RO113118B1

RO113118B1 - Aparat de distilare

Info

Publication number: RO113118B1
Application number: RO93-00830A
Authority: RO
Inventors: Peter Koistinen; Reijo Rantala
Original assignee: Aquamax Oy
Priority date: 1990-12-14
Filing date: 1991-12-16
Publication date: 1998-04-30
Also published as: FI86961B; BR9107227A; BG97866A; GR3019023T3; BR9107228A; CA2098289A1; HU9301724D0; DK0639097T3; HU211816B; KR100232015B1; HUT66709A; CA2098288A1; DE69125193D1; NO301630B1; JPH06503265A; FI906170A7; CA2098289C; DE69125193T2; BG97867A; NO180519C

Description

Prezenta invenție se referă la un aparat de distilare pentru evaporarea unui lichid și pentru condensarea lui ulterioară, aparatul cuprinzând mai multe elemente plate sub formă de sac dintr-un material pelicular ca, de exemplu, pelicula plastică, plasate unul în fața celuilalt, elementele servind drept elemente schimbătoare de căldură între un lichid de vaponzare care curge de-a lungul suprafeței exterioare a elementelor și vaporii de condensare care sunt direcționați spre interiorul elementelor și un compresor pentru creșterea presiunii și temperaturii vaporilor generați înainte dirijării lor către partea interioară a elementelor.

Un aparat de distilare de tipul celui menționat mai sus este descris în, de exemplu, FI Lay-Open Prinț 79948 și în Cererea de Brevet Internațională corespunzătoare WC 90/01977. Prima utilizare a acestui tip de aparat de distilare a fost pentru producerea de apă proaspătă din apă de mare. Țevile schimbătoare de căldură sau plăcile schimbătoare de căldură utilizate în stadiul tehnicii pentru distilarea apei de mare erau susceptibile de contaminare, iar natura corozivă a apei de mare cauzează probleme de coroziune în ele, necesitând utilizarea unor materiale scumpe necorodabile ca, de exemplu, titan și cupru-nichel. Prin utilizarea elementelor de distilare sub formă de saci realizați din peliculă plastică au fost eliminate aceste dezavantaje, întrucât pelicula plastică este ieftină, necorodabilă și datorită rezistenței sale este mai puțin susceptibilă la contaminare. Orice contaminant ce poate adera pe membrane poate fi îndepărtat prin scuturare modificând presiunea ce domină interiorul elementelor. A fost posibilă compensarea slabei conductivități termice a plasticului per se utilizând în aparatul de distilare o peliculă foarte subțire și un număr mare de elemente subțiri având o suprafață mare schimbătoare de căldură.

Aparatul de distilare, conform FI

Lay-Open Prinț 79948, conține deasupra elementelor de tip membrane de plastic, un bazin obișnuit de distribuire pentru apa ce trebuie evaporată din care lichidul curge prin conducte în spațiul dintre elemente. Vaporii generați pe suprafețele exterioare ale elementelor sunt direcționați către o suflantă care îi ventilează la presiune mare și temperatură spre interiorul elementelor prin orificiile din laturile lor.

Sistemul descris are dezavantajul că prin intermediul său vaporii de condensat nu pot fi împrăștiați uniform în interiorul elementului, rămânând astfel neexploatată o parte importantă din eficiența de condensare a aparatului. Astfel în aparatul prezentat, distribuirea lichidului de evaporat pe suprafețele exterioare ale elementelor nu se desfășoară în cel mai bun mod posibil. Astfel, schimbul de căldură dintre lichidul de vaporizare de pe suprafețele exterioare ale elementelor și vaporii condensați în interiorul elementelor rămâne incomplet.

Invenția înlătură dezavantajele de mai sus prin aceea că acest aparat cuprinde mai multe elemente plate sub formă de sac, realizate dintr-un material pelicular ca, de exemplu, peliculă plastică și plasate unele în fața celorlalte, elementele servind ca schimbători de căldură între lichidul de vaporizare ce curge de-a lungul suprafețelor exterioare ale elementelor și vaporii de condensare direcționați spre interiorul elementelor și un compresor pentru mărirea presiunii și temperaturii vaporilor generați înaintea direcționării lor spre interiorul elementelor, și se caracterizează prin faptul că, interiorul fiecărui element în formă de sac este împărțit în canale paralele pentru vapori așezate vertical de la un capăt al elementului către celălalt, iar alimentarea cu vapori în aceste canale se face prin orificiile localizate pe marginea superioară a elementelor înspre interiorul elementului, la marginea de sus a fiecărui element, există o bandă teminală cu structură de fagure având aceeași lărgime cu a elementului, banda conținând canale paralele pentru alimentare, ce sunt direcționate spre interiorul elementului și sunt separate unele de altele prin pereți despărțitori.

Obiectul prezentei invenții se referă la un aparat de distilare în care schimbul

RO 113118 Bl de căldură crește, în special, prin distribuirea vaporilor de condensat mult mai uniform în interiorul elementelor decât în stadiul tehnicii. Invenția se caracterizează prin aceea că interiorul elementului sub 5 forma de sac este împărțit în canale paralele pentru vapori așezați vertical de la un capăt al elementului către celălalt capat al acestuia și prin aceea că alimentarea vaporilor prin aceste canale este 10 dirijată să se facă prin orificiile localizate la capătul superior al elementului și apoi sa se continue în interiorul elementului.

Prin sistemul corespunzător invenției, vaporii pot fi dirijați spre interiorul 15 elementelor și forțați să curgă prin ele de la vârf în jos ca un curent uniform distribuit pe întreaga întindere a elementelor. Eficienta de condensare a elementelor poate fi astfel exploatată la maximum. 20 Canalele pentru vapori ce se formează în elementele de forma unor saci pot să fie realizate, conform invenției, prin îmbinarea membranelor opuse ale fiecărui element una peste alta de-a lungul liniilor 25 verticale de îmbinare. Prin practicarea în liniile de îmbinare a unor goluri prin care să comunice canalele paralele între ele este și mai mult uniformizată curgerea prin permiterea vaporilor și lichidului condensat 30 din vapori să treacă într-o anumită măsură de la un canal la altul.

Alimentarea vaporilor de condensat poate fi dirijată avantajos să se desfășoare prin intermediul unei benzi terminale cu 35 structură de fagure având lărgimea egală cu cea a elementului, localizată la capătul superior al fiecărui element. O astfel de bandă terminală ce conține mai multe canale paralele de alimentare separate 40 unele de altele prin pereți despărțitori permite alimentarea uniformă a vaporilor către interiorul elementului și servește în același timp drept suport ce facilitează manipularea și instalarea elementului. 45 într-o îmbunătățire preferată a invenției, banda terminală cu spațiul dintre doi pereți opuși este împărțit de pereți despărțitori paraleli în canale paralele de lărgime egală. 50

Un astfel de panou de plastic este un produs comercial accesibil care este folosit deja în diferite structuri de sprijin sau izolatoare în care canalele formează spații goale cu rol izolator făcând astfel structura și mai ușoară. în prezenta invenție ele servesc numai ca sistem simplu și ieftin de canale de curgere care alimentează lichidul uniform în interiorul elementului și nu este sensibil la acțiunea corozivă a lichidelor ce se distilează.

Canalele de alimentare a vaporilor conținute în porțiunea terminală a elementului sunt verticale, direcția de alimentare a vaporilor corespunzând principalei direcții de curgere a vaporilor în canalele pentru vapori formate în interiorul elementului. Orientarea canalelor de alimentare poate fi atinsă simplu prin decuparea benzii terminale dintr-un panou mai mare cu structură de fagure confecționat din doi pereți opuși și din pereți despărțitori paraleli între ei, decuparea trebuind să se facă sub un unghi corespunzător față de pereții despărțitori.

0îmbunătățire, cea mai preferată a prezentei invenții, se caracterizează prin aceea că banda terminală a elementului cuprinde un fagure în care spațiul dintre doi pereți opuși este împărțit în canale paralele de alimentare a vaporilor de condensare către interiorul elementului și în care cel puțin unul din spațiile adiacente dintre doi pereți opuși este împărțit în canale paralele ce alimentează lichidul de evaporat pe suprafața exterioară a elementului. Prin acest sistem se realizează simultan atât o distribuire foarte uniformă a vaporilor de condensat în interiorul elementului cât si o distribuire foarte uniformă a lichidului de evaporat peste suprafața exterioară a elementului, atingându-se astfel cel mai bun schimb de căldură posibil între vaporii de condensare și lichidul de vaporizare.

Cel mai preferat caz al sistemului descris mai sus este acela în care fagurele ce constituie porțiunea terminală are pe ambele laturi ale canelelor de alimentare a vaporilor ce sunt direcționate spre interiorul elementului, canale de alimentare care distribuie lichidul de evaporat pe ambele suprafețe exterioare ale elemen

RO 113118 Bl tului.

în afara benzilor terminale sub formă de fagure de la capetele superioare ale elementelor, aparatul de distilare, conform invenției, mai poate avea la capătul inferior al fiecărui element o banda terminală cu structură de fagure având aceeași lărgime cu cea a elementului, banda terminală conținând mai multe canale de evacuare a lichidului condensat în interiorul elementului. Pentru banda terminală de la capătul inferior al elementului se pot folosi, de asemenea, panouri de plastic cu structură de fagure accesibile comercial, în care spațiul dintre : doi pereți opuși, este împărțit de pereți despărțitori paraleli în canale paralele de lărgime egală. Banda terminală de la partea inferioară a elementului este, de preferință, realizată dintr-un fagure în 20 mijlocul căruia spațiul dintre doi pereți este împărțit în canale paralele de evacuare pentru lichidul condensat în interiorul elementului și în care pe o latură, de preferat pe ambele laturi ale acestui 25 spațiu, spațiile dintre doi pereți opuși este divizat în canale de evacuare pentru lichidul care a rămas nevaporizat pe suprafața exterioară a elementului. Canalele de evaporare ale lichidului condensat care 30 reprezintă distilatul obținut pot fi dirijate către un loc comun de colectare de pe latura elementelor, în timp ce conductele de evacuare ale lichidului nevaporizat sunt de preferință verticale, caz în care canalele 35 vor evacua lichidul pe la baza aparatului pe calea cea mai scurtă.

Invenția este descrisă mai jos, mai detaliat, cu ajutorul exemplului de realizare în care sunt prezentate toate îmbunătățirile 4 o invenției, cu referire la desenele însoțitoare, care reprezintă:

- fig. 1, reprezintă o secțiune transversală schematică a aparatului de distilare conform invenției; -12

-fig. 2, reprezintă o vedere laterală a unui element sub formă de sac aparținând aparatului de distilare conform fig. 1;

- fig. 3, reprezintă o secțiune prin 50 lll-lll în fig. 2;

- fig. 4, reprezintă o secțiune prin

IV- IVîn fig. 2;

- fig. 5, reprezintă o secțiune prin

V- V în fig. 2; și

- fig. 6, reprezintă o secțiune prin

VI- VI m fig. 2.

Aparatul de distilare, conform figurii

1. cuprinde un cadru 2 care definește un spațiu în care se găsesc mai multe elemente 3 de forma unui sac confecționat din material pelicular așezat unele în fața celorlalte. în capătul superior al fiecărui element 3 este prevăzută o bandă terminală 4 din plastic având o structură de fagure, un capăt al fiecăruia comunicând cu un bazin de distribuție 5, comun tuturor elementelor ce conțin lichidul de evaporat, iar partea lui superioară comunicând cu camera de alimentare G ce conține vaporii de condensat, de asemenea, comună tuturor elementelor. La partea de jos a fiecărui element 3 este prevăzută o bandă terminală 7 din plastic având structură de fagure, un capăt al fiecăruia comunicând cu un vas de colectare 8 pentru distilatul condensat din vapori și sub care fundul cadrului a fost realizat sub forma unui bazin de colectare 9 pentru lichidul rămas nevaporizat în aparat. între aceste benzi terminale 4 și 7, fiecare element 3 cu formă de sac este prevăzut cu două membrane 11 opuse, din plastic, care au fost îmbinate una cu cealaltă de-a lungul liniei verticale de îmbinare 10 sub formă de zig-zag. Liniile de îmbinare 10 delimitează în interiorul elementului 3. canale verticale 12 ce se întind de la un capăt la celălalt al elementului, canale în care vaporii se condensează în lichid. Liniile de îmbinare 10 nu sunt continue deoarece ele includ goluri prin care vaporii sau lichidul pot într-o oarecare măsură să treacă de la un canal 12 spre celălalt. Vaporii generați din lichidul alimentat pe suprafețele exterioare ale elemetelor 3 curg prin spațiile dintre elemente conform săgeților 13 din fig. 1, într-o cameră de admisie 14 ce îmconjoară elementele, cameră din care cu ajutorul unei suflante 15 ce joacă rol de compresor, vaporii sunt dirijați la presiune mare si temperatură

RO 113118 Bl printr-o conductă 16 către camera de alimentare cu vapori de la partea de sus a aparatului.

Conducta de admisie pentru lichidul de distilat care conduce până la bazinul de distribuție 5 este indicată prin indicele de referința 17 în fig. 1. Conducta de evacuare a distilatului obținut este indicată cu numărul 18, iar conducta de evacuare pentru lichidul nevaporizat este indicată cu numărul 19. Distilatul eliminat și lichidul rămas nevaporizat se folosesc în schimbătoarele de căldură 20 pentru preîncălzirea lichidului de distilat.

Structura și modul de operare al fiecărui element 3 din aparatul de distilare luat individual pot fi văzute mai detaliat în fig. 2 - 6. Funcția benzii terminale 4 de la capătul superior al elementului este de a distribui vaporii de condensat, dirijați prin camera de alimentare 6, cât de uniform este posibil în canalele verticale 12 în interiorul elementului și de a distribui lichidul de evaporat care este în bazinul de distribuție 5 cât de uniform este posibil pe suprafețele exterioare opuse 21 ale elementului. Funcția benzii terminale 7 de la capătul inferior al elementului este de a colecta lichidul condensat în canalele 12 în interiorul elementului și de a-l direcționa sub forma distilatului obținut către vasul de colectare 8 și de a permite lichidului rămas nevaporizat pe suprafețele 21 ale elementului să curgă în bazinul de colectare 9 de la baza aparatului.

Banda terminală superioară 4 a elementului cuprinde conform fig. 2 - 4 un fagure alcătuit din trei panouri rectangulare opuse 22, din plastic având structură de fagure. în fiecare din aceste panouri 22 spațiul dintre pereții opuși 23 este împărțit de pereți despărțitori paraleli transversali 23 în canale paralele de lărgime egală. Canalele din mijlocul panoului fagure al benzii formează canalele 25 ce ajung în interiorul elementului pentru vaporii de condensat, iar canalele din panoul fagure de pe ambele sale părți constituie canalele de alimentare 26 ce sunt direcționate către suprafețele exterioare opuse 21 ale elementului pentru lichidul de evaporat. După cum se poate vedea în fig. 2, canalele de alimentare 25 pentru vaporii de condensat sunt verticale, caz în care ele dirijează vaporii vertical în canalele 12 realizate în interiorul elementului prin îmbinare, în timp ce canalele de alimentare 27 pentru lichidul de evaporare sunt așezate oblic de la capătul 27 al benzii terminale 4 către latura 28 a benzii de unde lichidul se evacuează pe suprafețele 21 ale elementului. Atât vaporii dirijați spre interiorul elementului, 3 cât și lichidul direcționat pe suprafețele 21 ale sale pot fi astfel uniform ditribuite peste întreaga întindere a elementului, realizânduse astfel cel mai bun schimb de căldură între faza de vapori și faza de lichid.

Banda terminală 7 cu structură de fagure de la capătul inferior al fiecărui element este structural similară cu banda terminală 4 de la capătul superior al elementului. Există totuși o diferență ce constă în faptul că din cele trei panouri fagure opuse 29, ale porțiunii 7 cel din mijloc conține canalele 31 orientate oblic înspre capătul 30 al porțiunii ce comunică cu canalele verticale 12 îmbinate în interiorul elementului și servesc drept canale de evacuare pentru lichidul condensat în interiorul elementului, în timp ce în panourile fagure pe ambele laturi ale acestora canalele 32 sunt verticale și servesc drept conducte de evacuare pentru lichidul rămas nevaporizat.

Pentru un specialist în domeniu este evident că diferitele cazuri particulare ale invenției nu se bazează numai pe exemplele de mai sus, putând varia în limita scopului din revendicările ce însoțesc descrierea. Este de exemplu, avantajos dacă canalele verticale 12 în zig-zag din elementele adiacente ar fi montate în cruce, caz în care elementele nu ar adera unele pe celelalte, iar lichidul descendent de evaporat ar rămâne mult mai uniform distribuit pe suprafețele exterioare 21 ale elementelor. Dacă elementele 3 sunt identice aceasta ar solicita reversul fiecărui element secundar, caz în care bazinul de distribuire 5 a lichidului și vasul de colectare 8 a distilatului din aparat trebuie

RO 113118 Bl să fie conectate la ambele capete, atât ale benzii terminale superioare 4 cât și ale benzii terminale inferioare 7.

Utilizările aparatului de distilare, conform invenției, pot, de asemenea, să = fie foarte diverse. în afară de distilarea apei de mare, aparatul este aplicabil, de exemplu, pentru concentrarea diferitelor soluții și suspensii ca, de exemplu, apele reziduale de la operația de albire din io fabricile de celuloză.

Claims

Revendicări

1. Aparat de distilare pentru 15 evaporarea unui lichid și condensarea lui ulterioară, cuprinzând mai multe elemente plate sub formă de sac, realizate dintr-un material pelicular ca, de exemplu, peliculă plastică si plasate una în fața alteia, „o elementele servind ca schimbători de căldură între lichidul de vaporizare ce curge de-a lungul suprafețelor exterioare ale elementelor și vaporii de condensare direcționați spre interiorul elementelor și 25 un compresor pentru mărirea presiunii și temperaturii vaporilor generați înaintea direcționării lor spre interiorul elementelor, caracterizat prin aceea că, interiorul fiecărui element (3) în formă de sac este 30 împărțit în canale (12) paralele pentru vapori, așezate vertical de la un capăt al elementului către celălalt, iar alimentarea cu vapori în aceste canale se face prin orificiile (25) localizate pe marginea supe- 35 rioară (4) a elementului înspre interiorul elementului, la marginea de sus a fiecărui element (3), există o bandă teminală (4) cu structură de fagure având substanțial lărgimea elementului, banda conținând 40 canale paralele (25) pentru alimentare ce sunt direcționate spre interiorul elementului și sunt separate unele de altele prin pereți despărțitori.
2. Aparat de distilare, conform 45 revendicării 1, caracterizat prin aceea că, canalele pentru vapori (12) sunt obținute prin îmbinarea una cu alta a membranelor opuse (11) ale elementului (3) în formă de sac, de-a lungul liniei 50 verticale de îmbinare (10).
3. Aparat de distilare, conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că, liniile de îmbinare (10) au goluri unde canalele paralele (12) pentru vapori comunică unele cu celelalte
4. Aparat de distilare, conform revendicării 1. caracterizat prin aceea că, canalele (25) directionate spre interiorul elementului (3) sunt substanțial verticale.
5. Aparat de distilare, conform revendicărilor 1 sau 4. caracterizat prin aceea că, banda terminala (4) cuprinde, de preferință, un panou (22) de plastic având structură de fagure în care spațiul dintre doi pereți opuși este împărțit de pereți despărțitori [24] paraleli reciproc, transversali, în canale paralele (25) de lărgime egală.
6. Aparat de distilare, conform uneia din revendicările 1 -5, caracterizat prin aceea că, banda terminală (4) cuprinde un fagure în care spațiul dintre doi pereți opuși este divizat în canale paralele (25) ce alimentează vaporii de condensat spre interiorul elementului (3) și în care cel puțin un spațiu adiacent dintre doi pereți opuși este divizat în canale paralele (2G) ce alimentează lichidul de evaporat pe suprafața exterioară (21) a elementului.
7. Aparat de distilare, conform uneia din revendicările 1 la 6, caracterizat prin aceea că, la partea de jos a fiecărui element (3) este prevăzută o bandă terminală (7) cu structură de fagure având substanțial lărgimea elementului, banda conținând mai multe canale de evacuare (31) pentru lichidul condensat în interiorul elementului, această bandă terminală (7) cuprinde un panou (29) din plastic având formă de fagure în care spațiul dintre doi pereți opuși este divizat prin pereți despărțitori paraleli reciproc, transversali, în canale paralele (31) de lărgime egală.
8. Aparat de distilare, conform revendicării 7, caracterizat prin aceea că, banda terminală (7) de la capătul inferior al elementului (3) cuprinde o structură fagure în care spațiul dintre doi

RO 113118 Bl pereți opuși este divizat în canale de evacuare (31) paralele, pentru lichidul condensat în interiorul elementului și în care cel puțin un spațiu adiacent dintre doi pereți opuși este divizat în canale de evacuare (32) pentru lichidul care a rămas nevaporizat pe suprafața exterioară (21) a elementului.