie przedstawione na rysun¬ kach Fig. 3 i 4, spelniajac funkcje komór 12 i 18 urzadzenia przedstawionego na Fig. 1, jest urzadzeniem o wyzszej sprawnosci i w przeliczeniu na jednostke wydajnosci produktu, tanszym w eksploatacji. Typowy odstep miedzy przegrodami wynosi okolo 12,5 mm lub 25-50 mm lut nieco wiecej. Przegrody moga byc cienkie, poniewaz wymagania mechaniczne sprowadzaja sie w zasadzie do podtrzymywania wypelnienia 114 w komorach 112. Przegrody mozna wzmocnic rozporkami 119 umieszczonymi w poprzek komór kondensacyjnych 118.Z grubszego i wytrzymalszego materialu nalezy sporzadzac jedynie sciany zewnetrzne, które nadaja wlasciwa sztywnosc urzadzeniu i wytrzymalosc na róznice cisnien, miedzy cisnieniem atmosferycznym a cisnieniem wewnatrz urzadzenia.Jezeli to jest pozadane, czesc grzejna moze byc oddzielona od dolu komory 118 przegroda 121, tworzac zamknieta przestrzen analogiczna do komory 70 na fig. 2. Wykorzystany czynnik grzejny, ewentualnie w postaci kondensatu odprowadza sie przewodem 134. W takim przypadku, dla ulatwienia odzysku kondensatu wytwarza¬ nego w komorach 118, nalezy wprowadzic elementy analogiczne do przegrody 76 i odprowadzenia 78, przed¬ stawionych na rysunkach fig. 2. Zadanie to moze spelniac odprowadzenie 178 i przedluzenie przegrody prze¬ pustu 106 powyzej czlonu 121.Jako wypelnienie kolumn przedstawionych na fig. 1—4 mozna stosowac materialy normalnie przeznaczone do tego celu. Moze to byc drobny tluczen, siodelka Berla, pierscienie Raschiga, welna szklana, odpady tworzyw sztucznych itp. Odpowiednim materialem sa równiez pakiety gladkiej, perforowanej lub pofaldowanej folii. W pewnych przypadkach mozna nie wypelniac kolumn, dajac jedynie przegrody miedzy powierzchniami wymiany ciepla, po których splywa film cieczy. Istotnym jest jedynie to, by kolumna zawierala powierzchnie nosna dla filmu cieczy, co ulatwia jej kontakt w trakcie przemieszczania sie ku dolowi z gazem nosnym i unoszenie z tym gazem jej par. Jezeli to jest pozadane, mozna stosowac nosnik aktywny w stosunku do cieczy i/lub jej par, w celu ulepszenia ich wlasciwosci, taki jak na przyklad wegiel aktywny lub tlenek glinu.Przyklad kolumny o specjalnym wypelnieniu przedstawiono na rysunku fig. 5. W tym przypadku zastoso¬ wano pofalowane plyty 211 i perforowane rozporki 213. Zadaniem tych ostatnich jest utrzymanie odpowiednie¬ go odstepu miedzy sasiadujacymi plytami 211, w sposób nieutrudniajacy przeplywu g»zów i par. Podobnie jak w przypadku ukladu przedstawionego na rysunkach fig. 3 i 4, kolejne przestrzenie miedzy plytami 211 spelniaja naprzemiennie funkcje komór odparowania 212 i skraplania 218, czyli spelniaja takie samo zadanie jak, odpo¬ wiednio na fig. 3 ii, komory odparowania 112 i 12, w których ciecz i gaz L-G, przeplywaja w dól w celu odparowania lotnego skladnika cieczy oraz komory kondensacyjne 118 i 18, w których opary i gaz nosny, V—G sa skierowane do góry i gdzie opary ulegaja wykropleniu. Rozwiazanie przedstawione na fig. 5 stanowi równiez urzadzenie tanie i wysokowydajne. Moze byc ono zastapione usytuowanymi naprzemiennie plaskimi i profilo¬ wanymi czlonami plytowymi Sposób wedlug wynalazku mozna realizowac w wielu róznych urzadzeniach, obejmujacych wyparki i komory kondensacyjne, a powyzej omówione maja jedynie charakter ilustratywny i nie ograniczaja zakresu wynalazku.Jezeli to jest pozadane, zatezona nieodparowana ciecz uchodzaca z komory odparowania mozna poddac dalszemu zatezaniu, w celu uzyskania dodatkowych ilosci lotnego skladnika. Na przyklad, kondensat uchodzacy przewodem 30 na fig. 1 mozna poddac odparowaniu przez rozprezenie. W typowych procesach odparowywania wody morskiej, temperatura koncentratu wynosi 77°C, a wiec koncentrat moze byc poddany odparowaniu przez rozprezenie, na przyklad w urzadzeniu opisanym w opisie patentowym St. Zjednoczonych Ameryki 3528890.Oczywiscie, mozna stosowac równiez inne sposoby odparowywania. Omawianymi urzadzeniami mozna zastapic89068 7 podgrzewacz zasolonej wody, umieszczony w schemacie po stopniu podgrzewacza z najwyzsza temperatura cieczy w konwencjonalnej wielostopniowej instalacji do odparowywania przez rozprezanie, co zwieksza wydaj¬ nosc instalacji o 50% i wiecej, przy minimalnych nakladach inwestycyjnych. W wielostopniowych instalacjach do odparowywania rzutowego, ciecz zasilajaca podgrzewa sie stopniowo, w miare przechodzenia od najchlodniej¬ szego do najgoretszego stopnia, w wyniku przeponowej wymiany ciepla z para wytwarzana w komorach rozpre¬ zania. Ciecz w podgrzewaczu jest zwykle podgrzewana do temperatury o 10-12° wyzszej od temperatury rurek skraplacza w najgoretszym stopniu. Podgrzana ciecz poi vnie przepuszcza sie przez poszczególne stopnie, od najgoretszego do najzimniejszego, tym razem rozprezajac ja, co powoduje jej odparowanie.Koncentrat cieczy mozna równiez przepuszczac przez wieze chlodnicza, a powstajaca w niej mieszanke powietrzno-parowa kierowac do skraplacza, takiego jak komora 118 na fig. 3. Dla ulatwienia przeplywu miesza¬ niny oparów i gazu w wiezy chlodniczej przy zmniejszonym cisnieniu, mozna zastosowac pompe gazowa. Po¬ dobnie koncentrat kieruje sie do komory rozprezania, utrzymywanej pod zmniejszonym cisnieniem, za pomoca pompy, która równoczesnie przetlacza sprezona pare do komory kondensacyjnej 18. Zamiast pompy mozna zastosowac strumienice parowa, napedzana ta sama para, która podgrzewa dolne partie komory 12. Takieuklady maja znacznie wyzsza sprawnosc, wyrazona w kg kondensatu na kg doprowadzanej pary, niz konwencjonalne uklady ze sprezaniem pary. Czesc kondensatu cieczy, uchodzacej dolem wyparki mozna zawracac do obiegu, jak to przedstawiono przerywana linia 122 na fig. 1, co zmniejsza straty ciepla i dalej zateza ciecz. Zawracac mozna od 50% lub mniej do 90-95% kondensatu lub nieco powyzej, lecz nie calosc. Zawracanie duzych ilosci konden¬ satu podnosi temperature cieczy zasilajacej do kilku, a nawet ulamka stopnia ponizej temperatury danego kondensatu znajdujacego sie w komorze odparowania.Oprócz uprzednio omówionego odzyskiwania ciepla zawartego w zatezonej, nieodparowanej cieczy za pomoca odparowywania rzutowego, w zakres wynalazku wchodzi równiez wykorzystanie tego ciepla w specjal¬ nym wymienniku, wlaczonym w uklad przedstawiony na fig. 6. Na tym rysunku urzadzenie 10 jest analogiczne do przedstawionego na fig. 1, z tym ze wspólpracuje z wymiennikiem ciepla 300. Nawiazujac do przypadku oczyszczania wody morskiej, strumien L' zatezonej slonej wody o temperaturze 98°C, przechodzi z urzadzenia do wymiennika ciepla 300, w którym przez rurki 310 przeplywa z dolu do góry woda morska L o tempera¬ turze 27°C. Strumien L' o temperaturze 98°C splywa po zewnetrznej stronie rurek, po wypelnieniu 308, które rozprowadza go w postaci filmu, wymieniajac cieplo z ulegajaca podgrzewaniu woda morska. Od dolu wymien¬ nika, po zewnetrznej stronie rurek, w przeciwpradzie wprowadza sie gaz nosny G, którym moze byc np. powietrze. Czesc doprowadzanego w tym miejscu gazu nosnego moze byc gazem opuszczajacym komore kon¬ densacyjna 18, jak to przedstawiono przerywana linia 43a. Odparowywana woda przechodzi do gazu nosnego, a mieszanina gazu nosnego z para wodna (G*—V) o temperaturze okolo 95°C jest odprowadzana z wymiennika ciepla od góry i skierowywana do komór 18, gdzie miesza sie ze strumieniem G—V uchodzacym z dolu kolumny 12. Temperature tego strumienia mozna dalej podwyzszyc sprezajac go, np. za pomoca kompresora C. Kom¬ presor ten równoczesnie obniza cisnienie po zewnetrznej stronie rurek wymiennika 310, co powoduje odparo¬ wanie dodatkowych ilosci cieczy, wzbogacajac strumien 306. Zimna woda morska, po przejsciu przez wymiennik ciepla podgrzewa sie do temperatury okolo 70°C, w tej temperaturze jest doprowadzana jako ciecz zasilajaca L do komory odparowania urzadzenia 10. Jak wynika z powyzszego, wymiennik 3Ó0 nie tylko umozliwia bezpo¬ srednio wymiane ciepla miedzy strumieniem zimnej wody morskiej L, a podgrzanym koncentratem L* wyply¬ wajacym z urzadzenia 10, lecz równiez ulatwia odparowanie, kontaktujac ten koncentrat z powietrzem, dzieki czemu powstaja dodatkowe ilosci mieszaniny G—V, z której nastepnie w komorze skraplacza jest wykraplana para.Tak wiec, w wyzej omówionym wariancie realizacji sposobu wedlug wynalazku, ciepla nieodparowana ciecz uchodzaca z dolu komory odparowania 12 wprowadzana jest od góry do drugiej komory, przez która przechodzi w postaci filmu, w przeciwpradzie do gazu nosnego. Lotny skladnik cieczy, odparowujac przechodzi do gazu nosnego, wskutek czego powstaja dodatkowe ilosci mieszaniny gazu i oparów (G—V). Z mieszaniny tej w komorze kondensacyjnej 18, para wykrapla sie, oddajac cieplo cieczy i gazowi przechodzacym przez komore 12 od góry ku dolowi. W drugiej komorze podgrzany koncentrat przemieszcza sie w przeciwpradzie w stosunku do zimnej wody, przeponowo oddajac jej cieplo. Podgrzana woda stanowi czesc wody zasilajacej wyparke 12.Sposób wedlug wynalazku mozna równiez realizowac w wielostopniowych urzadzeniach wyzej omówio¬ nych typów. Na fig. 7 przedstawiono dwustopniowy uklad urzadzen przedstawionych na rysunku fig. 1. Ciecz, np. woda morska wprowadzana jest do komory odparowania o nizszej temperaturze w temperaturze 77°C, razem z gazem nosnym, na przyklad powietrzem o temperaturze pokojowej. Ogrzana do temperatury 87°C ciecz przechodzi do drugiego stopnia o wyzszej temperaturze, zmieszana z powietrzem o temperaturze pokojowej. W drugim stopniu, ciecz ulega podgrzaniu do okolo 96°C. Do dolnych partii komór kondensacyjnych drugiego8 89 068 stopnia doprowadza sie pare grzewcza, w taki sposób jak podano przy omawianiu fig. 1. W komorze nastepuje czesciowe skroplenie pary, lecz znaczna jej ilosc uchodzi przez wylot drugiego stopnia. Poniewaz mieszanina ma temperature okolo 939, mozna ja stosowac zamiast swiezej pary grzewczej do ogrzewania dolnych partii wyparki pierwszego stopnia. Zjawiska omówione w odniesieniu do zestawu przedstawionego na fig. 1 zachodza w kazdym ze stopni instalacji przedstawionej na fig. 7. Jedyna róznica polega na tym, ze reszta mieszaniny C—V, opuszcza¬ jaca komore kondensacyjna drugiego stopnia dostarcza ciepla pokrywajacego, przynajmniej czesciowo, zapotrze¬ bowanie stopnia pierwszego, dzieki czemu ulega zmniejszeniu, lub calkowitej eliminacji ogrzewanie tego stopnia swieza para grzewcza. Zwiekszenie liczby stopni, zwieksza wydajnosc instalacji i obniza jednostkowe koszty produkcji.Inny wielostopniowy uklad do realizacji sposobu wedlug wynalazku przedstawiono na fig. 8. Uklad obej¬ muje trzy czlony wyparkowo-kondensacyjne oznaczone symbolami A, B i C oraz dwie komory rozprezajace, usytuowane za czlonami A i B. Cisnienie w instalacji maleje w kierunku od A do C. Woda zasilajaca przechodzi kolejno od góry do dolu przez czlon C, od góry do dolu przez czlon B, przez komore rozprezajaca B, od góry przez czlon A i przez komore rozprezajaca A. Dolna czesc czlonu A jest ogrzewana para wodna o temperaturze okolo 120°C. Czlony B iC sa ogrzewane para wytwarzana odpowiednio w komorach rozprezajacych A i B.Ewentualnie para wytwarzana w komorze moze byc, dla podwyzszenia temperatury, sprezana za pomoca pompy P, która równoczesnie ulatwia odparowanie w komorach rozprezajacych, obnizajac panujace w nich cisnienie.Dla lepszego zrozumienia istoty wynalazku, zilustrowano go ponizszymi przykladami, których wyniki zestawiono w tablicach 1 i 2. W tablicach tych podano parametry instalacji wyparkowo-kondensacyjnej i wydaj¬ nosc, wyrazona w kg uzyskanego kondensatu na kg doprowadzonej pary. Pierwsze trzy przyklady dotycza odparowywania 3,5% roztworu chlorku sodu, symulujacego wode morska, a w pozostalych odparowywano wode wodociagowa o zawartosci substancji stalych okolo 140 ppm. We wszystkich przykladach, niezaleznie od tego, jaka woda byla poddawana odparowywaniu, skropliny zawieraly 2—3 ppm cial stalych. W przykladach I, II i III stosowano jednostopniowy uklad typu przedstawionego na rysunku fig. 1, z kolumna wyparna 12 o srednicy okolo 28 mm i kolumna kondensacyjna o srednicy okolo 75 mm, obie o wysokosci okolo 3,5 m. Wewnetrzna kolumna wyparna byla wypelniona zwirem o uziarnieniu 6-9 mm. W przykladach IV, V i VI zastosowano uklad przedstawiony na fig. 3 i 4. Kolumna o przekroju 145x300 mm i wysokosci 3,6 m zawiera cztery zestawy komór odparowania i 5 zestawów komór kondensacyjnych. W przykladach VII—XII zastosowano dwa szeregowo polaczone czlony podobne do stosowanych w przykladach IV—VI, w sposób przedstawiony na fig. 7.Jak wynika z danych przedstawionych w tablicach, wydajnosc wahala sie w granicach 2—4,5. Rozwazajac wydajnosc nalezy pamietac, ze wyzsza wydajnosc z reguly osiaga sie w instalacjach, na które naklady inwesty¬ cyjne sa wyzsze. Wydajnosc urzadzen do realizacji sposobu wedlug wynalazku jest konkurencyjna w stosunku do wydajnosci istniejacych tanich, wielostopniowych instalacji wyparkowych o ilosci stopni 3-8, przy czym uklady wedlug wynalazku sa znacznie tansze. Jak juz wspomniano, kombinacja omówionych ukladów z konwencjo¬ nalnymi wielostopniowymi ukladami wyparkowymi znacznie obniza koszty jednostkowe. W przykladach VI i VII, temperatura cieczy na wejsciu do pierwszego stopnia, zasadniczo nie rózni sie od temperatury na wyjsciu z tego stopnia. Osiagnieto to przez zawracanie do obiegu wiekszosci kondensatu cieczy. Profil temperatury jest typu przedstawionego czescia „b" krzywej na fig. la. Efekt szybkiego chlodzenia w górnej czesci wyparki osiagnieto przez doprowadzenie, spelniajacego role nosnika powietrza o temperaturze pokojowej.Tablica 1 Przyklad ' I II- III IV ' V VI Zasilanie kg/godz. 16,7 11,3 ,0 225 113 67 Temperatura zasilania °C 52 66 61 82 63 97 Temperatura koncentratu °C 95 94 93 95 92 95 Powietrze m3 /godz. 0,28 0,28 0,56 3,7 3,0 2,8 Para grzewcza kg/godz. 1,57 1,26 1,40 13,5 14,5 6,8 Wydajnosc kondensatu kg/godz. 3,2 2,6 3,5 37 34 21 Sprawnosc 2,1 2,3 2,7 2,8 2,4 3,089 068 9 Tablica 2 Przyklad VII VIII IX X XI XII Zasilanie kg/godz. 225 225 225 610 225 157 L (ziisiliinie) l eni peratura °C 85 78 79 72 81 73 Ll temperatura 84, 91 88 79 82 83 tempera tum 94 97 96 97 96 97 Powietrze m3/godz.G 6,8 6,8 6,8 ,0 6,8 ,0 C/ 4,5 4,5 4,5 ,0 4,5 8,1 Para grzewcza kg/godz. 12,7 22,0 17,7 46,0 11,6 24,0 Wydajnosc kondensatu kg/godz. 44 78 64 137 49 105 Sprawnosc 3,47 3,56 3,63 3,10 4,23 4,44 W dotychczas opisanych instalacjach, stanowiacych jeden z korzystnych wariantów realizacji sposobu wedlug wynalazku, zasilajaca ciecz i gaz nosny sa doprowadzane od góry ukladu i przechodza pionowo kolumna wyparna w dól, przy wzrastajacym gradiencie temperatury. Gaz nosny z para uchodzi dolem kolumny wyparnej i wchodzi do komory kondensacyjnej od dolu i przesuwa sie w niej ku górze. Kierunki przeplywu mozna jednak odwrócic. W odwróconym ukladzie ciecz i gaz wchodza dolem kolumny wyparkowej, uchodzac jej góra, a przez komore kondensacyjna przechodza od góry ku dolowi. W takim ukladzie gradient temperatury w wyparce rosnie od dolu ku górze. Cieplo (para wodna lub gazy spalinowe) doprowadza sie do górnej czesci kolumny wypar¬ kowej.Uklad wstepujacy, nieco rózni sie od ukladu zstepujacego. Takwiec w ukladzie zstepujacym, film cieczy jest nieciagly, a w ukladzie wstepujacym ciagly, przynajmniej w dolnej czesci tego ukladu. W ukladzie wste¬ pujacym, wypelnienie kolumny wyparnej ma mniejsze znaczenie. W miejsce wypelnienia mozna stosowac uklad rur. W ukladzie wstepujacym stosuje sie mniejsza ilosc gazu nosnego, a do cieczy tworzacej ciagly film mozna dodac proszku sciernego, który zapobiega odkladaniu kamienia na wewnetrznych scianach parowania. Wada ukladu wstepujacego w czesci odparowujacej jest nizsza wydajnosc. Tak wiec w szerszym znaczeniu, sposób wedlug wynalazku dotyczy stosowania wyparek o zstepujacym lub wstepujacym przeplywie, z gradientem temperatury rosnacym w kierunku przeplywu. Gaz nosny i para lotniejszego skladnika cieczy, opuszczajac komore odparowania przechodza przez komore kondensacyjna przeciwpradowo, w stosunku do ruchu w ko¬ morze odparowania i oddaja cieplo przeplywajacej przez czesc wyparna, mieszaninie gazu z ciecza. Wskutek ogrzania nastepuje odparowanie cieczy, a para przechodzi do gazu nosnego. Wymiana ciepla powoduje równiez wykroplenie w komorze kondensacyjnej, pary z jej mieszaniny z gazem nosnym. W poblizu wylotu z komory odparowania doprowadza sie cieplo, które wytwarza wymagany, wzrastajacy w kierunku przeplywu gradient temperatury. PL

Claims (21)

  1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób rozdzielania cieklej mieszaniny skladników o róznej lotnosci przez odparowanie skladnika lotniejszego, znamienny tym, ze ciekla mieszanine przepuszcza sie wspólpradowo z gazem nosnym przez pionowa komore odparowania, w której utrzymuje sie wzrastajacy w kierunku przeplywu gradient tempe¬ ratury, przy czym nastepuje stopniowe podgrzanie obu czynników, odparowanie lotniejszej frakcji cieczy i przejscie jej, w postaci oparów do gazu nosnego, po czym gaz nosny zawierajacy opary lotniejszego skladnika cieczy z komory odparowania kieruje sie do komory kondensacyjnej, przez która przeplywa w kierunku prze¬ ciwnym do kierunku przeplywu mieszaniny gazu nosnego z ciecza w komorze odparowania w wyniku czego nastepuje wymiana ciepla miedzy obu strumieniami, i zchlodzonego gazu nosnego zawierajacego opary, wy- kroplaja sie one, przy jednoczesnym podgrzaniu mieszaniny gazu nosnego z ciecza w komorze odparowania, do której skrajnych partii doprowadza sie cieplo w taki sposób, by gradient temperatury progresywnie wzrastal w kierunku przeplywu skladników w komorze odparowania.
  2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze odparowywaniu poddaje sie ciecz zawierajaca ciala stale rozpuszczone w rozpuszczalniku, którym jest lotniejsza frakcja tej cieczy.
  3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze odparowywaniu poddaje sie zasolona wode, która wykrapia sie w komorze kondensacyjnej z mieszaniny gazu nosnego z para wodna i odprowadza na zew¬ natrz jako produkt oczyszczony.
  4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do ogrzewania wykorzystuje sie cieplo skrapla¬ nia pary wodnej.10 89 068
  5. 5. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze pare wodna miesza sie z gazem nosnym zawiera¬ jacym opary lotniejszego skladnika cieczy i przepuszcza przez komore kondensacyjna.
  6. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny ty m, ze gaz nosny zawierajacy opary lotniejszego sklad¬ nika cieczy, przechodzac przez komore kondensacyjna wymienia cieplo z ta czescia komory odparowania, która jest nieogrzewana.
  7. 7. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny t y m, ze pare grzejna skrapla sie w taki sposób, by nie mieszala sie ze skroplonymi oparami lotniejszego skladnika cieczy.
  8. 8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze nieodparowana ciecz odprowadza sie z komory odparowania i zawraca do niej lub wprowadza do innej, podobnej komory odparowania pracujacej w wyzszej temperaturze.
  9. 9. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze nieodparowana ciecz odebrana z komory odpa¬ rowania poddaje sie odparowaniu rzutowemu, w celu dalszego odparowania lotniejszego skladnika.
  10. 10. Sposób wedlug zastrz. 9, znamienny t y m, ze opary lotniejszego skladnika cieczy otrzyma¬ nego w procesie odparowania rzutowego wprowadza sie do drugiej komory kondensacyjnej, w celu podgrzewania skrajnych czesci drugiej pionowej komory odparowania, utrzymywanej pod cisnieniem nizszym niz w pierwszej komorze odparowania.
  11. 11. Sposób wedlug zastrz. 10, znamienny tym, ze opary lotniejszego skladnika cieczy spreza sie pczed uzyciem ich do ogrzewania drugiej komory odparowania.
  12. 12. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze ciecz zasilajaca wprowadza sie na umieszczony w komorze odparowania nosnik i ciecz przechodzi przez te komore w postaci iilmu o zwielokrotnionej po¬ wierzchni.
  13. 13. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze odparowanie prowadzi sie w urzadzeniu sklada¬ jacym sie z wiekszej liczby komór odparowania i komór kondensacyjnych polaczonych w taki sposób, by nastepowalo miedzy nimi naprzemian oddawanie i pobieranie ciepla.
  14. 14. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze uchodzacy z komory kondensacyjnej gaz nosny z nkwykroplona para, poddaje sie dalszemu chlodzeniu dla wykroplenia dalszej ilosci oparów.
  15. 15. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze odparowywana ciecz wprowadza sie do ko¬ mory odparowania w podwyzszonej temperaturze, gdzie temperatura ulega obnizeniu w tej czesci komory odpa¬ rowania, która poprzedza odcinek o wzrastajacym gradiencie temperatury.
  16. 16. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako gaz nosny stosuje sie powietrze.
  17. 17. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze gaz nosny zawraca sie do obiegu.
  18. 18. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze ciecz wykroplona w komorze kondensacyjnej z mieszaniny gazu nosnego z para lotniejszego skladnika zbiera sie i odprowadza jako kondensat lotniejszej frakcji cieczy doprowadzanej do komory odparowania, a gaz nosny z niewykroplona para odprowadza sie z komory kondensacyjnej, podgrzana nie odparowana ciecz, wzbogacona w skladnik mniej lotny, odprowadza sie z komory odparowania do górnej czesci podgrzewacza cieczy zasilajacej komore odparowania i w postaci filmu przepuszcza przez podgrzewacz z góry ku dolowi, w przeciwpradzie do gazu nosnego, który przechodzi przez podgrzewacz od dolu do góry, w wyniku czego odparowuja dalsze ilosci lotniejszego skladnika z zatezonej cieczy, przechodzac do gazu nosnego, po czym gaz z oparami uchodzac z podgrzewacza kieruje sie do komory kondensacyjnej, w której przeponowo oddaja cieplo do komory odparowania, natomiast ciecz zasilajaca komore odparowania przed wprowadzeniem jej do tej komory podgrzewa sie przeponowo w podgrzewaczu cieplem splywajacej w dól zatezonej cieczy i unoszacego sie ku górze gazu nosnego zawierajacego opary lotniejszego skladnika, w wyniku czego ciecz zasilajaca komore odparowania podgrzewa sie wstepnie cieplem zawartym w zatezonej cieczy.
  19. 19. Sposób wedlug zastrz. 18, znamienny tym, ze gaz nosny zawierajacy pare lotniejszego sklad¬ nika spreza sie po opuszczeniu podgrzewacza przed wprowadzeniem do komory kondensacyjnej.
  20. 20. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako ciecz zasilajaca stosuje sie ciecz otrzymana z wielostopniowych instalacji do odparowania rzutowego, w których ulega stopniowemu podgrzaniu, prze¬ chodzac przez wieksza liczbe stopni w kierunku wzrastajacej temperatury, a po opuszczeniu tej instalacji prze¬ chodzi przez pionowa komore odparowania, po czym nieodparowana ciecz odbiera sie, przepuszcza przez wielo* stopniowa instalacje do odparowania rzutowego w celu obnizenia temperatury.
  21. 21. Sposób wedlugzastrz. 1, albo 18, znamienny tym, ze wspólpradowo z ciecza zasilajaca w pos¬ taci filmu przechodzi gaz nosny od góry ku dolowi przez pionowa komore odparowania o wzrastajacym ku dolo¬ wi gradiencie temperatury, a równoczesnie gaz nosny z para lotniejszego skladnika cieczy przechodzi przez ko¬ more kondensacyjna od dolu ku górze, przy czym dolna czesc komory odparowania i przechodzace przez nia czynniki sa dodatkowo podgrzewane, co wytwarza i utrzymuje w komorze odparowania wzrastajacy ku dolowi gradient temperatury.89 068 IV GC 124 WJl .i"lrr,'.Jf,i,,,'.'^'| 125 l*i i . i . 3 110 *i\ ,;! '''l w ..« A2 — »]. ii lv: i:i- t 'i » » ? ? i i » «q -tl;-S M !iS; hi Ho — g-fr a.j ; ^ ;g,ri I fi n i IU hu.. §A;i ,|(V ,11;:.;; 121 ij 121 178 103 102 104 130 l I IV Fig. 3 170 126 f 134* 123 i 119 I 118 j Hm Im" .5; 105 v,"',r!r« W 130 Fig. 4 CZYTELNIA Pfilskiel IzeczypDsr ei L89 068 212 218 212 218 212 L G IG L G 21) 211 G V 213 G V 211 G V Fit) 5 G^r::L 7I',,C- 10 12 38 1OTC, ±ti L 97,7°Ci W_k MU 43 430 18 G-V 6-r94,95*C I. hwa ' C' W°C! *T I'306 310 300 308 r^nrn F'96 Ua^c Powittnr L_Ln A A8 1 Qtn ^ nu kondensat L komo»a (Ot pre to Kua A 1 Powietrze 8 1 Atm ni Kondenjbt _Ciecz f-zasilajaca I i Powietrze C a469| akn LU komora T L Kondensat Fig. 8 Zesp. Szk. Poligr. W-wa. Zam. 372/M/76. Naklad 120+18 Cena 10 zl. PL
PL1972159225A 1971-12-08 1972-12-01 PL89068B1 (pl)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US00206086A US3822192A (en) 1971-12-08 1971-12-08 Evaporative method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
PL89068B1 true PL89068B1 (pl) 1976-10-30

Family

ID=22764919

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL1972159225A PL89068B1 (pl) 1971-12-08 1972-12-01

Country Status (16)

Country Link
US (1) US3822192A (pl)
JP (1) JPS5120392B2 (pl)
BE (1) BE792435A (pl)
BR (1) BR7208700D0 (pl)
DD (1) DD100879A5 (pl)
DE (1) DE2260421A1 (pl)
FR (1) FR2162607B1 (pl)
GB (1) GB1415699A (pl)
HU (1) HU171214B (pl)
IL (1) IL40951A (pl)
IT (1) IT973933B (pl)
NL (1) NL7216447A (pl)
NO (1) NO132785C (pl)
PL (1) PL89068B1 (pl)
RO (1) RO63283A (pl)
SE (1) SE390114B (pl)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1022947A2 (ru) * 1979-09-17 1983-06-15 Одесский Инженерно-Строительный Институт Способ опреснени воды
SE416043B (sv) * 1978-06-21 1980-11-24 Bofors Ab Inbyggnadsanordning for ett langt kvartsror i en anordning for uppkoncentrering och eventuellt rening av mineralsyror
SE416041B (sv) * 1978-06-21 1980-11-24 Bofors Ab Anordning for uppkoncentrering och eventuellt rening av mineralsyror, foretredesvis svavelsyror
SE416042B (sv) * 1978-06-21 1980-11-24 Bofors Ab Anordning for uppkoncentrering och eventuellt rening av mineralsyror, foretredesvis svavelsyra
JPS5826909B2 (ja) * 1979-09-14 1983-06-06 東洋エンジニアリング株式会社 尿素水溶液の濃縮方法
EP0148756B1 (fr) * 1980-08-11 1989-03-08 Etablissement Public dit: CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE (CNRS) Système pour le revalorisation d'énergie thermique à bas niveau mettant en oeuvre des phénomènes d'évaporation et de mélange de deux fluides en équilibre de pression de vapeur sous des températures différentes
FR2488379B1 (fr) * 1980-08-11 1986-05-23 Centre Nat Rech Scient Procede et dispositifs pour la revalorisation d'energie thermique a bas niveau mettant en oeuvre des phenomenes d'evaporation et de melange de deux fluides en equilibre de pression de vapeur
FR2509845B2 (fr) * 1981-07-16 1986-08-14 Centre Nat Rech Scient Procede et dispositifs pour la revalorisation d'energie thermique a bas niveau mettant en oeuvre des phenomenes d'evaporation et de melange de deux fluides en equilibre de pression de vapeur sous des temperatures differentes, et application a la valorisation d'une energie thermique noble
CH645035A5 (de) * 1981-02-10 1984-09-14 Aeromatic Ag Verfahren und einrichtung zur diskontinuierlichen granulation von festkoerpern bzw. festkoerpergemischen nach dem wirbelschichtprinzip.
US4680090A (en) * 1983-05-06 1987-07-14 Lew Hyok S Direct heat recycling regenerative still
IT1163795B (it) * 1983-07-18 1987-04-08 Montedison Spa Apparecchio per lo strippaggio dell'ammoniaca dalle soluzioni provenienti dalla sintesi dell'urea
US4781797A (en) * 1985-06-10 1988-11-01 Energy Conservation Partnership, Ltd. Apparatus for the recovery of gas dissolved in flue condensate
US4982782A (en) * 1986-07-09 1991-01-08 Walter F. Albers Method and apparatus for simultaneous heat and mass transfer
US4832115A (en) * 1986-07-09 1989-05-23 Albers Technologies Corporation Method and apparatus for simultaneous heat and mass transfer
US4900403A (en) * 1987-09-11 1990-02-13 Energy Conservation Partnership, Ltd. Recovery of gas dissolved in flue condensate
US5020588A (en) * 1989-05-03 1991-06-04 Walter F. Albers Method and apparatus for simultaneous heat and mass transfer utilizing a plurality of gas streams
US7258765B2 (en) * 2003-11-12 2007-08-21 Drawform, Inc. Vaporization chamber, and distillation system comprising same, providing improved temperature sensing of liquid contained in the chamber
JP2006095407A (ja) * 2004-09-29 2006-04-13 Okawara Mfg Co Ltd 溶液またはスラリ状物質からの揮発性成分の除去方法並びにその装置
JP4513692B2 (ja) * 2005-08-24 2010-07-28 株式会社日立プラントテクノロジー 液体濃縮方法とその装置
US9138657B1 (en) * 2011-07-28 2015-09-22 Elemental Scientific, Inc. Fractional-volatilization separator
US9909957B1 (en) 2011-12-30 2018-03-06 Elemental Scientific, Inc. Introducing hydrogen gas to an ICP instrument for enhanced detection of low-sensitivity elements
EP3463605B1 (en) * 2016-05-23 2020-11-04 HSL Energy Holding APS A device for purifying liquids by distillation
NL2017839B1 (en) * 2016-11-22 2018-05-28 Cevap Tech B V Distillation apparatus and use thereof

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2377970A (en) * 1970-01-15 1972-06-29 Labreque Jeanpierre Process and device for distilling crude water, more particularly seawater

Also Published As

Publication number Publication date
NL7216447A (pl) 1973-06-13
DE2260421A1 (de) 1973-07-05
FR2162607B1 (pl) 1976-10-29
GB1415699A (en) 1975-11-26
FR2162607A1 (pl) 1973-07-20
NO132785C (pl) 1976-01-07
JPS5120392B2 (pl) 1976-06-24
DD100879A5 (pl) 1973-10-12
NO132785B (pl) 1975-09-29
HU171214B (hu) 1977-12-28
IL40951A (en) 1976-08-31
IT973933B (it) 1974-06-10
US3822192A (en) 1974-07-02
JPS4866075A (pl) 1973-09-11
BR7208700D0 (pt) 1973-09-20
BE792435A (fr) 1973-06-08
RO63283A (fr) 1978-10-15
IL40951A0 (en) 1973-01-30
SE390114B (sv) 1976-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL89068B1 (pl)
US20230415068A1 (en) Systems including a condensing apparatus such as a bubble column condenser
US11007455B2 (en) Multi-stage bubble-column vapor mixture condensation
US3843463A (en) Evaporative method
US6254734B1 (en) Barometric evaporation process and evaporator
US2803589A (en) Method of and apparatus for flash evaporation treatment
US3948734A (en) Direct contact multi-stage flash desalination
CN208087255U (zh) 一种氨氮废水高效脱氨装置
JPH07508207A (ja) 板形熱交換器による海水脱塩の方法及び装置
US3803001A (en) Combination condenser-degasser-deaerator for a desalination plant
US2750331A (en) Desiccant reconcentrator
US3551298A (en) Apparatus for combining vapors
US3843462A (en) Hot ball desalination process
Veenman A review of new developments in desalination by distillation processes
Veenman The MSF/FBE: An improved multi-stage flash distillation process
WOODWARD Vapor reheat distillation
US3285833A (en) Water volatilization-condensation purification process using inert gas