RU2017131841A - Многоступенчатая дистилляционная установка и способ ее эксплуатации - Google Patents

Claims (29)

1. Многоступенчатая дистилляционная установка (1) со ступенями Si, где i=1,...n, причем в рабочем режиме каждая ступень Si работает в области более высокого давления и температур (Pi, Ti), чем следующая за ней ступень Si+1, причем каждая ступень Si содержит испаритель Ei и конденсатор Ci, причем каждый испаритель Ei и каждый конденсатор Ci содержат прочную на сжатие емкость (2) с верхним распыляющим впуском (3) для введения и распыления подведенной жидкости (4a) в емкости (2), а также с нижним выпуском (5) для выведения находящейся в емкости (2) жидкости (4b), а также с пространством (6) над жидкостью между распыляющим впуском (3) и уловленной жидкостью (4b), причем пространство (6) над жидкостью каждого испарителя Ei соединено по давлению с пространством (6) над жидкостью конденсатора Ci той же ступени Si посредством прочной на сжатие паропроводной трубы (7) с таким большим поперечным сечением, что в рабочем режиме давление Pi в обоих пространствах (6) над жидкостью одной ступени Si всегда может выравниваться, и причем выпуск (5) каждого испарителя Ei соединен с распыляющим впуском (3) следующего испарителя Ei+1, а выпуск (5) последнего испарителя En соединен с распыляющим впуском (3) первого испарителя E1 с помощью соответствующего прочного на сжатие жидкостного трубопровода (8) с объединением в испарительный контур, и причем выпуск (5) каждого конденсатора Ci соединен с распыляющим впуском (3) предыдущего конденсатора Ci-1, и выпуск (5) первого конденсатора C1 соединен с распыляющим впуском (3) последнего конденсатора Cn с помощью прочного на сжатие жидкостного трубопровода (9) с объединением в конденсационный контур, отличающаяся тем, что по меньшей мере один прочный на сжатие паропровод (10) первым концом соединен с прочными на сжатие жидкостными трубопроводами (9) между конденсаторами Ci+1 и Ci или с прочным на сжатие жидкостным трубопроводом (8) между испарителями En и E1, а вторым концом соединен с пространством над жидкостью, которое в рабочем режиме имеет более высокое давление P, чем давление Pi в пространстве (6) над жидкостью конденсатора Ci, соответственно, чем давление P1 в пространстве (6) над жидкостью испарителя E1, для нагружения жидкости (4) более высоким давлением, а также для транспортировки жидкости (4).

2. Дистилляционная установка по п. 1, отличающаяся тем, что пространство над жидкостью с давлением P представляет собой пространство (6) над жидкостью дистилляционной установки.

3. Дистилляционная установка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что содержит по одному насосу (11) в жидкостном трубопроводе (8) испарительного контура, а также в жидкостном трубопроводе (9) конденсационного контура для создания заданных значений давления жидкостей (4) в начале процесса.

4. Дистилляционная установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что содержит нагреватель (12) в жидкостном трубопроводе (8) испарительного контура перед испарителем E1 и охлаждающий агрегат (13) в жидкостном трубопроводе конденсационного контура перед конденсатором Cn для обеспечения заданных температур в испарителе E1 и в конденсаторе Cn.

5. Дистилляционная установка по п. 4, отличающаяся тем, что нагреватель (12) и охлаждающий агрегат (13) частично выполнены вместе как теплообменник (14).

6. Дистилляционная установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что в жидкостных трубопроводах (9, 8) между конденсаторами Cn - C1 и/или между испарителями E1 - En расположены сифоны (15) для предотвращения вытекания жидкости из отдельных конденсаторов Ci и/или испарителей Ei при останове системы.

7. Дистилляционная установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что каждый конденсатор Ci в конце пути дистилляции имеет связанный с вакуумным насосом (16) газопровод (17) для удаления неконденсируемых газов из пространств (6) над жидкостью.

8. Дистилляционная установка по п. 7, отличающаяся тем, что вакуумный насос (16) соединен с прочным на сжатие паропроводом (10), который питает вакуумный насос (16) в рабочем режиме, причем в вакуумный насос (16) подается пар, имеющий более высокое давление P, чем в пространствах (6) над жидкостью, в которых откачиваются газы.

9. Дистилляционная установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что каждый испаритель Ei+1 расположен на настолько более низком уровне, чем предшествующий испаритель Ei, что во время проведения процесса течение жидкости (4) в соответствующий следующий испаритель Ei+1 обеспечивается только за счет разности давлений и уровней каждого испарителя Ei, но насос с электроприводом для этого не требуется.

10. Дистилляционная установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что каждый конденсатор Ci+1 расположен на таком уровне по сравнению со следующим за ним конденсатором Ci, что во время проведения процесса обеспечивается течение жидкости из конденсатора Ci+1 в соответствующий следующий за ним конденсатор Ci за счет разностей давления и уровня и/или за счет транспортирующей силы паропровода, но насос с электроприводом для этого не требуется.

11. Дистилляционная установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что конденсаторы C1 и Cn установлены и нивелированы таким образом, что во время проведения процесса обеспечивается течение жидкости (4) из конденсатора C1 под действием разности давлений и уровней через жидкостной трубопровод (9) конденсационного контура от конденсатора C1 к конденсатору Cn, но насос с электроприводом для этого не требуется.

12. Дистилляционная установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что испарители En и E1 установлены и нивелированы таким образом, что во время проведения процесса жидкость (4) от испарителя En под действием разности давлений и уровней, а также посредством транспортирующей силы одного или нескольких паропроводов (10) течет по жидкостному трубопроводу (8) испарительного контура от испарителя En к испарителю E1, но насос с электроприводом для этого не требуется.

13. Дистилляционная установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере один из жидкостных трубопроводов (8, 9) и/или по меньшей мере один из паропроводов (10) расположен внутри емкости (2) и/или внутри паропровода (6).

14. Дистилляционная установка по любому из предыдущих пунктов, содержащая подвод (18) в испарительный контур для подачи дистиллируемой жидкости (4), а также выпуск (19) из испарительного контура для выведения жидкости с высокой концентрацией остатков, а также выпуск (20) для дистиллята из конденсационного контура для выведения произведенного установкой дистиллята (21).

15. Дистилляционная установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что каждый паропровод (10) и/или каждый газопровод (17) содержат клапан (22) для регулирования количества протекающей среды.

16. Дистилляционная установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере емкости (2) первого конденсатора C1 и последнего испарителя En содержат по одному датчику (23) уровня для определения уровня уловленной в емкости (2) жидкости (4b).

17. Дистилляционная установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что в испарительном контуре, предпочтительно в области последнего испарителя En расположен датчик (24) для измерения концентрации остатков.

18. Способ осуществления процесса дистилляции с применением дистилляционной установки (1) по любому из предыдущих пунктов, содержащей подвод (18) в испарительный контур для подачи дистиллируемой жидкости (4), а также выпуск (19) из испарительного контура для выведения жидкости с высокой концентрацией остатков, а также выпуск (20) для дистиллята из конденсационного контура для выведения произведенного установкой дистиллята (21), отличающийся тем, что включает в себя следующие этапы процесса:

контроль уровня жидкости в испарительном контуре и в конденсационном контуре;

контроль концентрации остатков в испарительном контуре;

выведение жидкости с высокой концентрацией остатков через выпуск (19), как только уровень жидкости в испарительном контуре достигнет заданного максимального уровня и/или концентрация остатков в испарительном контуре достигнет заданного максимального значения;

выведение дистиллята из конденсационного контура через выпуск (20) для дистиллята, как только уровень жидкости в конденсационном контуре достигнет заданного максимального уровня;

впуск жидкости (4) в конденсационный контур через подвод (18), как только уровень жидкости в испарительном контуре достигнет заданного минимального значения и/или концентрация остатков в испарительном контуре достигнет заданного максимального значения;

повторение этапов a. - e. до тех пор, пока процесс не будет остановлен.

19. Способ по п. 18, при котором каждый конденсатор Ci в конце пути дистилляции содержит газопровод (17), соединенный с вакуумным насосом (16), отличающийся тем, что дополнительно содержит следующие этапы способа:

определение разности температур dTi в пространствах (6) над жидкостью емкостей (2) испарителя Ei и конденсатора Ci одной и той же ступени Si;

удаление неконденсируемых газов в пространстве (6) над жидкостью конденсатора Ci через газопровод (17) с помощью вакуумного насоса (16), как только разность температур dTi достигнет заданного максимального значения, до тех пор, пока dTi не достигнет заданного минимального значения;

повторение этапов a. и b. до тех пор, пока процесс не будет остановлен.

20. Система управления для осуществления способа по п. 18 или 19, содержащая интерфейс для датчиков для считывания измерительных данных, процессор для оценки измерительных данных, а также интерфейс для изменения уставок клапанов (22) и насосов (11, 16).