SK281918B6 - Odparovač pracujúci na základe princípu padajúceho filmu - Google Patents

Abstract

Odparovač pracujúci na princípe padajúcej vrstvy, obsahujúci plášť (1) a v ňom umiestnený systém (2) odparovacích trubiek, čím je kvapalina, ktorá sa má koncentrovať, privádzaná na vonkajší povrch odparovacieho trubkového systému (2) a para je vedená tak, že prúdi vnútri trubiek odparovacieho trubkového systému (2). Podľa vynálezu je odparovací trubkový systém (2) vytvorený z odparovacích elementov a každý odparovací element je vytvorený z odparovacích trubiek (9) v podstate na rovnakej úrovni. Horné konce trubiek sú pripojené k spoločnej zbieracej komore (8), respektíve dolné konce k spoločnej zbieracej komore (10) takým spôsobom, že spojenie medzi zbieracími komorami (8, 10) je cez každú trubku (9) medzi nimi, na základe čoho zbieracie komory (8) horného konca odparovacích elementov sú prepojené cez hornú spojovaciu komoru (12), respektíve zbieracie komory (10) dolného konca odparovacích elementov sú prepojené cez spojovaciu komoru (13).ŕ

Description

SK 281918 Β6

Oblasť techniky

Tento vynález sa týka odpaľovača pracujúceho na princípe padajúcej vrstvy, ktorý obsahuje plášť a systém v ňom umiestnených odpaľovacích rúrok, elementy na privádzanie činidla, ktoré má byť odparované na odpaľovacích rúrkach takým spôsobom, že prúdi smerom dolu pozdĺž odpaľovacích rúrok a vytvára vrstvu na ich vonkajšom povrchu, a ohrievanie vstupných a výstupných kanálikov pary pripojených k vnútornej časti odpaľovacích rúrok.

Doterajší stav techniky

Odparovače pracujúce na princípe padajúcej vrstvy sa už dlhšie používajú na koncentrovanie kvapalín. V týchto odpaľovačoch môže prúdiť kvapalina ako vrstva všeobecne pozdĺž vnútorného povrchu ohrievacích rúrok a vonkajší povrch rúrok je ohrievaný parou, na základe čoho teplo pary spôsobuje odparovanie vody z kvapaliny, ktorá sa koncentruje a prúdi ako para do zbernej komory a ďalej vo forme pary prúdi von zo zbernej komory. Analogicky tomu, koncentrovaná kvapalina prúdi pozdĺž rúrok dolu do zbernej komory a von z tejto komory cez samostatný kanálik. Para použitá na ohrievanie aspoň čiastočne kondenzuje do vody a odteká ako kondenzát cez samostatný kanálik. Zostatková para znovu oddelene prúdi cez samostatný výstupný kanálik pre paru.

V známych riešeniach je zariadenie typicky realizované takým spôsobom, že rúrky vytvárajúce ohrievaný povrch sú svojimi koncami upevnené medzi takzv. rúrkovými taniermi. Rúrkové taniere majú otvory pre konce rúrok a vytvárajú prepážkové steny medzi privádzacou komorou pre koncentrovanie kvapaliny, komorou pre paru, a zbernou komorou pre koncentrovanú kvapalinu. Takéto riešenie je známe napríklad z fínskeho patentu č. 71 067.

Z fínskeho patentu č. 76 699 je opäť známe riešenie, podľa ktorého sú odparovacie rúrky vytvorené z dvoch rúrok, jedna v rámci druhej, takým spôsobom, že homý koniec vonkajšej rúrky je uzavretý a para prechádza pozdĺž povrchu medzi rúrkami a vracia sa cez vnútornú rúrku. Na druhej strane, pre dosiahnutie koncentrovania je kvapalina privádzaná zvonku rúrok. Podľa tohto riešenia je pre rúrky požadovaný tiež tlakovo odolný rúrkový tanier, a pretože tieto rúrky sú jedna v rámci druhej, musí byť dimenzovanie a inštalácia veľmi presná.

Ak sa usilujeme o vysoko suchý obsah, potom problém tohto riešenia je v tom, že horúca para musí byť použitá na zabezpečenie dostatočnej teploty, na základe ktorej vonkajší plášť odpaľovača je vystavený vysokému tlaku pary. Z tohto dôvodu musí byť plášť vyrobený z hrubého materiálu a celá štruktúra odparovača musí byť veľmi pevná, čo znamená vyššie výrobné náklady. Ďalej podľa riešenia tekutina prechádza cez rúrky zbierajúc špinu na vnútornom povrchu rúrok, čo spôsobuje stratu ako kusov, tak i blokov rúrok, takže rúrky nemôžu byť dostatočne čistené obvyklým spôsobom viacnásobného premytia kvapalinou. Čoho výsledkom je zníženie odpaľovacej kapacity zariadenia. Navyše, výroba rúrkových tanierov podľa známych riešení vyžaduje veľkú presnosť a ich výrobné náklady sú vysoké.

Podstata vynálezu

Predmetom tohto vynálezu je poskytnutie odparovača, pomocou ktorého sú uvedené nedostatky odstránené a ktorý je jednoduchý na výrobu a tiež na čistenie, ak je potrebné.

Odparovač pracuje na princípe padajúcej vrstvy a obsahuje plášť, v ktorom je umiestnený systém odpaľovacích rúrok. Tento je zložený z vertikálnych odpaľovacích rúrok, elementov na prívod činidla, ktoré má byť odparované na odpaľovacích rúrkach tak, že prúdi dolu pozdĺž odpaľovacích rúrok a vytvára vrstvu na ich vonkajšom povrchu. Vstupné a výstupné kanáliky ohrievanej pary sú pripojené k vnútornej časti odpaľovacích rúrok.

Podstatou navrhovaného odparovača je, že odpaľovací rúrkový systém je tvorený množstvom paralelných odpaľovacích elementov a každý odpaľovací element obsahuje množstvo paralelných odpaľovacích rúrok, vzdialených jedna od druhej. Odparovacie rúrky odpaľovacieho elementu sú pritom vzájomne prepojené na ich hornom a dolnom konci so zbernými komorami a vstupné a výstupné kanáliky na ohrievanú paru sú spojené so zbernými komorami.

Vo výhodnom uskutočnení sú na každom konci rúrkového systému spojovacie komory, pričom zberné komory každého odpaľovacieho elementu sú spojené so spojovacími komorami na rovnakých koncoch a vstupné a výstupné kanáliky na ohrievanú paru sú spojené so spojovacími komorami.

V ďalšom výhodnom uskutočnení je vstupný kanálik pary spojený so spojovacou komorou na hornom konci odpaľovacieho rúrkového systému na privádzanie pary cez odpaľovacie rúrky zhora smerom dolu. Výstupný kanálik na kondenzát je pripojený k dolnej časti spojovacej komory na dolnom konci odpaľovacieho rúrkového systému na vypúšťanie kondenzátu vyrobeného z pary, pričom výstupný kanálik pary je spojený s hornou časťou na odvod nekondenzovanej pary.

Výhodné je tiež, keď je vstupný kanálik pary spojený so spojovacou komorou na dolnom konci odpaľovacieho rúrkového systému na prívod pary cez odpaľovacie rúrky zdola nahor, pričom výstupný kanálik na kondenzát je spojený s dolnou časťou spojovacej komory na dolnom konci odpaľovacieho rúrkového systému na vypúšťanie kondenzátu vyrobeného z pary. Výstupný kanálik pary na odvod nekondenzovanej pary je spojený so spojovacou komorou na hornom konci odpaľovacieho rúrkového systému.

Výhodné je tiež, keď odpaľovací rúrkový systém z odpaľovacích elementov je vytvorený na zavesenie z jeho horného konca a zabezpečený držiakmi, upevnenými v plášti.

Zberné komory na hornom konci odpaľovacích elementov pritom môžu mať takú dĺžku, že ich konce sa rozširujú na držiaky priečne k plášťu na podopretie odpaľovacieho rúrkového systému pomocou zberných komôr.

Výhodou odparovača podľa daného vynálezu je to, že je ľahký a jednoduchý na výrobu, pretože je vytvorený z množstva paralelných odpaľovacích elementov vyrobených rovnakým spôsobom. Keďže elementy môžu byť upevnené iba na jednom konci, nemôže byť vyrovnané žiadne vzniknuté tepelne preťaženie, aj keď ohrievaný povrch rúrok a plášťa boli vyrobené z rozdielnych materiálov. Ďalej, rúrkový systém odparovala podľa vynálezu nie je ľahko blokovaný, pretože cez odparovacie rúrky prechádza iba para a kondenzovaná voda. Navyše, štruktúra podľa vynálezu môže byť vyrobená relatívne ľahko, pretože iba tie odparovacie elementy, ktoré obsahujú paru, môžu byť zaťažené vysokým tlakom. Hrúbka stien odpaľovacích rúrok týchto elementov môže byť zvolená podľa požadovaného spôsobu bez ovplyvnenia hrúbkou zostatkovej časti odparovača, napríklad plášťa. Navyše, ohrievací povrch odparovača podľa vynálezu sa ľahko čistí, ak je to potrebné, pretože možná špina z tekutiny alebo nejakej inej kvapaliny, uzatvárajúca

SK 281918 Β6 ohrievacie povrchy, sa usadzuje na vonkajšom povrchu odpaľovacích rúrok a odparovač môže byť teda čistený všeobecne známym spôsobom rozpustením alebo napríklad prostredníctvom tlakového premývača alebo nejakým iným podobným zariadením bez toho, aby rúrkový systém bol prepláchnutý vnútri.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Daný vynález bude opísaný podrobnejšie podľa priložených výkresov, na ktorých:

obr. 1 - schematicky znázorňuje odparovač podľa daného vynálezu, v časti paralelnej s odpaľovacími elementárni, obr. 2 - znázorňuje odparovač podľa daného vynálezu, v časti pretínajúcej odpaľovacie elementy, obr. 3a a 3b - schematicky znázorňujú bočný pohľad a pohľad zvrchu na odparovací element podľa daného vynálezu a obr. 4 - schematicky znázorňuje pohľad na prevedenie odpaľovača zvrchu podľa daného vynálezu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Obr. 1 a 2 schematicky znázorňujú odparovač podľa daného vynálezu v časti paralelnej s odparovacími elementárni, na jednej strane, a v časti pretínajúcej tieto odpaľovacie elementy, na strane druhej. Odparovač zahrnuje plášť 1 obsahujúci systém 2 odpaľovacích rúrok, vytvorený z odpaľovacích elementov podobných tým, aké sú neskôr schematicky zobrazené na obr. 3. Kvapalina, ktorá sa má stať koncentrovanou, v tomto prípade ropa, je privádzaná cez prípojku 3 ústiacu do dna plášťa. Tekutina vyteká zo dna odpaľovača cez vonkajšiu prípojku 4 a časť tejto tekutiny je pumpovaná prostredníctvom schematicky znázornenej pumpy 5 cez cirkulačnú rúrku 6 do distribučnej nádrže 7, ktorá je nad odpaľovacím trubkovým systémom 2, a z nádrže prúdi v podstate rovno na zbieracie komory 8 odpaľovacích elementov a odtiaľ ďalej pozdĺž povrchu jednotlivých odparovacích rúrok 9 smerom dolu. Použitie vynálezu nie je v žiadnom obmedzené na ropu, ale vynález môže byť použitý tiež na odparovanie iných kvapalín. V dolnom konci odparovacej komory 9 prúdi koncentrovaná ropa pozdĺž povrchu zbieracích komôr 10 dolného konca a čiastočne padá do tekutiny v dolnej časti plášťa 1 a zmiešava sa tu. Na uskutočnenie odparovania sa para vedie cez odpaľovacie rúrky 9 a je privádzaná cez vstupný kanálik 11 v hornej časti odpaľovacieho rúrkového systému 2. Odtiaľ po prvýkrát vstupuje para do spojovacej komory 12, ktorá je pripojená k hornej zbieracej komore 8 z odpaľovacích elementov, takže para je rozvádzaná cez tieto elementy rovno do zbieracích rúrok 9. Zodpovedajúco tomu, zostatková časť pary a kondenzát sú zbierané potom, ako prejdú cez odparovacie rúrky 9 v zbieracích komorách 10 dolného konca odpaľovacích elementov, tieto zbieracie komory sú pripojená k dolnej spojovacej komore 13. Z dolnej časti dolnej spojovacej komory 13 začína výstupný kanálik 14 pre kondenzát, cez ktorý kondenzát vyteká a tak isto z hornej časti spojovacej komory 13 začína výstupný kanálik 15 pary, cez ktorý vychádza zostatková ohrievaná para. Voda vytekajúca z ropy pod vplyvom ohrievania vychádza ako para cez vonkajšiu prípojku 16 v homom konci plášťa 1, a tak isto, koncentrovaná tekutina vyteká cez schematicky znázornený rozvádzači kanálik 17. Vnútri odpaľovača z prednej strany vonkajšej prípojky 16, je ďalší rozptyľovací separátor 18 vytvorený z lamelámych plechov zobrazených na obr. 4, a týmto spôsobom kvapky vody alebo tekutiny, ktoré môžu obsahovať vychádzajúcu paru, narážajú na lamely a prúdia pozdĺž nich dolu. Rozptyľujúci separátor je namontovaný tak, aby sa uzatváral na každej strane uzatváracím puzdrom 19 tak, že všetka vychádzajúca para musí prúdiť cez rozptyľovací separátor. V tomto odparovači môžu byť použité aj iné známe rozptyľovacie štruktúry.

Obr. 3a a 3b schematicky zobrazujú odparovací element 2a odparovača podľa daného vynálezu ako z bočného, tak aj z vrchného pohľadu. Odparovací element 2a zahrnuje hornú zbieraciu komoru 8, odpaľovacie rúrky 9 a dolnú zbieraciu komoru 10. Jednotlivý odparovací element 2a, ako je zobrazená na obr. 3b, je prednostne plochý rovinný odparovací element vytvorený z paralelných odpaľovacích rúrok vzdialených jedna od druhej, pričom každá rúrka 9 je pripojená k zbieracím komorám 8 a 10, takže medzi zbieracou komorou 8 a 10 existuje spojenie cez každú odpaľovaciu rúrku. Odpaľovacie rúrky 9 môžu byť upevnené k zbieracej komore 8 a 10 napríklad zvarom alebo nejakým iným vhodným upevňovacím spôsobom. Zbieracie komory 8 a 10 sú prednostne trúbkovité, čo umožňuje ľahko zabezpečiť tlakovú odolnosť. Keďže odpaľovacie elementy 2a odolávajú vysokému tlaku, vysokej teplote pary a následne veľké tlaky môžu byť použité na odparovanie bez toho, aby celý odparovač bol odolný proti vysokému tlaku. Potom štruktúra celého odparovača môže byť urobená relatívne ľahko a do tej časti sú výrobné náklady nižšie ako tie, ktoré uvádzajú známe riešenia. Analogicky, na výrobu odpaľovacích elementov 2a sa nepožadujú drahé presne strojom vyrobené rúrkové taniere, a tieto elementy môžu byť zostavené ľahko z trúbkovitých častí.

Odparovač podľa daného vynálezu je jednoduchý na zostavenie a jeho odpaľovacie elementy 2a sa dajú ľahko vyrobiť, keďže počet odpaľovacích elementov 2a a počet odpaľovacích rúrok v jednom elemente môže byť zvolený podľa potreby. Keďže para prechádza vnútri odpaľovacích rúrok 9, tieto nie sú blokované vplyvom roztoku, ktorý sa koncentruje, napríklad tekutinou. Navyše, vonkajšie povrchy odpaľovacích rúrok 9 sa dajú ľahko čistiť všeobecne známym spôsobom rozpustením alebo napríklad prostredníctvom tlakového premývača alebo nejakého iného podobného zariadenia, ak je to potrebné, pretože praxi sú medzi rúrkami štrbiny, ktoré takto umožňujú prístup ku všetkým povrchom.

Obr. 4 schematicky zobrazuje pohľad zvrchu na jedno prevedenie odparovača podľa daného vynálezu. Tento obrázok je znázornením toho, ako je odparovací rúrkový systém 2 vytvorený pomocou paralelného umiestnenia odpaľovacích elementov 2a tak, aby vytvárali napríklad štruktúru pretínajúcich sa častí. Odparovací rúrkový systém 2 je visutý smerom k plášťu 1 odparovača pomocou použitia zbieracích komôr 8 pri homom konci elementov 2a na zabezpečenie rúrkového systému v držiakoch 20 upevnených v plášti 1. Na tento účel je dĺžka zbieracích komôr 8 dimenzovaná tak, že oba konce sa rozširujú zvonku okrajových odpaľovacích rúrok 9 odparovacích elementov 2a, a teda na držiakoch 20. Zodpovedajúco tomu, horná spojovacia komora 12 je zabezpečená pomocou jedného z držiakov 20. V tomto prevedení je dolná spojovacia komora 13 primontovaná pri jednom konci dolnej zbieracej komory 10, zatiaľ čo podľa prevedenia na obr. 1 bola primontovaná v strednej časti zbieracej komory 10. Umiestnenie zbieracej komory 12 môže byť teda zvolené na základe požadovaného spôsobu, ktoré však v zásade nie je dôležité pre prevádzku odparovača. Rovnaké referenčné čísla ako na obr. 4 sú použité pre rovnaké časti na predchádzajúcich obrázkoch, a preto nie sú vysvetlené podrobnejšie.

SK 281918 Β6

V uvedenej špecifikácii a na výkresoch bol vynález uvedený iba formou príkladov, ktoré nie sú jeho obmedzením. Odpaľovacie elementy môžu byť zoskupené rôznymi spôsobmi na základe použitého tlaku a dimenzovania pre každú potrebu jednotlivo. Okrem toho, že zbieracie komory 8 a 10 môžu byť rúrkovité, môžu mať aj iný tvar. Spojovacie komory 12 a 13 môžu byť pripojené k spojovacej komore 8 a 10 rôznymi spôsobmi, buď ku koncom alebo ku stredu, čo závisí od situácie. Ďalej, para môže byť privádzaná a odvádzaná, okrem predchádzajúceho opísaného spôsobu, k hornému koncu odpaľovacieho rúrkového systému cez spojovaciu komoru 12 a z dolného konca odparovacieho rúrkového systému cez spojovaciu komoru 13, tiež v opačnom smere. Potom je para privádzaná do zbieracej komory 13 pri dolnom konci rúrok a prúdi zdola nahor cez rúrky 9 do hornej zbieracej komory a odtiaľ ďalej do hornej zbieracej komory 12, odkiaľ vychádza von. Tiež v tomto prevedení, v ktorom samostatný vstupný a výstupný kanálik vedie z každého elementu smerom von z odpaľovača, môže byť para privádzaná do dolného konca elementov a vychádzajúca z ich horného konca. Najjednoduchší spôsob vypúšťania kondenzátu je jeho vypúšťanie z dolného konca odpaľovacích elementov. Tekutina alebo iná kvapalina, ktorá má byť odparovaná, môže byť privádzaná ako ukazuje obr. 1 a 2 z dna odparovača alebo alternatívne, priamo do distribučnej nádrže. Tekutina alebo iná kvapalina, ktorá má byť odparovaná, môže byť napríklad vypúšťaná z dna plášťa 1 odparovača a cirkulovaná spôsobom znázorneným na obrázkoch alebo cirkulovaním kvapaliny oddelene z hornej časti kvapalnej vrstvy v dne plášťa 1. Odpaľovacie elementy môžu byť zabezpečené, s výnimkou zavesenia z hornej časti, tiež postavením na ich nižšiu časť, v tomto prípade držiaky zodpovedajú držiakom 20, napríklad sú zoradené tak, aby boli podopierané komorou a elementy sú umiestnené na týchto držiakoch tak, aby stáli na ich zbieracích komorách.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (6)

1. Odparovač pracujúci na princípe padajúcej vrstvy, obsahujúci plášť (1) a v ňom umiestnený systém (2) odpaľovacích rúrok, systém je zložený z vertikálnych odpaľovacích rúrok (9), elementov (7) na prívod činidla, ktoré má byť odparované na odparovacich rúrkach (9) takým spôsobom, že prúdi dolu pozdĺž odparovacich rúrok (9) a vytvára vrstvu na ich vonkajšom povrchu a vstupné a výstupné kanáliky (11,14, 15) ohrievanej pary sú pripojené k vnútornej časti odparovacich rúrok (9), vyznačujúci sa tým, že odparovací rúrkový systém (2) je tvorený množstvom paralelných odparovacich elementov (2a), každý odparovací element (2a) obsahuje množstvo paralelných odparovacich rúrok (9), vzdialených jedna od druhej, pričom odparovacie rúrky (9) každého odpaľovacieho elementu (2a) sú vzájomne prepojené na ich hornom a dolnom konci so zbernými komorami (8, 10) a vstupné a výstupné kanáliky (11, 14, 15) na ohrievanú paru sú spojené so zbernými komorami (8, 10).

2. Odparovač podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že na každom konci rúrkového systému (2) sú spojovacie komory (12 ,13), pričom zberné komory (8, 10) každého odpaľovacieho elementu (2a) sú spojené so spojovacími komorami (12, 13) na rovnakých koncoch a vstupné a výstupné kanáliky (11, 14, 15) na ohrievanú paru sú spojené so spojovacími komorami (12,13).

3. Odparovač podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že vstupný kanálik (11) pary je spojený so spojovacou komorou (12) na hornom konci odpaľovacieho rúrkového systému (2) na privádzanie pary cez odpaľovacie rúrky (9) zhora smerom dolu a výstupný kanálik (14) na kondenzát je pripojený k dolnej časti spojovacej komory (13) na dolnom konci odpaľovacieho rúrkového systému (2) na vypúšťanie kondenzátu vyrobeného z pary, pričom výstupný kanálik (15) pary je spojený s hornou časťou na odvod nekondenzovanej pary.

4. Odparovač podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že vstupný kanálik (11) pary je spojený so spojovacou komorou (13) na dolnom konci odpaľovacieho rúrkového systému (2) na prívod páry cez odpaľovacie rúrky (9) zdola nahor, pričom výstupný kanálik (13) na kondenzát je spojený s dolnou časťou spojovacej komory (13) na dolnom konci odpaľovacieho rúrkového systému (2) na vypúšťanie kondenzátu vyrobeného z pary a výstupný kanálik (15) pary na odvod nekondenzovanej pary je spojený so spojovacou komorou (12) na hornom konci odpaľovacieho rúrkového systému (2).

5. Odparovač podľa niektorého z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že odparovací rúrkový systém (2) z odparovacich elementov (2a) je vytvorený na zavesenie z jeho horného konca a zabezpečený držiakmi (20), upevnenými v plášti (1).

6. Odparovač podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že zberné komory (8) na hornom konci odpaľovacích elementov (2a) majú takú dĺžku, že ich konce sa rozširujú na držiaky (20) priečne k plášťu (1) na podopretie odpaľovacieho rúrkového systému (2) pomocou zberných komôr (8).