RU202812U1

RU202812U1 - DEVICE FOR WATER PURIFICATION FROM HIGH-DISPERSE IMPURITIES BY DISTILLATION

Info

Publication number: RU202812U1
Application number: RU2020125516U
Authority: RU
Inventors: Александр Васильевич Загнитько
Priority date: 2020-07-31
Filing date: 2020-07-31
Publication date: 2021-03-09

Abstract

Полезная модель относится к области очистки жидкостей, а именно к устройствам для высокоэффективной очистки воды от дисперсных примесей с размером более 0,005 мкм путем ее дистилляции и может быть использована для получения апирогенной воды в медицине и фармацевтической промышленности с содержанием бактериальных эндотоксинов менее 0,25 ЕЭ/мл. Техническим результатом является упрощение процесса регенерации высокоэффективного цилиндрического фильтра и одновременное расширение функциональных возможностей устройства для очистки воды от высокодисперсных примесей дистилляцией за счет изменения конструкции блока регенерации многослойных, металлокерамических фильтропатронов, что позволяет осуществлять их одновременную регенерацию с использованием только водяного пара, очищенного от дисперсных примесей и эндотоксинов. Для его достижения предложено устройство для очистки воды от высокодисперсных примесей дистилляцией, содержащее обогреваемый резервуар-испаритель с очищаемой водой, соединенный через паропровод с электромагнитным клапаном расхода пара, с обогреваемым высокоэффективным цилиндрическим фильтром, собранным из измерителя его сопротивления и многослойных, металлокерамических фильтропатронов, расположенных параллельно в цилиндрическом корпусе на трубной доске, блок их импульсной регенерации, обратный холодильник, соединенный паропроводом с обогреваемым высокоэффективным фильтром и с накопителем очищенной жидкости, сборник фильтрата примесей с патрубком и фильтром для удаления примесей из обогреваемого высокоэффективного цилиндрического фильтра после его регенерации, при этом блок регенерации многослойных, металлокерамических фильтропатронов включает накопитель очищенного пара, установленный между высокоэффективным цилиндрическим фильтром и обратным холодильником, два электромагнитных клапана потока пара, один из которых отсечной расположен на выходе из накопителя очищенного пара, соединенного через паропровод очищенного пара с обратным холодильником, а второй сбросной установлен на патрубке удаления примесей, и грубый фильтр, установленный между высокоэффективным цилиндрическим фильтром и паропроводом с электромагнитным клапаном расхода пара, причем отношение геометрических объемов накопителя очищенного пара VПи многослойных, металлокерамических фильтропатронов УФсоставляет VП/VФ>2. Грубый фильтр изготовлен из стекловолокнистых или кварцевых волокон диаметром от 20 до 200 мкм с открытой пористостью более 85%. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to the field of liquid purification, namely, devices for highly efficient water purification from dispersed impurities with a size of more than 0.005 microns by distillation and can be used to obtain pyrogen-free water in medicine and pharmaceutical industry with a bacterial endotoxin content of less than 0.25 EU / ml. The technical result is to simplify the regeneration process of a highly efficient cylindrical filter and to simultaneously expand the functionality of the device for purifying water from highly dispersed impurities by distillation by changing the design of the regeneration unit of multilayer, sintered metal filter cartridges, which allows their simultaneous regeneration using only water vapor, purified from dispersed impurities and endotoxins. To achieve this, a device for water purification from highly dispersed impurities by distillation is proposed, containing a heated evaporator tank with purified water, connected through a steam line with an electromagnetic steam flow valve, with a heated highly efficient cylindrical filter assembled from a meter of its resistance and multilayer, cermet filter cartridges located in parallel in a cylindrical casing on a tube plate, a block for their impulse regeneration, a reflux condenser connected by a steam line with a heated high-efficiency filter and with a purified liquid accumulator, a collector of impurity filtrate with a pipe and a filter to remove impurities from a heated high-efficiency cylindrical filter after its regeneration, while a regeneration block multilayer, sintered filter cartridges includes a purified steam accumulator installed between a high-efficiency cylindrical filter and a reflux condenser, two solenoid valves steam flow, one of which is a cutoff located at the outlet of the purified steam accumulator connected through the purified steam line with a reflux condenser, and the second discharge is installed on the impurity removal branch pipe, and a coarse filter installed between the highly efficient cylindrical filter and the steam line with an electromagnetic valve for steam flow moreover, the ratio of the geometric volumes of the purified steam storage VП and multilayer, cermet UV filter cartridges is VП / VФ> 2. The coarse filter is made of fiberglass or quartz fibers with a diameter of 20 to 200 microns with an open porosity of more than 85%. 1 wp f-ly, 1 dwg.

Description

Область техникиTechnology area

Заявленная полезная модель относится к области очистки жидкостей, а именно к устройствам для высокоэффективной очистки воды от дисперсных примесей с размером более 0,005 мкм путем ее дистилляции и может быть использована для получения апирогенной воды в медицине и фармацевтической промышленности с содержанием бактериальных эндотоксинов менее 0,25 ЕЭ/мл (Общая фармакопейная статья. ОФС.1.2.4.0006.15 Бактериальные эндотоксины).The claimed utility model relates to the field of liquid purification, namely to devices for highly efficient water purification from dispersed impurities with a size of more than 0.005 microns by distillation and can be used to obtain pyrogen-free water in medicine and pharmaceutical industry with a bacterial endotoxin content of less than 0.25 EU / ml (General Pharmacopoeia Monograph. OFS.1.2.4.0006.15 Bacterial endotoxins).

Уровень техникиState of the art

Известно устройство очистки жидкости, включающее резервуар-испаритель с очищаемой жидкостью, соединенный через паропровод с фильтром для улавливания дисперсных примесей и обратный холодильник с накопителем очищенной жидкости (GB Patent №2143144).A device for purifying a liquid is known, including a tank-evaporator with a liquid to be purified, connected through a steam line with a filter for trapping dispersed impurities and a reflux condenser with a storage for the purified liquid (GB Patent No. 2143144).

Недостатком данного устройства является отсутствие блока периодической регенерации фильтра, что приводит к существенному возрастанию его газодинамического сопротивления вследствие забивки пористой структуры уловленным фильтратом и к последующей остановке процесса парогазовой очистки жидкости для замены фильтра.The disadvantage of this device is the absence of a block for periodic regeneration of the filter, which leads to a significant increase in its gas-dynamic resistance due to clogging of the porous structure with the captured filtrate and to the subsequent stop of the process of steam-gas purification of the liquid to replace the filter.

Известно устройство очистки жидкости ее дистилляцией, включающее резервуар-испаритель с очищаемой жидкостью, обогреваемый паропровод, соединенный с обогреваемым, высокоэффективным фильтром для улавливания дисперсных частиц, и обратный холодильник с накопителем очищенной жидкости (Патент РФ №1315036).A device for purifying a liquid by its distillation is known, which includes an evaporator tank with a liquid to be purified, a heated steam line connected to a heated, highly efficient filter for trapping dispersed particles, and a reflux condenser with a purified liquid storage (RF Patent No. 1315036).

Недостатком этого устройства является отсутствие блока периодической регенерации фильтра, что приводит к существенному возрастанию его сопротивления вследствие забивки пористой структуры фильтратом дисперсных примесей и к остановке процесса парогазовой очистки жидкости.The disadvantage of this device is the absence of a block for periodic regeneration of the filter, which leads to a significant increase in its resistance due to the clogging of the porous structure with the filtrate of dispersed impurities and to the stoppage of the process of steam-gas cleaning of the liquid.

Известно устройство для очистки воды ее дистилляцией, включающее последовательно установленные испаритель жидкости, уловитель капель, дисперсных примесей и эндотоксинов, конденсатор очищенных паров воды и ее сборник (установки NORLAND, art_distill-norl.pdf; Potomac Company, info@potomac.ru. www.potomac.ru). Его недостатком является отсутствие блока периодической регенерации уловителя капель, дисперсных примесей и эндотоксинов за небольшой временной интервал менее 5 с.A device for purifying water by its distillation is known, including a successively installed liquid evaporator, a catcher of drops, dispersed impurities and endotoxins, a condenser of purified water vapor and its collection (NORLAND installations, art_distill-norl.pdf; Potomac Company, info@potomac.ru. Www. potomac.ru). Its disadvantage is the absence of a block for periodic regeneration of the trap of drops, dispersed impurities and endotoxins for a short time interval of less than 5 s.

Известно устройство очистки воды от дисперсных примесей дистилляцией, содержащее обогреваемый резервуар-испаритель с очищаемой водой, соединенный через паропровод с электромагнитным вентилем расхода пара, с обогреваемым высокоэффективным цилиндрическим фильтром, собранным из измерителя его сопротивления и многослойных, металлокерамических фильтропатронов, расположенных параллельно в цилиндрическом корпусе на трубной доске, блок их импульсной регенерации, обратный холодильник для конденсации очищенного пара, соединенный паропроводом с обогреваемым высокоэффективным цилиндрическим фильтром и с накопителем очищенной жидкости, сборник фильтрата примесей с патрубком и фильтром для удаления примесей из обогреваемого высокоэффективного цилиндрического фильтра после его регенерации (патент РФ №2047565, прототип).A device for purifying water from dispersed impurities by distillation is known, containing a heated evaporator tank with purified water, connected through a steam line with an electromagnetic valve for steam flow, with a heated highly efficient cylindrical filter assembled from a meter of its resistance and multilayer, cermet filter cartridges located in parallel in a cylindrical body on tube plate, their pulse regeneration unit, a reflux condenser for condensation of purified steam, connected by a steam line with a heated high-efficiency cylindrical filter and a purified liquid accumulator, an impurity filtrate collector with a pipe and a filter for removing impurities from a heated high-efficiency cylindrical filter after its regeneration (RF patent No. 2047565, prototype).

Устройство по прототипу позволяет удалять из воды дисперсные частицы и белковые фрагменты бактерий с размером более 0,005 мкм с эффективностью более 99,995% за счет ее перевода в пар и последующего пропускания через обогреваемый высокоэффективный цилиндрический фильтр. Столь мелкие частицы улавливаются за счет их диффузионного захвата и зацепления. В результате в процессе очистки собранная в накопителе вода содержит бактериальный эндотоксин с концентрацией меньше их максимально допустимого уровня для инъекционной воды 0,25 ЕЭ/мл, представляющий собой структурные компоненты бактерий, высвобождающиеся при их термическом распаде (ОФС.1.2.4.0006.15 Бактериальные эндотоксины).The device according to the prototype allows you to remove dispersed particles and protein fragments of bacteria with a size of more than 0.005 microns from water with an efficiency of more than 99.995% due to its transfer to steam and subsequent passing through a heated high-efficiency cylindrical filter. Such small particles are captured due to their diffusion capture and engagement. As a result, during the purification process, the water collected in the reservoir contains bacterial endotoxin with a concentration less than their maximum allowable level for injection water 0.25 EU / ml, which is the structural components of bacteria released during their thermal decomposition (OFS.1.2.4.0006.15 Bacterial endotoxins ).

Недостатком данного устройства является сложность конструкции блока регенерации многослойных, металлокерамических фильтропатронов, в котором для удаления фильтрата дисперсных примесей с их фильтрующей поверхности используются наборы эжекторов, сверхзвуковых сопел с отсечными электромагнитными клапанами, установленными на многослойных металлокерамических фильтропатронах, а также сложность осуществления процесса регенерации, обусловленная одновременным использованием очищенного пара и дополнительного сжатого инертного газа особой чистоты от внешнего источника.The disadvantage of this device is the complexity of the design of the regeneration unit for multilayer metal-ceramic filter cartridges, in which sets of ejectors, supersonic nozzles with cut-off electromagnetic valves installed on multilayer metal-ceramic filter cartridges are used to remove the filtrate of dispersed impurities from their filtering surface, as well as the complexity of the regeneration process due to the simultaneous using purified steam and additional compressed inert gas of high purity from an external source.

Технической проблемой, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является упрощение конструкции устройства для очистки воды от высокодисперсных примесей дистилляцией с расширением его функциональных возможностей.The technical problem to be solved by the claimed utility model is to simplify the design of a device for purifying water from highly dispersed impurities by distillation with the expansion of its functionality.

Раскрытие сущности полезной моделиDisclosure of the essence of a utility model

Техническим результатом заявляемой полезной модели является упрощение процесса регенерации обогреваемого высокоэффективного цилиндрического фильтра в устройстве для очистки воды от высокодисперсных примесей дистилляцией с расширением его функциональных возможностей за счет упрощения конструкции блока регенерации многослойных, металлокерамических фильтропатронов, что позволяет осуществлять их одновременную регенерацию с использованием только водяного пара, очищенного от высокодисперсных примесей и эндотоксинов.The technical result of the claimed utility model is to simplify the process of regeneration of a heated highly efficient cylindrical filter in a device for purifying water from highly dispersed impurities by distillation, expanding its functionality by simplifying the design of the regeneration unit for multilayer, cermet filter cartridges, which allows their simultaneous regeneration using only water vapor, purified from highly dispersed impurities and endotoxins.

Для достижения технического результата предложено устройство для очистки воды от высокодисперсных примесей дистилляцией, содержащее обогреваемый резервуар-испаритель с очищаемой водой, соединенный через паропровод с электромагнитным вентилем расхода пара, с обогреваемым высокоэффективным цилиндрическим фильтром, собранным из измерителя его сопротивления и многослойных, металлокерамических фильтропатронов, расположенных параллельно на трубной доске в цилиндрическом корпусе, блок их регенерации, обратный холодильник, соединенный паропроводом очищенного пара с обогреваемым высокоэффективным цилиндрическим фильтром и с накопителем очищенной жидкости, сборник фильтрата примесей с патрубком удаления примесей и фильтром для удаления примесей из обогреваемого высокоэффективного цилиндрического фильтра после его регенерации, при этом, блок регенерации многослойных, металлокерамических фильтропатронов включает накопитель очищенного пара, установленный между обогреваемым высокоэффективным цилиндрическим фильтром и обратным холодильником, отсечной электромагнитный клапан, расположенный на выходе из накопителя очищенного пара, соединенного через паропровод очищенного пара с обратным холодильником для конденсации очищенного пара, сбросной электромагнитный клапан, установленный на патрубке удаления примесей, и грубый фильтр, расположенный между обогреваемым высокоэффективным цилиндрическим фильтром и паропроводом с электромагнитным вентилем расхода пара, причем отношение геометрических объемов накопителя очищенного пара V_П и многослойных, металлокерамических фильтропатронов V_ф составляет V_П/V_ф>2.To achieve the technical result, a device for purifying water from highly dispersed impurities by distillation is proposed, containing a heated evaporator tank with purified water, connected through a steam line with an electromagnetic valve for steam flow, with a heated highly efficient cylindrical filter assembled from a meter of its resistance and multilayer, cermet filter cartridges located parallel to the tube sheet in a cylindrical casing, a regeneration unit, a reflux condenser connected by a purified steam line with a heated high-efficiency cylindrical filter and a purified liquid accumulator, an impurity filtrate collector with an impurity removal pipe and a filter to remove impurities from a heated high-efficiency cylindrical filter after its regeneration , at the same time, the regeneration unit for multilayer metal-ceramic filter cartridges includes a purified steam accumulator installed between a heated high-efficiency cylinder a liquid filter and a reflux condenser, a cut-off solenoid valve located at the outlet of the purified steam storage connected through a purified steam line with a reflux condenser for condensation of purified steam, a relief solenoid valve installed on the impurity removal branch pipe, and a coarse filter located between a heated high-efficiency cylindrical a filter and a steam line with an electromagnetic valve for steam consumption, and the ratio of the geometric volumes of the purified steam storage V _P and multilayer, cermet filter cartridges V _f is V _P / V _f > 2.

Кроме того, грубый фильтр изготовлен из стекловолокнистых волокон диаметром от 20 до 200 мкм с открытой пористостью более 85%.In addition, the coarse filter is made of fiberglass fibers with a diameter of 20 to 200 µm with an open porosity of more than 85%.

В результате грубый фильтр обладает относительно большой емкостью по отношению фильтрату дисперсных примесей на уровне более 500-1000 г/м².As a result, the coarse filter has a relatively large capacity in relation to the filtrate of dispersed impurities at a level of more than 500-1000 g / m ² .

В результате в заявленной полезной модели, в отличие от прототипа, исключены из блока регенерации наборы эжекторов, сверхзвуковых сопел с электромагнитными клапанами (один отсечной электромагнитный клапан, одно сверхзвуковое сопло и один эжектор на один многослойный, металлокерамический фильтропатрон), источник инертного газа особой чистоты и создан принципиально другой, упрощенный блок регенерации, включающий накопитель очищенного пара с сбросным и отсечным электромагнитными клапанами. Это позволяет упростить конструкцию блока регенерации многослойных, металлокерамических фильтропатронов и процесс их периодической регенерации, поскольку в заявленном устройстве используют только очищенный пар для удаления фильтрата примесей с поверхности многослойных, металлокерамических фильтропатронов путем их обратной отдувки импульсом очищенного пара и последующего удаления фильтрата в сборник фильтрата примесей через патрубок удаления примесей.As a result, in the claimed utility model, unlike the prototype, sets of ejectors, supersonic nozzles with solenoid valves (one shut-off solenoid valve, one supersonic nozzle and one ejector for one multilayer, sintered metal filter cartridge), a source of inert gas of special purity and a fundamentally different, simplified regeneration unit was created, which includes a purified steam accumulator with relief and shut-off solenoid valves. This makes it possible to simplify the design of the regeneration unit for multilayer metal-ceramic filter cartridges and the process of their periodic regeneration, since only purified steam is used in the claimed device to remove impurity filtrate from the surface of multilayer metal-ceramic filter cartridges by blowing them back with a pulse of purified steam and then removing the filtrate into the impurity filtrate collector through impurity removal pipe.

Установка грубого фильтра с большой емкостью накопления фильтрата дисперсных примесей между обогреваемым высокоэффективным цилиндрическим фильтром и паропроводом с электромагнитным вентилем расхода пара позволяет устранить возможность попадания сбрасываемого фильтрата накопленных примесей в паропровод с электромагнитным вентилем расхода пара и их нежелательное загрязнение.Installation of a coarse filter with a large capacity for accumulating filtrate of dispersed impurities between a heated highly efficient cylindrical filter and a steam line with a steam flow solenoid valve eliminates the possibility of the discharged filtrate of accumulated impurities entering the steam line with a steam flow solenoid valve and their undesirable contamination.

Фильтрующая структура каждого многослойного, металлокерамического фильтропатрона состоит из тонкопористого селективного мембранного слоя, нанесенного на грубопористое армирующее мембранное основание. Его регенерацию осуществляют обратным импульсным потоком очищенного пара через многослойный, металлокерамический фильтропатрон, который подается из накопителя очищенного пара путем закрытия отсечного электромагнитного клапана и открытия сбросного электромагнитного клапана при закрытом электромагнитном вентиле расхода пара из обогреваемого резервуара-испарителя с очищаемой водой. В результате фильтрат примесей сбрасывается импульсом чистого пара с фильтрующей поверхности тонкопористого селективного слоя многослойных, металлокерамических фильтропатронов и удаляется в сборник фильтрата примесей через патрубок их удаления конвективным потоком пара.The filtering structure of each multilayer, cermet filter cartridge consists of a finely porous selective membrane layer deposited on a coarsely porous reinforcing membrane base. Its regeneration is carried out by a reverse pulse flow of purified steam through a multilayer metal-ceramic filter cartridge, which is supplied from the storage of purified steam by closing the shut-off solenoid valve and opening the relief solenoid valve with a closed solenoid valve for steam flow from the heated evaporator tank with purified water. As a result, the filtrate of impurities is discharged by a pulse of pure steam from the filtering surface of a thin-porous selective layer of multilayer, metal-ceramic filter cartridges and is removed into the collector of the filtrate of impurities through a branch pipe for their removal by convective steam flow.

Анализ экспериментов с очисткой воды от высокодисперсных примесей дистилляцией и эндотоксинов показал, что эффективная регенерация многослойных, металлокерамических фильтропатронов обратным импульсным потоком очищенного пара происходит эффективно, если отношение V_П/V_Ф>2.The analysis of experiments with water purification from highly dispersed impurities by distillation and endotoxins showed that effective regeneration of multilayer, cermet filter cartridges by a reverse pulse flow of purified steam occurs effectively if the ratio V _P / V _F > 2.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

На фигуре изображена принципиальная схема заявленного устройства очистки воды от высокодисперсных примесей дистилляцией, где:The figure shows a schematic diagram of the claimed device for purifying water from highly dispersed impurities by distillation, where:

1 - обогреваемый резервуар-испаритель с очищаемой водой,1 - heated tank-evaporator with purified water,

2 – паропровод,2 - steam line,

3 - обогреваемый высокоэффективный цилиндрический фильтр,3 - heated high-efficiency cylindrical filter,

4 - многослойные, металлокерамические фильтропатроны,4 - multilayer, sintered filter cartridges,

5 - трубная доска,5 - tube plate,

6 - накопитель очищенного пара,6 - storage of purified steam,

7 - измеритель сопротивления обогреваемого высокоэффективного цилиндрического фильтра 3,7 - resistance meter for heated high-efficiency cylindrical filter 3,

8 - обратный холодильник для конденсации очищенного пара,8 - reflux condenser for condensation of purified steam,

9 - накопитель очищенной воды,9 - storage of purified water,

10 - паропровод очищенного пара,10 - steam line of purified steam,

11 - отсечной электромагнитный клапан, расположенный на выходе из накопителя очищенного пара 6,11 - shut-off solenoid valve located at the outlet of the purified steam storage 6,

12 - патрубок удаления примесей,12 - pipe for removing impurities,

13 - сбросной электромагнитный клапан, установленный на патрубке удаления примесей 12,13 - relief solenoid valve installed on the impurity removal branch pipe 12,

14 - сборник фильтрата примесей,14 - collection of impurity filtrate,

15 - электромагнитный вентиль расхода пара,15 - electromagnetic valve for steam consumption,

16- грубый фильтр,16- coarse filter,

17 - парогазовый манометр,17 - steam-gas pressure gauge,

18 - электронагреватель воды и фильтров,18 - electric heater for water and filters,

19 - фильтр для удаления примесей из обогреваемого высокоэффективного цилиндрического фильтра после его регенерации,19 - filter for removing impurities from the heated high-efficiency cylindrical filter after its regeneration,

ΔР - сопротивление обогреваемого высокоэффективного цилиндрического фильтра 3,ΔР is the resistance of the heated high-efficiency cylindrical filter 3,

U - регулируемое напряжение питания электронагревателя 18,U is the regulated supply voltage of the electric heater 18,

V_П - объем накопителя очищенного пара,V _P - the volume of the storage of purified steam,

V_ф - объем многослойных, металлокерамических фильтропатронов.V _f - the volume of multilayer, cermet filter cartridges.

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

На фигуре изображена принципиальная схема заявленного устройства для очистки воды от высокодисперсных примесей дистилляцией. Устройство содержит обогреваемый резервуар-испаритель с очищаемой водой 7, соединенный через паропровод 2 с электромагнитным вентилем расхода пара 15, с обогреваемым высокоэффективным цилиндрическим фильтром 3, собранным из измерителя его сопротивления 7 и многослойных, металлокерамических фильтропатронов 4, расположенных параллельно на трубной доске 5, обратный холодильник для конденсации очищенного пара 8, соединенный паропроводом очищенного пара 10 с накопителем очищенного пара 6 и с накопителем очищенной жидкости 9, сборник фильтрата примесей 14 с патрубком удаления примесей 12 с сбросным электромагнитным клапаном 13 для удаления фильтрата из обогреваемого высокоэффективного цилиндрического фильтра 3. Блок регенерации многослойных, металлокерамических фильтропатронов 4 включает накопитель очищенного пара 6, установленный между высокоэффективным цилиндрическим фильтром 3 и обратным холодильником для конденсации очищенного пара 8, отсечной электромагнитный клапан 11, расположенный на выходе из накопителя очищенного пара 6 и соединенный через паропровод очищенного пара 10 с обратным холодильником для конденсации очищенного пара 8, сбросной электромагнитный клапан 13, установленный на патрубке удаления примесей 12, и грубый фильтр 16, расположенный между обогреваемым высокоэффективным цилиндрическим фильтром 3 и паропроводом 2 с электромагнитным вентилем расхода пара 15. Отношение геометрических объемов накопителя V_П очищенного пара и многослойных, металлокерамических фильтропатронов V_ф составляет V_П/V_ф>2. Контроль давления пара в накопителе очищенного пара 6 осуществляется парогазовым манометром 17.The figure shows a schematic diagram of the claimed device for purifying water from highly dispersed impurities by distillation. The device contains a heated evaporator tank with purified water 7, connected through a steam line 2 with an electromagnetic steam flow valve 15, with a heated highly efficient cylindrical filter 3, assembled from a resistance meter 7 and multilayer, sintered filter cartridges 4, located in parallel on the tube plate 5, reverse refrigerator for condensation of purified steam 8, connected by a steam line of purified steam 10 with a purified steam storage 6 and with a storage of purified liquid 9, a collection of impurities filtrate 14 with an impurity removal pipe 12 with a relief solenoid valve 13 for removing filtrate from a heated high-efficiency cylindrical filter 3. Regeneration unit multilayer, sintered filter cartridges 4 includes a purified steam accumulator 6 installed between a highly efficient cylindrical filter 3 and a reflux condenser for condensation of purified steam 8, a cut-off solenoid valve 11 located on outlet from the storage of purified steam 6 and connected through a steam line of purified steam 10 with a reflux condenser for condensation of purified steam 8, a discharge solenoid valve 13 installed on the impurity removal pipe 12, and a coarse filter 16 located between a heated highly efficient cylindrical filter 3 and a steam line 2 with electromagnetic valve of steam consumption 15. The ratio of the geometric volumes of the storage V _{P of} purified steam and multilayer, sintered filter cartridges V _f is V _P / V _f > 2. The steam pressure in the purified steam accumulator 6 is controlled by a steam-gas pressure gauge 17.

Регенерация обогреваемого высокоэффективного цилиндрического фильтра 3 осуществляется обратным импульсным потоком очищенного пара из накопителя очищенного пара 6 через многослойные, металлокерамические фильтропатроны 4 и патрубок удаления примесей 12 в сборник фильтрата примесей 14 с фильтром 19 для удаления примесей из обогреваемого высокоэффективного цилиндрического фильтра после его регенерации.Regeneration of the heated high-efficiency cylindrical filter 3 is carried out by a reverse pulse flow of purified steam from the storage of purified steam 6 through multilayer sintered filter cartridges 4 and a pipe for removing impurities 12 into a collection of impurities filtrate 14 with a filter 19 to remove impurities from the heated highly efficient cylindrical filter after its regeneration.

Грубый фильтр 16 собран из стекловолокнистых волокон диаметром от 20 до 200 мкм с открытой пористостью более 85% с емкостью по отношению фильтрату дисперсных примесей на уровне более 500-1000 г/м².The coarse filter 16 is assembled from fiberglass fibers with a diameter of 20 to 200 microns with an open porosity of more than 85% with a capacity in relation to the filtrate of dispersed impurities at a level of more than 500-1000 g / m ² .

Устройство работает следующим образом. Водяной пар из резервуара-испарителя с очищаемой водой 1 при температуре от 110 до 200°С поступает через паропровод 2 с электромагнитным вентилем расхода пара 15 в обогреваемый высокоэффективный цилиндрический фильтр 3. Очистка пара от высокодисперсных примесей и бактериального эндотоксина осуществляется фильтрацией через многослойные, металлокерамические фильтропатроны 4, установленные параллельно на трубной доске 5. Их сопротивление потоку пара ΔР непрерывно контролируется измерителем сопротивления 7 обогреваемого высокоэффективного цилиндрического фильтра 3. Очищенный пар поступает последовательно в накопитель очищенного пара 6 и, далее, через отсечной электромагнитный клапан 11 по паропроводу очищенного пара 10 в обратный холодильник для конденсации очищенного пара 8, из которого сконденсированные пары собираются в накопителе очищенной жидкости 9. Давление пара Р в накопителе очищенного пара 6 измеряется парогазовым манометром 17 и регулируется температурой нагрева воды в обогреваемом резервуаре-испарителе с очищаемом водой 7, путем варьирования напряжения U электронагревателя воды и фильтров 18.The device works as follows. Water vapor from the evaporator tank with purified water 1 at a temperature of 110 to 200 ° C enters through a steam line 2 with an electromagnetic steam flow valve 15 into a heated highly efficient cylindrical filter 3. Steam is purified from highly dispersed impurities and bacterial endotoxin by filtration through multilayer metal-ceramic filter cartridges 4, installed in parallel on the tube plate 5. Their resistance to steam flow ΔР is continuously monitored by a resistance meter 7 of a heated high-efficiency cylindrical filter 3. Purified steam enters in series into a purified steam storage 6 and then through a shut-off solenoid valve 11 through a purified steam 10 steam line into the return refrigerator for condensation of purified steam 8, from which condensed vapors are collected in the storage of purified liquid 9. The vapor pressure P in the storage of purified steam 6 is measured by a steam-gas pressure gauge 17 and is regulated by the temperature of heating the water in the heating the tank-evaporator with purified water 7, by varying the voltage U of the electric water heater and filters 18.

Многослойные, металлокерамические фильтропатроны 4 изготовлены из нержавеющей стали, никеля, оксидов алюминия и кремния по технологии автора (патенты РФ №2044090 и №20708873). Характеризуются многослойной мембранной структурой, состоящей из тонкопористого селективного слоя, нанесенного на грубопористое армирующее основание. Многослойные, металлокерамические фильтропатроны 4 обеспечивают высокоэффективную очистку потока пара от высокодисперсных примесей размером более 0,005 мкм с эффективностью Е>99,995%. Для устранения конденсации очищаемых паров многослойные, металлокерамические фильтропатроны 4 нагревают до температуры, превышающей температуру пара в обогреваемом резервуаре-испарителе 7 и паропроводе 2 на 10-50°С с помощью электронагревателя воды и фильтров 18.Multilayer metal-ceramic filter cartridges 4 are made of stainless steel, nickel, aluminum and silicon oxides according to the author's technology (RF patents No. 2044090 and No. 20708873). They are characterized by a multilayer membrane structure consisting of a finely porous selective layer deposited on a coarsely porous reinforcing base. Multilayer metal-ceramic filter cartridges 4 provide highly efficient cleaning of the steam flow from highly dispersed impurities with a size of more than 0.005 microns with an efficiency of E> 99.995%. To eliminate condensation of the vapors to be purified, multilayer metal-ceramic filter cartridges 4 are heated to a temperature exceeding the temperature of the steam in the heated evaporator tank 7 and the steam line 2 by 10-50 ° C using an electric water heater and filters 18.

В процессе очистки и накопления высокодисперсных примесей на фильтрующей поверхности тонкопористого селективного слоя многослойных, металлокерамических фильтропатронов 4 возрастает их сопротивление потоку пара ΔР. При существенном увеличении величины ΔР от измерителя сопротивления 7 обогреваемого высокоэффективного цилиндрического фильтра 3, поступает команда на закрытие отсечного электромагнитного клапана 11, который перекрывает поступление пара в обратный холодильник для конденсации паров очищенной воды 8, и на закрытие электромагнитного вентиля расхода пара 15 для перекрывания паропровода 2. Далее, открывается сбросной электромагнитный клапан 13 и осуществляется сброс давления пара через патрубок удаления примесей 12 в сборник фильтрата примесей 14 с фильтром 19. В результате из накопителя очищенного пара 6 подается обратный импульсный поток очищенного пара, который сбрасывает накопленный осадок высокодисперсных примесей с фильтрующей поверхности многослойных, металлокерамических фильтропатронов 4. Примеси конвективным потоком пара удаляются через патрубок удаления примесей 12 в сборник фильтрата примесей 14.In the process of cleaning and accumulation of highly dispersed impurities on the filtering surface of a finely porous selective layer of multilayer, sintered metal filter cartridges 4, their resistance to steam flow ΔР increases. With a significant increase in the value of ΔР from the resistance meter 7 of the heated highly efficient cylindrical filter 3, a command is sent to close the shut-off solenoid valve 11, which blocks the flow of steam into the reflux condenser for condensation of purified water vapors 8, and to close the solenoid valve of the steam flow rate 15 to shut off the steam line 2 Further, the relief solenoid valve 13 opens and the vapor pressure is released through the impurity removal pipe 12 into the impurity filtrate collector 14 with the filter 19. As a result, a reverse pulse stream of purified steam is supplied from the purified steam storage 6, which discharges the accumulated sediment of highly dispersed impurities from the filtering surface multilayer, metal-ceramic filter cartridges 4. Impurities are removed by a convective steam flow through the impurity removal branch pipe 12 into the impurity filtrate collector 14.

Время регенерации многослойных, металлокерамических фильтропатронов 4 не превышает 3-5 секунд. Давление пара в накопителе очищенного пара 6 перед регенерацией, контролируемое парогазовым манометром 17, должно быть в 2-2,5 раза меньше давления механического разрушения многослойных, металлокерамических фильтропатронов 4, составляющего (6-8)×10⁵ Па.The regeneration time of multilayer metal-ceramic filter cartridges 4 does not exceed 3-5 seconds. The steam pressure in the purified steam accumulator 6 before regeneration, controlled by the steam-gas pressure gauge 17, should be 2-2.5 times less than the pressure of mechanical destruction of multilayer, cermet filter cartridges 4, which is (6-8) × 10 ⁵ Pa.

Отношение геометрических объемов накопителя очищенного пара 6 и регенерируемых многослойных, металлокерамических фильтропатронов 4 составляет V_П/V_ф>2. Величина V_ф=πV_1ф, где n - количество многослойных, металлокерамических фильтропатронов 4, а V_1ф -геометрический объем одного многослойного, металлокерамического фильтропатрона.The ratio of the geometric volumes of the purified steam accumulator 6 and the regenerated multilayer, cermet filter cartridges 4 is V _P / V _f > 2. The value V _f = πV _1F, where n - the number of multilayer sintered filter cartridges 4 and the volume V _1F -geometric one laminated, cemented filter cartridges.

Экспериментально было показано, что при V_П/V_ф<2 регенерация многослойных, металлокерамических фильтропатронов 4 от накопленного фильтрата высокодисперсных примесей и бактериального эндотоксина импульсным потоком очищенного пара происходит недостаточно эффективно, вследствие малых значений его объемного расхода и скорости удаления фильтрата высокодисперсных примесей потоком очищенного пара.It was experimentally shown that at V _P / V _f <2, the regeneration of multilayer, cermet filter cartridges 4 from the accumulated filtrate of highly dispersed impurities and bacterial endotoxin by a pulsed stream of purified steam is not efficient enough due to low values of its volumetric flow rate and the rate of removal of the filtrate of highly dispersed impurities with a stream of purified steam. ...

Установка грубого фильтра 16 с большой емкостью высокодисперсных примесей позволяет устранить недопустимое попадание их сбрасываемого фильтрата в паропровод 2 и электромагнитный вентиль расхода пара 15.Installing a coarse filter 16 with a large capacity of highly dispersed impurities eliminates the unacceptable ingress of their discharged filtrate into the steam line 2 and the electromagnetic valve for steam flow 15.

Полное время регенерации и возобновления процесса очистки воды составляет менее 5 с. Для этого сбросной электромагнитный клапан 13 закрывается, а электромагнитный вентиль расхода пара 15 и отсечной электромагнитный клапан 11 открываются.The total time for regeneration and renewal of the water purification process is less than 5 s. For this, the relief solenoid valve 13 is closed, and the steam flow solenoid valve 15 and the shut-off solenoid valve 11 are opened.

В результате в заявленной полезной модели, в отличие от прототипа, исключены из блока регенерации наборы эжекторов, сверхзвуковых сопел с отсечными электромагнитными клапанами (один отсечной электромагнитный клапан, одно сверхзвуковое сопло и один эжектор на один многослойный, металлокерамический фильтропатрон по прототипу), источник инертного сжатого газа особой чистоты и создан принципиально другой блок регенерации многослойных, металлокерамических фильтропатронов 4. Это позволяет упростить его конструкцию путем отказа от использования инертного газа особой чистоты, наборов эжекторов и сверхзвуковых сопел с отсечными электромагнитными клапанами, поскольку в заявленном устройстве используется только очищенный пар для удаления фильтрата примесей с поверхности многослойных, металлокерамических фильтропатронов 4 путем их обратной отдувки импульсом очищенного пара из накопителя очищенного пара 6 и последующего удаления высокодисперсных примесей в сборник фильтрата примесей 14 через патрубок удаления примесей 12.As a result, in the claimed utility model, unlike the prototype, sets of ejectors, supersonic nozzles with shut-off solenoid valves (one shut-off solenoid valve, one supersonic nozzle and one ejector per one multilayer, cermet filter cartridge according to the prototype), a source of inert compressed gas of special purity and a fundamentally different regeneration unit for multilayer, cermet filter cartridges 4 was created. This makes it possible to simplify its design by refusing to use an inert gas of special purity, sets of ejectors and supersonic nozzles with shut-off solenoid valves, since the claimed device uses only purified steam to remove the filtrate impurities from the surface of multilayer, cermet filter cartridges 4 by blowing them back with a pulse of purified steam from the accumulator of purified steam 6 and then removing highly dispersed impurities into the collection of impurities filtrate 14 through the nozzle removal of impurities 12.

В результате достигается технический результат заявляемой полезной модели.As a result, the technical result of the claimed utility model is achieved.

Пример.Example.

Осуществлялась очистка водопроводной воды от высокодисперсных примесей путем ее испарения в обогреваемом резервуаре-испарителе с очищаемой водой 1 при температуре около 135-145°С с последующей очисткой паров воды от эндотоксина и высокодисперсных примесей с размером частиц d>0,005 мкм с помощью обогреваемого высокоэффективного цилиндрического фильтра 3 с многослойными, металлокерамическими фильтропатронами 4. Абсолютное давление пара в накопителе очищенного пара 6 не превышало 3,5 атм.Purification of tap water from highly dispersed impurities was carried out by evaporation in a heated evaporator tank with purified water 1 at a temperature of about 135-145 ° C, followed by purification of water vapor from endotoxin and highly dispersed impurities with a particle size of d> 0.005 μm using a heated highly efficient cylindrical filter 3 with multilayer, sintered metal filter cartridges 4. The absolute vapor pressure in the purified steam accumulator 6 did not exceed 3.5 atm.

В качестве обогреваемого резервуара-испарителя с очищаемой водой 1 использовался модифицированный медицинский аквадистиллятор «ДЭ-4».A modified medical water distiller "DE-4" was used as a heated tank-evaporator with purified water 1.

Многослойные, металлокерамические фильтропатроны 4 были изготовлены из неражавеющей стали, никеля, оксидов алюминия и кремния (патенты автора РФ №2044090 и 20708873). Их эффективность фильтрации составляла более 99,995% по высокодисперсным примесям с размером частиц более 0,005 мкм. Обратный холодильник для конденсации очищенного пара 8 был выполнен с термостатированием водопроводной водой. Сопротивление ΔР измерялось манометром «ОМ6».Multilayer metal-ceramic filter cartridges 4 were made of non-rusting steel, nickel, aluminum and silicon oxides (patents of the author of the Russian Federation No. 2044090 and 20708873). Their filtration efficiency was more than 99.995% for highly dispersed impurities with a particle size of more than 0.005 microns. A reflux condenser for condensation of purified steam 8 was made with thermostatting with tap water. Resistance ΔР was measured with an OM6 manometer.

Количество многослойных, металлокерамических фильтропатронов 4 цилиндрической формы составляло n=3, их наружный диаметр D=4 см, а длина L=10 см. Объем одного многослойного, металлокерамического фильтропатрона V_1ф=πD²L/4=126 см³. Объем V_ф≈384 см³. Их геометрическая площадь фильтрующей поверхности составляла 375 см². Обогреваемые элементы конструкции, отсечной электромагнитный клапан 11, сбросной электромагнитный клапан 13 и электромагнитный вентиль расхода пара 15 были выполнены из нержавеющей стали 12Х18Н9Т. Отношение геометрических объемов накопителя очищенного пара 6 и многослойных, металлокерамических фильтропатронов 4 составляло V_П/V_ф≈6. Объем сборника фильтрата примесей 14 составлял 3 литра. Грубый фильтр 16 собран из стекловолокнистых волокон диаметром от 20 до 200 мкм с открытой пористостью более 85% с емкостью по отношению фильтрату дисперсных примесей на уровне более 500-1000 г/м².Number multilayer sintered filter cartridges 4 of cylindrical shape is n = 3, the outer diameter of D = 4 cm and a length L = 10 cm. The volume of one laminated, cemented filter cartridges _1F V = πD ² L / 4 = 126 cm ^3. Volume V _ph ≈384 cm ³ . Their geometric filtering surface area was 375 cm ² . The heated elements of the structure, the shut-off solenoid valve 11, the relief solenoid valve 13 and the solenoid valve for the steam flow rate 15 were made of stainless steel 12X18H9T. The ratio of the geometric volumes of the storage of purified steam 6 and multilayer, cermet filter cartridges 4 was V _P / V _f ≈6. The volume of the collection of impurities filtrate 14 was 3 liters. The coarse filter 16 is assembled from fiberglass fibers with a diameter of 20 to 200 microns with an open porosity of more than 85% with a capacity in relation to the filtrate of dispersed impurities at a level of more than 500-1000 g / m ² .

Первоначальный перепад давления ΔР обогреваемого высокоэффективного цилиндрического фильтра 3 не превышал 3500 Па при нормальном расходе водяного пара ≈10-13 л/с с производительность более 20 литров очищенной воды в час. В процессе очистки паров на поверхности многослойных, металлокерамических фильтропатронов 4 накапливался фильтрат высокодисперсных примесей и возрастало их сопротивление. При ΔР=(2,5-3)×10⁴ Па по команде с измерителя сопротивления 7 обогреваемого высокоэффективного цилиндрического фильтра 3, осуществлялась периодическая регенерация многослойных, металлокерамических фильтропатронов 4 обратным потоком очищенного пара путем одновременного закрытия отсечного электромагнитного клапана 11 и открытия сбросного электромагнитного клапана 13 с перекрыванием паропровода 2 с помощью электромагнитного вентиля расхода пара 15.The initial pressure drop ΔP of the heated highly efficient cylindrical filter 3 did not exceed 3500 Pa at a normal steam flow rate of ≈10-13 l / s with a capacity of more than 20 liters of purified water per hour. In the process of purification of vapors on the surface of multilayer, cermet filter cartridges 4, a filtrate of highly dispersed impurities accumulated and their resistance increased. At ΔР = (2.5-3) × 10 ⁴ Pa, on command from the resistance meter 7 of the heated highly efficient cylindrical filter 3, periodic regeneration of multilayer, sintered metal filter cartridges 4 was carried out by the reverse flow of purified steam by simultaneously closing the cutoff solenoid valve 11 and opening the relief solenoid valve 13 with shutting off the steam line 2 by means of a steam flow solenoid valve 15.

Давление пара и плотность очищенного пара в накопителе очищенного пара 6 составляло около 3,5×10⁵ Па и 1,7 г/см³ при температуре резервуара-испарителя 7 около 135-145°С.The vapor pressure and density of the purified vapor in the purified vapor storage device 6 were about 3.5 × 10 ⁵ Pa and 1.7 g / cm ³ at a temperature of the evaporator tank 7 of about 135-145 ° C.

Время регенерации многослойных, металлокерамических фильтропатронов 4 было менее 3-4 с, а расход водяного пара с первоначальной плотностью около 1.5 г/литр из накопителя очищенного пара 6 не превышал 2,5 литра. В результате их сопротивление существенно уменьшалось и величина ΔР<4000 Па. После регенерации сбросной электромагнитный клапан 13 закрывался, а электромагнитные вентиль расхода пара 15 и отсечной электромагнитный клапан 11 открывались для осуществления процесса очистки воды.The regeneration time of multilayer metal-ceramic filter cartridges 4 was less than 3-4 s, and the consumption of water vapor with an initial density of about 1.5 g / liter from the storage of purified steam 6 did not exceed 2.5 liters. As a result, their resistance significantly decreased and the value of ΔР <4000 Pa. After regeneration, the discharge solenoid valve 13 was closed, and the steam flow solenoid valve 15 and the cut-off solenoid valve 11 were opened to carry out the water purification process.

В процессе очистки водопроводной воды было показано, что в накопителе очищенной воды 9 собранная вода соответствует медицинским требованиям для инъекционной воды и содержание эндотоксина в образце составило менее 0,08 ЕДэ/мл при максимально допустимом уровне эндотоксина для инъекционной воды не более 0,25 ЕДэ/мл (ОФС.1.2.4.0006.15 Бактериальные эндотоксины). Анализ осуществлялся в НИИ физико-химической медицины.In the process of purifying tap water, it was shown that the collected water in the purified water storage tank 9 meets the medical requirements for injection water and the endotoxin content in the sample was less than 0.08 U / ml, with the maximum permissible level of endotoxin for injection water not exceeding 0.25 U / ml (OFS.1.2.4.0006.15 Bacterial endotoxins). The analysis was carried out at the Research Institute of Physical and Chemical Medicine.

Таким образом, в заявляемой полезной модели обеспечивается непрерывный процесс парогазовой очистки жидкости с периодической регенерацией многослойных, металлокерамических фильтропатронов 4 за временной интервал менее 5 секунд с использованием упрощенной по сравнению с прототипом конструкции блока их регенерации без использования инертного газа особой чистоты от внешнего источника, наборов эжекторов и сверхзвуковых сопел с отсечными электромагнитными клапанами.Thus, in the claimed utility model, a continuous process of steam-gas purification of a liquid is provided with periodic regeneration of multilayer, cermet filter cartridges 4 for a time interval of less than 5 seconds using a simplified design of their regeneration unit compared to the prototype, without the use of an inert gas of special purity from an external source, sets of ejectors and supersonic nozzles with shut-off solenoid valves.

Claims

1. A device for water purification from highly dispersed impurities by distillation, containing a heated evaporator tank with purified water, connected through a steam line with an electromagnetic valve for steam flow, with a heated highly efficient cylindrical filter assembled from a meter of its resistance and multilayer, cermet filter cartridges located in parallel on the pipe a board in a cylindrical body, a unit for their regeneration, a reflux condenser connected by a purified steam line with a heated high-efficiency cylindrical filter and a purified liquid accumulator, an impurity filtrate collector with an impurity removal pipe and a filter for removing impurities from a heated high-efficiency cylindrical filter after its regeneration, characterized by that the regeneration unit of multilayer, sintered filter cartridges includes a purified steam accumulator installed between a heated high-efficiency cylindrical filter and a return cooler a shut-off solenoid valve located at the outlet of the purified steam accumulator connected through a purified steam line with a reflux condenser for condensation of purified steam, a relief solenoid valve installed on the impurity removal branch pipe, and a coarse filter located between a heated high-efficiency cylindrical filter and a steam line with an electromagnetic valve for steam consumption, and the ratio of the geometric volumes of the purified steam storage V _P and multilayer, sintered filter cartridges V _f is V _P / V _f > 2.

2. A device according to claim 1, characterized in that the coarse filter is made of fiberglass fibers with a diameter of 20 to 200 microns with an open porosity of more than 85%.