SK392000A3

SK392000A3 - Mechanical vapour recompression separation process

Info

Publication number: SK392000A3
Application number: SK39-2000A
Authority: SK
Inventors: Minoo Razzaghi; Robert Spiering
Original assignee: Aqua Pure Ventures Inc
Priority date: 1998-05-14
Filing date: 1999-01-13
Publication date: 2000-09-12
Also published as: WO1999059922A1; EP1015387A1; US6375803B1; AU738604B2; PL338182A1; ID24072A; BR9906452A; CN1272096A; NO20000102L; GB9810231D0; NZ501734A; AU1957699A; NO20000102D0; GB2337210A; JP2002515336A

Description

Vynález sa týka vysoko účinného spôsobu destilácie vody a zariadenia na jeho uskutočnenie. Osobitne sa vynález týka vysoko účinného spôsobu destilácie vody, ktorý minimalizuje znečisťovanie a zanášanie pracujúceho zariadenia počas dlhých pracovných cyklov.

Doterajší stav techniky

Vo všeobecnosti je destilácia vody vysoko účinný spôsob odparovania čistého vodného destilátu a znovuzískania koncentrovanej kvapaliny obsahujúcej veľké množstvo neprchavých komponentov. Tento výrobný spôsob môže byť efektívnym prostriedkom na znovuzískanie čistej vody z kontaminovaných zdrojov. Jednako však postupy destilácie vody typicky zahŕňajú niekoľko problémov, v neposlednej rade znečisťovanie alebo zanášanie zariadenia minerálmi alebo inými komponentmi destilovanej kvapaliny. Bežné usadzujúce sa zlúčeniny pozostávajú z vápnika, horčíka a kremíka. Znečisťovanie, alebo vo väčšej miere zanášanie povrchov prenášajúcich teplo má nežiaduci účinok na kapacitu komponentov tepelného prenosu, následkom čoho sa konvenčné destilačné procesy stávajú nefunkčnými.

Ďalší bežný problém typických postupov destilácie vody sú vysoké požiadavky na energetické vstupy. Bez prostriedkov na efektívne znovuzískanie vstupnej energie, je požadovaná energia rovná skupenskému teplu vyparovania vody pri danom tlaku/teplote. Za týchto podmienok nie je destilácia vody komerčne realizovateľná na aplikácie skvalitňovania vody.

Jedným z najzložitejších činiteľov v postupoch tohto druhu sú zvýšené koncentrácie nerozpustných látok.

Na prekonanie problémov konvenčných spôsobov destilácie je treba brať do úvahy niekoľko premenných. Tri uvedené rovnice opisujú základné vzťahy tepelného prenosu vo vnútri systému destilácie vody:

(celkové) —	U* A * LMTD	(O
(účelné teplo)	= m* CP * (TI - T2)	(2)
(skupenské teplo)	= m* L	(3)

kde

Q= množstvo preneseného tepla (BTU hr ^_1)

U = koeficient celkového tepelného prenosu alebo schopnosť systému prenášať teplo (BTU hr'¹ fť² F’¹)

A= plocha povrchu tepelného prenosu (fť²)

LMTD= logaritmus priemernej teplotnej diferencie alebo tepelná hnacia sila systému (F) m= hmotnostný tok tekutiny v kvapalnom alebo plynnom stave (lb hr'¹)

CP= merné teplo tekutiny (BTU hr'¹ F'¹)

TI, T2 = teplota tekutiny vstupujúcej alebo vystupujúcej zo systému (F)

L= skupenské teplo vyparovania alebo kondenzácie (BTU lb'¹)

Aby bol destilačný systém účinný, množstvo tepla vymeneného a znovuzískaného, Q, vyjadrené vo vyššie uvedených rovniciach, musí byť čo najväčšie, pričom súčasne musí spĺňať praktické limity zostávajúcich premenných a predchádzať znečisťovaniu a zanášaniu usadzovaním. Pre danú kvapalinu a jej dynamiku vo vnútri daného zariadenia na výmenu tepla sú premenné U, CP a L relatívne stále. Preto sa musia pozorne zvážiť premenné A, Q/A, LMTD, m a TI a T2 na prekonanie problémov spojených s destiláciou kontaminovanej vody.

Aby sa úplne prekonali problémy spojené s destiláciou kontaminovanej vody a vylúčilo sa zanášanie, okrem už uvedených základných rovníc je nutné brať do úvahy iné podstatné faktory:

• rýchlosť prenosu tepla v destilačnom systéme, známa ako tepelný tok alebo QA¹ (BTU hr'¹ ff²) • hladina znečistenia v koncentráte;

• výsledná teplota varu koncentrátu vzhľadom k teplote nasýtenia prúdu pary;

• stupeň presýtenia a úroveň precipitácie koncentrátu; a • úroveň vyparovania odparovaného prúdu.

Jeden z najzložitejších problémov v destilácii ako je tu ďalej uvedený je spojený so zvýšenou koncentráciou nerozpustných látok. Vo všeobecnosti, rozpustené látky z privádzaného prúdu sa koncentrujú v separátore, čo má za následok zvýšenie bodu varu (BPR) siipra. To spôsobuje vyššie požiadavky na energetické vstupy a vedie k zníženej účinnosti systému.

Až do tohto vynálezu nebolo možné realizovať maximalizáciu množstva tepla preneseného a znovuzískaného pri procese destilácie vody, bez tendencie k znečisťovaniu alebo zanášaniu, počas dlhodobej nepretržitej prevádzky.

Podstata vynálezu

Vynález je založený na prepojení dvoch odlišných koncepcií, ktoré obe boli predtým známe jednotlivo z doterajšieho stavu techniky, ale ktoré neboli jedinečne zostavené s dosiahnutím synergického efektu, ktorý vzniká pri tomto vynáleze. Bolo objavené, že zaradením konvenčného parného rekompresného okruhu spolu so špeciálne usporiadaným okruhom s núteným prúdením na regeneráciu a prenos tepla, môžu byť získané veľmi žiadané výsledky v zmysle maximalizácie prenosu tepla a udržania požadovaného okruhu s núteným prúdením bez zanášania výmenníkov', čo bežne vyvstáva pri štandardných destilačných metódach.

Jedným cieľom predloženého vynálezu je poskytnúť zdokonalený efektívny postup na destiláciu vody, ktorá obsahuje organické, anorganické, metalické alebo iné kontaminujúce zlúčeniny s výsledkom získania čistej vodnej frakcie bez kontaminantov, ktorý naviac nie je sprevádzaný zanášaním destilačného zariadenia.

Podľa jedného aspektu tohto vynálezu, je poskytovaný spôsob odstránenia kontaminantov z prúdu privádzanej tekutiny obsahujúcej pevné a kvapalné kontaminanty mechanickou rekompresiou pary s použitím vyhrievaného separátora, výmenníka tepla a kompresora, kde spôsob zahŕňa nasledujúce kroky:

a) zabezpečenie privádzaného prúdu

b) zabezpečenie nevodnej kvapaliny s tepelnou kapacitou a teplotou varu vyššou ako voda

c) zahriatie privádzaného prúdu vo vyhrievanom separátore na vytvorenie parnej frakcie, ktorá je podstatne zbavená kontaminantov a kvapalnej kontaminovanej frakcie obsahujúcej pevné nevyparené kontaminanty

d) precipitáciu pevných látok v nevodnej kvapaline na predchádzanie usádzania v separátore a pred kontaktom s výmenníkom tepla; a

e) kontakt parnej frakcie s výmenníkom na získanie kondenzovaného destilátu bez kontaminantov, čim pevné látky energeticky neovplyvňujú kondenzáciu destilátu

Zistilo sa, že presným udržiavaním pomeru cirkulujúcej hmoty v rozsahu menej ako 300 až približne k dvojnásobku k parnej komprimovanej frakcii dochádza k niekoľkým žiaducim výhodám:

1. Koncentrát cirkulujúci cez výparnú stranu regeneračného výmenníka bude obsahovať presne regulovanú parnú frakciu od asi 1% do 50% hmoty cirkulujúceho koncentrátu;

2. Presnou reguláciou tejto parnej frakcie teplotný nárast cirkulujúceho koncentrátu zostáva veľmi nízky (asi 1 F) a studené povrchy výmeny tepla zostávajú vlhké, pri teplote blízkej teplote cirkulujúcej kvapaliny. To znižuje riziko znečisťovania týchto povrchov.;

3. Pri tejto riadenej nízkej parnej frakcii je koncentrovaná tekutina vo vnútri výmenníka vystavená ďalšiemu lokalizovanému koncentračnému faktoru menej ako 1,1, čo zabraňuje lokalizovanej precipitácii zanášajúcich zlúčenín;

4. Keďže počas prechodu cez regeneračný výmenník sa zvyšuje parná frakcia a zvyšuje sa aj koncentračný faktor, rýchlosti toku sa významne zvyšujú, čo znižuje riziko znečistenia;

5. Ponechaním regulovanej parnej frakcie vo vyparujúcej sa kvapaline sa môže uskutočniť významný prenos tepla prostredníctvom skupenského tepla, bez zanášania;

Pretože nárast teploty na výparnej strane regeneračného výmenníka zostáva veľmi nízky, udržuje sa LMTD regeneračného výmenníka a tým je udržovaná energia kompresie na nízkych hodnotách; a

7. Nastavením tepelného toku teplota vlhkých povrchov na kondenzáciu a vyparovanie zostáva blízko podmienok nasýtenej pary. Typ varu sa bude pohybovať od primárne núteného prúdenia po stabilný bublinkový var na vlhkých povrchoch.

V súlade s ďalším aspektom tohto vynálezu je poskytovaný spôsob odstraňovania kvapalných a pevných kontaminantov z privádzaného prúdu tekutiny obsahujúceho kontaminanty, pozostávajúci z krokov:

a) zabezpečenie privádzaného prúdu obsahujúceho vodu;

b) zabezpečenie nevodnej kvapaliny s tepelnou kapacitou a teplotou varu vyššou ako voda;

c) zohriatie privádzaného prúdu vo vyhrievanom separátore na vytvorenie parnej frakcie podstatne zbavenej kontaminantov a koncentrovanie kvapalnej kontaminovanej frakcie obsahujúcej pevné neodparené kontaminanty;

d) precipitácia pevných neodparených kontaminantov v nevodnej kvapaline pred kontaktom s výmenníkom tepla;

e) uvedenie parnej frakcie do kontaktu s výmenníkom na získanie kondenzovaného destilátu;

f) kompresia parnej frakcie na vytvorenie teplotného rozdielu v regeneračnom výmenníku;

g) prechod parnej frakcie do kontaktu s regeneračným výmenníkom na získanie kondenzovaného destilátu z regeneračného výmenníka;

h) cirkulácia aspoň časti koncentrátu cez regeneračný výmenník a vyhrievaný separátor, aby sa udržal pomer cirkulujúcej hmoty ku hmote pary od asi 300 do asi 2; a

i) zhromažďovanie kondenzovaného destilátu podstatne zbaveného kontaminantov.

Všeobecne, v jednom možnom uskutočnení, sa destilovaná voda vyparuje a prechádza cez sieťovú vložku, aby sa odstránila prípadná zadržaná voda pred vstupom do kompresora. Kompresor zvyšuje tlak a teplotu parného prúdu nad hodnoty vyhrievaného separátora, aby sa umožnil efektívny prenos tepla cez regeneračný výmenník tepla. Prúd pary následne vstupuje do regenerátora, kde sa ochladzuje a kondenzuje na destilát. Tepelná energia je prenášaná na cirkulujúci koncentrát z vyhrievaného separátora, kde, reguláciou hmoty cirkulujúceho koncentrátu k prúdu pary v rozsahu od 300 k asi 2, menej ako 50% pary, presnejšie menej ako 10% , sa vytvára para v cirkulujúcom prúde koncentrátu. Táto parná fáza absorbuje prenášané teplo cez skupenské teplo vyparovania, a súčasne neumožňuje vzostup teploty cirkulujúceho koncentrátu o viac ako 1 F. Čistá destilovaná voda pri kondenzačnej teplote a tlaku prechádza cez predhrievač, aby sa znovuziskala časť účelného tepla systému pre vstupujúci privádzaný prúd. Súčasne je odstránená časť koncentrovaného prúdu s vyhrievaného separátora, aby sa regulovala požadovaná ’ koncentrácia kontaminantov. Tento koncentrovaný odpadový prúd pri teplote a tlaku vyhrievaného separátora prechádza cez prídavný predhrievač, aby odovzdal zostávajúcu účelnú tepelnú energiu privádzanému prúdu. Na odstránenie alebo zachovanie kontaminantov počas destilačného procesu sa môžu použiť ďalšie techniky predbežnej a dodatočnej úpravy, ako kontinuálne alebo prerušované postupy, metódy regulácie pH môžu byť použité na ionizáciu prchavých komponentov alebo zmenu podmienok rozpustnosti v koncentráte aby sa ďalej zlepšil destilačný proces.

Získaná destilovaná voda môže byť regulovaná čo do úrovne čistoty a teploty, čo umožňuje použiť ju znova ako výrobnú vodu, destilovanú vodu alebo vypustiť do prírodnej vody ako vodu spĺňajúcu alebo prevyšujúcu všetky kvalitatívne štandardy pre vodu z hľadiska životného prostredia.

Vzhľadom na šírku uplatnenia tohto postupu, môže sa uplatniť na dekontamináciu priemyselnej vody ako je voda napr. v rafinérskom priemysle, petrochémii, priemysle celulózy a papiera, potravinárstve, baníctve, automobilovom a inom dopravnom priemysle a vo výrobe. Naviac aplikácie zahŕňajú vypúšťanie extrakčnej vody, odsoľovanie, úpravu podzemnej vody, čistenie pitnej vody, obnovu kalojemov, obnovu vody z ropných polí, ako aj výrobu akejkoľvek formy vody pre ohrievače a koncentráciu hodnotných zložiek zo zriedených tokov. Tento zoznam nie je vyčerpávajúci, ale skôr predstavuje príklady.

Po tomto opise vynálezu nasleduje opis sprievodných obrázkov, ktoré zobrazujú prednostné uskutočnenia

Prehľad obrázkov na výkresoch

Obrázok 1 je schematické zobrazenie celkového postupu podľa jedného uskutočnenia opísaného vynálezu;

Obrázok 2 je alternatívne uskutočnenie z obrázku 1;

Obrázok 3 je ďalšou alternatívou uskutočnenia z obrázku 1;

Obrázok 4 schematicky znázorňuje typické tlakové a teplotné podmienky vyparujúcich sa komponentov;

Obrázok 5 je krivka kondenzácie/vyparovania pre systém regeneračného výmenníka;

Obrázok 6 schematicky znázorňuje priebeh prúdenia medzi platňou regenerátora/platňou výmenníka tepla;

Obrázok 7 je graf znázorňujúci úroveň vyparovania cirkulujúcej tekutiny v regenerátore vo vzťahu k pomeru hmoty cirkulujúcej tekutiny k hmote pary;

Obrázok 8 je graf znázorňujúci výsledné lokálne koncentračné účinky v regenerátore pri rôznych frakciách pary;

Obrázok 9 je graf znázorňujúci údaje získané zo skúšobnej destilačnej jednotky;

Obrázok 10 je schematické zobrazenie ďalšieho uskutočnenia vynálezu;

Obrázok 11 je variáciou uskutočnenia z obrázka 10; a

Obrázok 12 je ďalšia variácia uskutočnenia z obrázka 10.

Podobné číslice použité v texte označujú podobné prvky.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obrázku 1 je znázornený príklad jedného z možných uskutočnení vynálezu.

Privádzaný prúd kontaminovanej vody, všeobecne označovaný číslicou 10 je vedený do kroku predbežnej úpravy označeného 12 na odstránenie nerozpustných, prchavých látok a/lebo krokov upravujúcich pH alebo iné kroky úpravy, na prípravu privádzaného prúdu 10. Prchavé komponenty sú odvádzané z privádzaného prúdu v 14. zatiaľ čo menej prchavé zložky sú vylúčené z privádzaného prúdu v .16.. Predupravený privádzaný prúd opúšťajúci 12 sa potom privádza do predhrievača 18. aby sa zvýšila teplota privádzaného prúdu s cieľom zlepšenia obnovy účelného tepla pred vstupom do vyhrievaného separátora 20. Privádzaný prúd môže byť rozdelený na niekoľko prúdov, ktoré prechádzajú cez ďalšie sekundárne predhrievače na znovuzískanie účelného tepla, aby sa maximalizoval celý regeneračný potenciál jednotky. Takéto zostavenia ocenia odborníci v odbore. Viacnásobné predhrievače môžu byť zostavené ako jeden viacfunkčný predhrievač alebo ako oddelené jednotky označené ako 18 a 22. Oddelené privádzané prúdy sa zmiešavajú a ohrievajú na teplotu blízku teplotám vyhrievaného separátora pred vstupom do vyhrievaného separátora 20. Ak je to žiaduce, privádzaný prúd tiež môže byť vovedený do prúdu nútenej cirkulácie, aby sa vytvoril lokálny dilučný efekt v regenerátore. Vyhrievaný separátor môže obsahovať početné separačné jednotky, ako je cyklónový separátor. Nižšia sekcia, celkovo označovaná číslicou 22, má cyklónový účinok, aby sa suspendoval pevný materiál v koncentráte a vylúčil materiál označený ako „odpadový prúd,,, alebo koncentrát, ako je označené líniou 24. Frekvencia odpadového prúdu 24, či už kontinuálna alebo prerušovaná, riadi koncentráciu komponentov vo vyhrievanom separátore 20. čím reguluje stupeň nasýtenia koncentrátu, stupeň presýtenia , následnú precipitáciu a teplotu varu vo vyhrievanom separátore 20. Odpadový prúd 24. prechádza pri teplote vyhrievaného separátora 20 cez sekundárny predhrievač 26. aby sa znovuzískalo teplo pre privádzaný prúd cez líniu 28.. Teplota odpadového prúdu 24 je redukovaná na teplotu zhruba 3F, aby sa priblížila k teplote privádzaného prúdu v 22.

Horná sekcia vyhrievaného separátora 20. obsahujúca prevažne nasýtený prúd pary, je určená na separáciu para/kvapalina a môže obsahovať také zložky, ako napríklad sieťová vložka (nie je zobrazené) na zhlukovanie kvapôčiek tekutiny z prúdy pary. Para opúšťajúca vyhrievaný separátor 20 a všeobecne naznačená líniou 30 vytvára destilát environmentálnej kvality a v závislosti od zložiek prítomných v privádzanom prúde môže zahŕňať pitnú vodu alebo vodu na použitie do bojlerov. Para je prenášaná do kompresora 32 na zvýšenie tlaku a teploty parného prúdu nad hodnoty vo vyhrievanom separátore 20. Parný prúd môže byť o akomkoľvek tlaku keď opúšťa vyhrievaný separátor, vrátane vákua. Táto para je primárne nasýtená za podmienok vo vyhrievanom separátore 20. avšak môže sa stať presýtenou, ak koncentrát obsahuje zložky v dostatočnej koncentrácii na to, aby sa zvýšila teplota varu pary. Táto koncepcia je známa ako nárast teploty varu alebo BPR a mal by byť chápaný ako primeraná kompenzácia kompresie. Dodatočná energia dodaná prúdu pary vytvára požadovanú LMTD alebo tepelný tok potrebný na uskutočnenie tepelného prenosu v regeneračnom výmenníku tepla, všeobecne označeného číslicou 34..

Kompresor alebo ventilátor, označený číslicou 32. môže byť akékoľvek zariadenie, ktoré je známe odborníkom v odbore, ktoré môže vyvolať tlakový spád asi od 3 do 10 psi v pare a prietok požadovanej úrovne hmoty pary. Skutočný spád požadovaný od kompresora 32 je špecificky určený pre každú jednotku podmienkami vyparovania vo vyhrievanom separátore 20 a požadovanou LMTD pre regenerátor 34. Para opúšťajúca kompresor 32 je primárne prehriata para. Stupeň prehriatia závisí od výstupného tlaku a účinnosti kompresora 32,

Regeneračný výmenník 34 slúži na kondenzáciu komprimovanej pary prijatej z kompresora 32 na odvádzanie destilátu z regenerátora 34 cez zberač kondenzátu označený číslicou 36, Týmto krokom sa zachytáva prehriatie a skupenské teplo parného prúdu a je prijímané pomocou tepelnej hnacej sily do cirkulujúceho prúdu koncentrátu označeného číslicou 38, Destilát zhromaždený v zberači 36 je vo všeobecnosti nasýtená kvapalina pri špecifických tlakových a teplotných podmienkach. Prídavné účelné teplo obsiahnuté v destiláte je zno11 vuzískané prechodom horúceho destilátu použitím čerpadla 40 cez predhrievač 18. kde vychádzajúci prúd je ochladený na asi 3 F ako vchádzajúci privádzaný prúd z 12.

Zistilo sa, že použitie obehového čerpadla 42 pre koncentrát na cirkuláciu predpísaného množstva koncentrátu z vyhrievaného separátora 20 cez regeneračný výmenník 34. možno dosiahnuť významné výsledky, bez rizika zanášania alebo znečisťovania výmenných povrchov. Množstvo cirkulujúcej hmoty koncentrátu je špecificky vybrané v rozsahu od menej ako asi 300 do asi 2, čím je presne vytvorená frakcia pary od asi 1% do menej ako 50% v prúde 38 vystupujúcom z regeneračného výmenníka 34. Táto hmota môže byť rôzna a nastavená na požadovaný parameter použitím riadiaceho zariadenia všeobecne označeného číslicou 44. Špecifickejšie, žiadaná cieľová hodnota parnej frakcie vo vychádzajúcom cirkulujúcom prúde 38. keď berieme do úvahy najznečistenejšie privádzané prúdy, je menej ako 10% parnej frakcie. Para vytvorená z prúdu 38 je svojou hmotou rovná množstvu prechádzajúcemu cez kompresor a regenerovanému ako destilát v 46. Para vytvorená v regeneračnom výmenníku 34. napriek tomu, že je to veľmi malá frakcia hmoty (okolo I až 10% cirkulujúcej hmoty) absorbuje väčšinu tepla preneseného z kondenzačnej strany regenerátora 34. Výber pomeru parnej frakcie a cirkulujúceho koncentrátu je dôležitý činiteľ pri redukcii usadzovania a znečisťovania. Vo väčšom rozsahu je tento parameter najdôležitejší na vytvorenie veľmi nízkeho tepelného nárastu cirkulujúceho koncentrátu na udržanie efektívneho LMTD bez kríženia teploty v regeneračnom výmenníku 34. Každý nárast teploty by rýchlo odstránil LMTD a prenos tepla by zastavil. Napríklad ak tlak cirkulujúceho koncentrátu by bol zvýšený v regenerátore tak, že tekutina by sa nemohla vyparovať, teplota by stúpala absorpciou účelného tepla až do zániku LMTD a tým by sa znižoval prenos tepla. Spätný tlak systému cirkulujúceho koncentrátu pozostávajúci zo strát statického a frikčného spádu, je navrhovaný ako minimálny. V skutočnosti, spätný tlak je primárne rovný strate statického spádu vertikálneho výmenníka, keďže pokles dynamického tlaku výmenníka je minimalizovaný. Tok cirkulujúceho koncentrátu je potom zvolený tak, aby sa získalo asi 1% až 10 % parnej frakcie vo výstupnej línii 38. Výsledný nárast teploty je veľmi nízky a LMTD zostáva vo svojej navrhnutej hodnote.

Obrázok 2 zobrazuje schému alternatívneho postupu, ktorý umožňuje, aby odpadový prúd 24 z vyhrievaného separátora 20 bol nastavený až kým celkový koncentračný účinok alebo koncentračný faktor (CF) systému nevytvorí presýtený koncentrát vzhľadom na jeden alebo viac komponentov, ktoré precipitujú. Pretože vo vyhrievanom separátore 20 sa pevné látky tvoria a formujú, odpadový prúd 24 prechádza cez separačné zariadenie pevná látka/kvapalina, vo všeobecnosti označené číslicou 50 na odstránenie pevných látok alebo kalu.

Alternatívne separačné zariadenie 50 pevná látka/kvapalina môže byť umiestnené medzi čerpadlom 42 výmenníka a výmenníkom 34. v postupne alebo celkovo prúdiacej zostave. Znovuzískaná kvapalina je ďalej recyklovaná späť do vyhrievaného separátora 20 ako je naznačené 52 a časť predstavujúca kvantitu odpadového prúdu ďalej prechádza cez predhrievač 26 na znovuzískanie tepla a je ochladená na asi 3 F. Separačné zariadenie 50 pevná látka/kvapalina môže byť v akejkoľvek forme ako hydrocyklón, centrifugálny usadzovač, gravitačný usadzovač, odstredivka, dekantačný separátor, známej odborníkom v odbore. Tento postup je osobitne príťažlivý, ak je hlavným cieľom znovuzískanie zlúčeniny vo forme pevnej látky, alebo ak má zlúčenina významnú komerčnú hodnotu.

Na obrázku 3 je znázornená ďalšia variácia postupu , pri ktorom prúd pary môže obsahovať časť osobitných kontaminantov z privádzaného prúdu. Vyhrievaný separátor 20 je vybavený frakcionančnou kolónou 54 pred kompresorom 32. a odsávacím vedením 30 kompresora. Kolóna 54 sa používa na frakcionáciu a vymývanie kontaminantu za použitia viacnásobných stupňov v spojení s refluxom čistej studenej vody, označeným číslicou 56. Reflux môže byť odvádzaný buď z vrchného prúdu alebo spodného prúdu predhrievača 18 alebo kombinovane, v závislosti od požadovanej teploty refluxu. Táto obmena postupu je obzvlášť atraktívna, keď privádzaný prúd obsahuje napríklad prchavé látky ako uhľovodíky, glykoly, amoniak atď.

Obrázok 4 znázorňuje typické vzťahy tlaku a teploty medzi rôznymi prúdmi v časti postupu, kde dochádza k tvorbe pár. Číselné údaje na diskusiu sú použité z obrázkov 1 až 3. Hoci špecifické parametre postupu sú tu použité formou príkladu, sú modifikovateľné aby vyhoveli špecifickej aplikácii destilácie. Táto schéma znázorňuje podmienky týkajúce sa tekutiny bez vzostupu bodu varu a vyhrievaného separátora 20 pracujúceho mierne nad atmosférickým tlakom, 16 psi a 212,5 F. Vzostup teploty cirkulujúceho koncentrátu je asi 1 F pre pokles tlaku v regenerátore o 2,5 psi. Parná frakcia cirkulujúceho prúdu je asi 10%. Podmienky v rámci regeneračného výmenníka 34 môžu byť znázornené na krivke vyparovania/kondenzácie ako zobrazuje obrázok 5. Na kondenzačnej strane výmenníka piehriata para vstupuje v bode C pri asi 289 F a 21,0 psi a je kondenzovaná pri tlaku nasýtenej pary v bode C', asi 232 F a 21,0 psi. Táto zóna je všeobecne označovaná ako zóna chladenia prehriatej pary a predstavuje asi 2% plochy povrchu výmenníka, pričom zostávajúca zóna je plochou, ktorou sa uvoľňuje skupenské teplo kondenzácie. Mierny pokles tlaku a teploty nastáva cez výmenník 34 kvôli vlastnému poklesu tlaku vo výmenníku tepla. Výstupné podmienky sú asi 23 1,8 F a 20,9 psi. Teplota povrchu na strane kondenzácie bude menšia ako teplota nasýtenia prichádzajúcej pary, čím sa tvorí na výmennom povrchu film kondenzátu.

Tepelný prenos potom prebieha mimo podmienok vlhkého povrchu udržujúc efektívnu teplotu filmu na teplote nasýtenej pary. Destilát bude odtekať z výmenníka do zberača 36 kondenzátu v bode D, udržujúc regenerátor bez kvapaliny a poskytujúc všetky povrchy výmenníka tepla pre kondenzačný proces.

Na výparnej strane koncentrát vstupuje do výmenníka protiprúdovo od dna v bode A pri asi 212,5 F a 18,0 psi za obehovým čerpadlom 42. Cirkulačná rýchlosť je nastavená tak, že pomer hmoty koncentrátu je prinajmenšom lOkrát väčší ako množstvo pary. Teplota koncentrovanej tekutiny začína stúpať v bode A' a potom sa ustáli asi na 213,2 F keď dosiahne bod B, kde statický spád je prekonaný a tlak sa redukuje asi na 15,5 psi. Kým koncentrát dosiahne výmenník 34. začína sa tvoriť para núteným prúdením , absorbujúc prenesené skupenské teplo. Zvyšovaním hmoty tekutiny na výparnej strane až do dosiahnutia žiadaného rozsahu pomerov cirkulujúcej hmoty k hmote pary, je účinok varu riadený v medziach núteného prúdenia a oblastí so stabilným bublinkovým varom. Z dôvodu veľkej hmoty toku kvapaliny, povrch tepelného prenosu zostáva vlhký pri teplote rovnej teplote nasýtenia novovytvorenej pary. Ďalším zabezpečením je že, rýchlosť toku (QA'¹) vo výmenníku je pod 6 000 BTU hr'¹ fť², nárast teploty pre výparnú stranu môže byť udržaný pod 1 F a vlhčený povrchový film je udržaný, čím sa odstraňuje riziko zanášania usadzovaním. Ak je rýchlosť toku príliš vysoká, okamžitý pokles tlaku urýchľujúceho vyparovanie dočasne prevýši možný statický spád, čo má za následok nestabilný dočasný spätný tok a možné narušenie zvlhčeného povrchu prenosu tepla. To môže mať za následok znečisťovanie povrchu prenosu tepla Pri tepelných tokoch pod 6000 BTU hr'¹ fť²a v rozsahu pomeru hmoty cirkulujúceho koncentrátu k hmote pary menej ako 300 jestvuje oblasť, kedy kvapalina a para môžu koexistovať v stabilnom stave a za udržania úplne vlhkého povrchu prenášajúceho teplo na výparnej strane regenerátora bez rizika znečistenia alebo zanášania.

Odkazy na body A až D sa taktiež nachádzajú na obrázku 6.

Obrázok 6 zobrazuje pôdorys vysoko účinného výmenníka 58 prenášajúceho teplo, známeho odborníkom v odbore ako tepelný výmenník typu platňa a rám, v ktorom rady vertikálne smerovaných tesnených platni 60 sú usporiadané medzi dvoma pevnými rámami 62 a 64. Tieto zariadenia sú dobre známe svojou kompaktnou veľkosťou a schopnosťou dosahovať veľmi vysoké hodnoty U alebo celkové koeficienty tepelného prenosu. Tento typ výmenníka, usporiadaný ako protiprúdový výmenník s jediným prechodom, sa dobre hodí pre predkladaný vynález a špecificky poskytuje nasledujúce výhody použitia vynálezu :

1. Platňový typ výmenníka poskytuje nízky, fixovaný statický spád a veľmi nízky pokles tlaku na kvapalinu cirkulujúceho koncentrátu alebo výparnú stranu, za súčasného poskytnutia relatívne vysokého koeficientu prenosu tepla;

2. Tepelný tok môže byť ľahko nastavený zväčšením plochy povrchu alebo platní v danom ráme;

3. Kondenzačná strana výmenníka typu rám/platňa má voľný odtok a nízky pokles tlaku, za súčasného zachovania relatívne vysokého koeficientu tepelného prenosu;

4. Vysoko účinný koeficient prenosu tepla umožňuje, aby povrchové teploty boli veľmi blízke teplotám oboch prúdov tekutiny redukujúc tak riziko znečistenia;

5. Vysoká turbulencia a ekvivalentne vysoké rýchlosti tekutín vedú k nízkemu znečisťovaniu a udržujú pevné látky v homogénnej suspenzii počas prechodu cez výmenník;

6. Pri type rám/platňa neexistujú horúce alebo studené miesta ani oblasti s mŕtvym tokom, čo znižuje riziko znečisťovania alebo zanášania;

7. Platne sú hladké a dobre opracované, čo znižuje riziko znečisťovania; a

8. Krátky čas zotrvania tekutiny znižuje riziko precipitácie, keďže čas na dosiahnutie rovnováhy a vytvorenie usadzujúcich sa zanášajúcich kontaminantov nie je dostatočný.

Všeobecnejšie, platňový typ výmenníka je veľmi kompaktný a môže byť vybavený výhodne špeciálnymi zliatinovými platňami, aby bol odolný voči korózii tekutinami a korózii od napätia, ktoré sú bežné pri použití pri odsoľovaní. Iné typy výmenníkov, kotlový, dvojrúrkový, rebrovorúrkový, špirálový, môžu byť takisto zvážené odborníkmi v odborei , pričom špecifické požiadavky pre vynález sú zachované.

Obrázok 7 je graf ukazujúci preferovaný navrhnutý rozsah, všeobecne označený 66. pre pomer toku cirkulujúcej hmoty koncentrátu vo vzťahu k toku hmoty pary. Žiadaný rozsah je od asi 10 do 100 a zodpovedá frakcii pary menej ako 10% do 1%.

Obrázok 8 je graf znázorňujúci výsledný vplyv na lokálny koncentračný faktor CF _Vý_mennika vo vzťahu k riziku ďalšieho presýtenia a precipitácie vo vý16 menníku tepla. Všeobecne môže byť koncentračný faktor systému vyjadrený nasledovne^-

CF celkový CF odpadového prúdu * CF výmenníka

Koncentrácia, ktorá dosiahne rovnovážny stav vo vyhrievanom separátore vychádza z rovnomerného odstraňovania pary v rovnováhe s kontinuálnym odpadovým prúdom z vyhrievaného separátora. Hodnota CF celkový je typicky menej ako 5 do asi 20 násobku, v závislosti od úrovne a typu kontaminantov v privádzanom prúde. Takisto v závislosti od množstva hmoty pary opúšťajúcej regenerátor , je určené CF výmenníka (medzi 1,0 a 1,1) a odpadový prúd je nastavený tak, že želané úrovne koncentrácie nie sú prevýšené v regenerátore. Typický príklad možno uviesť nasledovne:

Privádzaný prúd obsahuje 20 000 TDS a vyžaduje sa, aby neprekročil 100 000 TDS v koncentráte.

Je určené, že najefektívnejší hmotnostný pomer bude 20, zodpovedajúci frakcii pary 5%, podľa obrázku 7.

CF výmenníka je určený na obrázku 8 a je asi 1,07. CF celkový je vypočítaný (100 000/20 000)= 5.

CF odpadového prúdu je vypočítaný (5/1,07)= 4,7.

Teda korigovaná rýchlosť odpadového prúdu bude (1/4,7)= 21% prívodu privádzaného prúdu.

Podľa toho, použitím postupu rekompresie pary v kombinácii so systémom prenosu tepla núteným prúdením a nasledujúcimi krokmi starostlivo zvoleného pomeru toku hmoty cirkulujúceho systému k toku hmoty parného prúdu menej ako 300 do asi 2, špecifickejšie pomeru od asi 10 do 100, zvolením tepelného toku menej ako 6000 BTU hr'¹ fť², a riadením odpadového prúdu na dosiahnutie žiadaného koncentračného efektu (CF), je výsledkom veľmi účinná jednotka destilácie vody, ktorá nepodlieha znečisťovaniu alebo zanášaniu počas dlhých pracovných periód. Kombináciou dvoch známych schém postupov a jedinečnej zostavy výmeny tepla, a obzvlášť navrhnutej so špecifickým pomerom cirkulujú17 ceho koncentrátu, ktorý nebol v predchádzajúcom stave techniky známy, umožňuje tento vynález získať účinný spôsob destilácie vody, ktorá je zbavená kontaminantov, bez rizika znečisťovania alebo zanášania.

Nasledujúce príklady slúžia na ilustráciu vynálezu.

Príklad 1

Tento príklad výpočtu je prostriedok demonštrácie tepelnej rovnováhy pre regeneračný výmenník. Tento príklad reprezentuje základný návrh destilačnej jednotky navrhnutej na spätné získanie 53 000 USGPD čistého destilátu z kontaminovaného zdroja.

Údaje pre výmenník

Plocha povrchu

Typ

U

Korigovaný LMTD Kalkulovaný prevádzkový vý

Kalkulovaný tepelný tok

3200 ft² ohraničený rám/platňa 542 BTU hr-’ft^F·¹10,40 F n (3 200)*(542)*(10,40) 18 041 224 BTU hr’¹(18 041 224)/(3200) 5638 BTU hr'¹ fť²

Kondenzačná strana

Vstupné podmienky

Výstupné podmienky

Saturovaná kondenzačná teplota Skupenské teplo kondenzácie Tok pary 36,7

Q chladenia

289 F @ 21,0 psi (prehriata) 231,8 F@ 20,9 psi 232,0 F@ 21,0 psi 957,4 BTU lb'¹ @ 21,0 psi USgpm = 18 352 lb hr'¹(18 352)*(0,45)*(289-232) 471 131 BTU hr'¹ ondcnzác ie

Kalkulovaný tok (18 041 224 - 471 131)

570 093 BTU hr'¹(17 570 093)/(957,4)

352 lb hr’¹

Výparná strana

Vstupné podmienky

Výstupné podmienky

Skupenské teplo vyparovania Pomer cirkulujúcej hmoty k hmote pary Rýchlosť cirkulácie koncentrátu

Tok pár

Percento pary

Q vyparovania

Q účelové

Q celkové

212,2 F @ 18,0 psi

213,6 F @ 15,5 psi

968,9 BTU hr^-1@ 15,5 psi 10

370 USgpm

184 926 lb hr’¹18 352 lb hr’¹(18 352/184 926) = 10% (18 352)*(968,9)

782 382 BTU hr’¹ (184 926)*( 1,0)*(213,6-212,2)

258 896 BTU hr’¹(17 782 328) +(258 896)

041 224 BTU hr’¹

Tento príklad ilustruje, že 10% parnej frakcie vytvorenej v cirkulujúcej tekutine zachytí 99% tepla preneseného z kondenzačnej strany a zvýši teplotu cirkulujúcej tekutiny o asi 1 F, dokonca keď hmota cirkulujúcej kvapaliny je lOkrát väčšia.

Príklad 2

Jednotka prototypu bola navrhnutá na znovuzískanie 10 000 USgpd čistého destilátu z výluhu kalojemu. Jednotka bola testovaná počas dlhšej prevádzky a boli získané podrobné údaje o výkonoch v teste počas tohto obdobia. Skúšobné zariadenie pracovalo úspešne počas 4mesačnej prevádzky a až do kontroly bolo znečisťovanie a zanášanie v regenerátore a vo vyhrievanom separátore zanedbateľné. Zariadenie používané v pilotnej skúške zahŕňalo Spencer ™Model GF 36204E BlowerCompressor poskytujúci diferenčný tlak 3.0 psi. Počas testu boli použité štandardné jednoťahové výmenníky tepla typu platňa/rám.

Charakteristiky privádzaného výluhu, koncentrovaného odpadového prúdu a upraveného odtoku sú nasledovné:

Parameter	Jednotky	Privádzaný výluh⁽²⁾	Odpadový prúd približne 10%⁽²⁾	Upravený Odtok ⁽²⁾
BOD	mgľ¹	26	88	<10
COD	mgľ¹	277	1 207	11
TOC	mgľ¹	59	549	6
TSS	mgľ¹	J J	145	<2
vss	mgľ*	15	29	<2
TDS	mgľ¹	5 473	53 000	<50
Vápnik	mgľ¹	96	435	<0,05
Horčík	mgľ¹	228	1 990	<0,05
Sodík	mgľ¹	550	4 650	<2
Železo	mgľ¹	5	469	0,6
Celkový P	mgľ¹	1,5	1,5	<0,01
Amoniak ako N	mgľ¹	53	124	0,38 ⁽¹⁾
Celková alkalita	mgľ¹	2 353	2 930	1
ako CaCO3 Chloridy	mgľ¹	217	784	0,2
Sírany	mgľ¹	350	20 000	<2
Celkové fenoly	mgľ¹	0,08	0,45	0,017
Celkové koliformné baktérie	Col/lOOcc	673	<3	0
Farba	TCU	166	800	<5
Turbidita	NTU	131	220	0,1

Poznámka (1) pH predbežne upravené na kontrolu amoniaku

Poznámka (2) hodnoty sú uvedené ako priemerné hodnoty počas doby testu.

Odtok má takú kvalitu, že môže byť vypustený do povrchových vôd prevyšujúc skutočne všetky regulatívne opatrenia. Spotreba energie kompresora bola meraná a zaznamenávaná pre rôzne body výkonnosti, vrátane stlmenia kompresora a recirkulačných podmienok. Meraná spotreba energie bola nanesená na obrázku 9 ako spotreba energie na 1 000 US gal pre rôzne toky destilátu. Krivka hodnôt testu bola korigovaná pre neúčinnosť kompresora nad rozsah tokov a bola odvodená jednotná spotrebná hodnota 50 kW-hr/1000 USgal. Počítajúc so štandardnou účinnosťou kompresora asi 77%, požadovaná spotreba energie pre vysoko efektívnu destilačnú jednotku je asi 65 kW-hr/lOOOUSgal. Odpadový prúd priemerne asi 10% privádzaného prúdu počas obdobia testovania vedie k štyrom priemerným koncentračným faktorom (CF) 10. Vizuálna prehliadka bola vykonaná po testovaní, nevykázala žiadne známky zanášania usadzovaním vo vyhrievanom separátore ani v zariadení regenerátora.

Čo sa týka zvýšených koncentrácií rozpustených pevných látok, ako je uvedené vyššie, rozpustené pevné látky v privádzanom prúde sa nevyparujú a preto sa koncentrujú v separátore v závislosti od rýchlosti vypúšťania odpadového prúdu zo separátora. Táto situácia vo všeobecnosti zhoršuje výkonnosť postupu parnej rekompresie ktorý je tu opísaný. Rozpustené pevné látky sa hromadia v separátore a majú za následok vzostup BPR na výparnej strane výmenníka tepla, čo si vyžaduje viac energie na kompresiu alebo väčší výmenník tepla.

Príklad 3

Aby sa skoncentroval chlorid sodný na úroveň jeho precipitácie vo vode, BPR stúpne o 9°C. Toto vyžaduje kompresný diferenciál 8,5 psi a výmenník s lOkrát väčšou odpovedajúcou plochou ako sa vyžaduje pre 0 BPR.

Postupy znázornené na obrázkoch 10 až 12 sú variácie postupu parnej kompresie diskutovanej na obrázkoch 1 až 9. Variácia postupu používa kvapalinu v odparovači, ktorá má vysoký bod varu, nízku miešateľnosť s prichádzajúcou privádzanou vodou a nízku solubilitu s pevnými látkami rozpustenými v privádzanom prúde. Tak ako sa prichádzajúca privádzaná voda vyparuje, pevné látky v privádzanej vode, ktoré sa nevyparia sú prenesené do kvapaliny s nízkou solubilitou. Keďže kvapalina nerozpúšťa pevné látky, tieto dosiahnu stupeň presýtenia pri veľmi nízkej koncentrácii rozpustenej pevnej látky, a precipitujú z roztoku. Akonáhle pevná látka precipitovala z roztoku, nezvyšuje ďalej bod varu na výparnej strane výmenníka.

Kvapalina s nízkou rozpustnosťou tiež poskytuje účinný prostriedok na oddelenie precipitátu vyplavením precipitátu oddeleným prúdom kontaminovanej vody, ktorá nedosiahla úroveň presýtenia. Oddelený prúd spolu so znovu rozpustenými precipitátmi je vypustený ako odpadový prúd z procesu. Výhodne variácie postupu obchádzajú problémy postupu týkajúce sa :

(1) spracovania privádzanej vody s rozpustenými pevnými látkami;

(2) znečisťovania výmenníka;

(3) materiálov; a (4) separácie pevných látok, ktoré precipitujú vo výparníku.

Obrázky 10 až 12 schematicky zobrazujú variácie spôsobu spracovania kontaminovaných privádzaných prúdov s obsahom pevných látok.

Odborníci v technike ocenia ostatné vhodné lokácie na vovedenie privádzaného prúdu. Zabezpečením toho, že sa rozpustené pevné látky nevyskytujú vo výmenníku, BPR nie je významne zmenený.

Čo sa týka zariadenia použitého v tomto systéme, odborníci v odbore môžu pohotovo určiť, ktoré typy vyhrievaných separátorov, predhrievačov, regenerátorov, čerpadiel, kompresorov/ ventilátorov atď, budú najžiaducejšie. Ostatné modifikácie môžu byť použité bez vzdialenia sa z rámca vynálezu.

Hoci tu boli opísané konkrétne uskutočnenia vynálezu, tieto nie sú nijako limitujúce a odborníkom v technike bude zrejmé, že početné modifikácie tvoria časť tohto vynálezu pokiaľ sa neodchyľujú od ducha, povahy a rozsahu nárokovaného a opísaného vynálezu.

Priemyselná využiteľnosť

Predložený vynález poskytuje postup, ktorý je zároveň energeticky efektívny a vylučuje problémy zanášania predtým spojené s destiláciou vody, znečistenej organickými, anorganickými látkami, kovmi, a/alebo inými kontaminantami a ktorý má využitie v priemysle skvalitňovania vody.

fV39-iooo

Claims

1. Spôsob odstraňovania kontaminantov z tekutého privádzaného prúdu obsahujúceho pevné a kvapalné kontaminanty mechanickou rekompresiou pary použitím vyhrievaného separátora, tepelného výmenníka a kompresora, vyznačujúci sa tým, že sa skladá z týchto krokov :

a) zabezpečenie privádzaného prúdu;

c) zahrievanie uvedeného privádzaného prúdu v uvedenom vyhrievanom separátore na vytvorenie parnej frakcie podstatne zbavenej kontaminantov a kvapalnej kontaminovanej frakcie obsahujúcej pevné nevyparené kontaminanty;

d) precipitácia uvedených pevných látok v uvedenej nevodnej kvapaline na zabránenie usadzovania v uvedenom vyhrievanom separátore a pred stykom s uvedeným výmenníkom tepla; a

e) uvedenie parnej frakcie do kontaktu s uvedeným výmenníkom na získanie kondenzovaného destilátu zbaveného kontaminantov, pričom uvedené pevné látky energeticky neovplyvňujú kondenzáciu uvedeného destilátu.

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že uvedená nevodná kvapalina zahŕňa prinajmenšom C S olej.

3. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že uvedený olej zahrnuje minerálny olej.

4. Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že uvedené pevné látky sú nerozpustné v uvedenom oleji.

5. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že uvedený privádzaný prúd je uvedený do kontaktu s uvedenou nevodnou kvapalinou priamo vo vyhrievanom separátore.

6. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že uvedený privádzaný prúd je privedený do kontaktu s uvedenou nevodnou kvapalinou pred stykom s uvedeným výmenníkom.

7. Spôsob odstraňovania kvapalných a pevných kontaminantov z tekutého privádzaného prúdu obsahujúceho uvedené kontaminanty, vyznačujúci sa tým, že sa skladá z nasledujúcich krokov:

a) zabezpečenie privádzaného prúdu obsahujúceho vodu;

b) zabezpečenie nevodnej kvapaliny s tepelnou kapacitou a teplotou varu vyššou ako uvedená voda;

c) zahrievanie uvedeného privádzaného prúdu v uvedenom vyhrievanom separátore na vytvorenie parnej frakcie podstatne zbavenej kontaminantov a koncentrovanej kvapalnej kontaminovanej frakcie obsahujúcej pevné neodparené kontaminanty;

d)precipitácia uvedených pevných neodparených kontaminantov v uvedenej nevodnej kvapaline pred kontaktom s uvedeným výmenníkom tepla;

e) uvedenie spomenutej parnej frakcie do kontaktu s uvedeným výmenníkom na získanie kondenzovaného destilátu;

f) kompresia uvedenej parnej frakcie na vytvorenie teplotného rozdielu v regeneračnom výmenníku;

g) prechod uvedenej parnej frakcie do kontaktu s uvedeným regeneračným výmenníkom na získanie kondenzovaného destilátu z uvedeného regenerátora;

h) cirkulácia aspoň časti uvedeného koncentrátu cez uvedený regeneračný výmenník a uvedený vyhrievaný separátor na udržanie pomeru cirkulujúcej hmoty k hmote pary od asi 300 do asi 2; a

i) zhromažďovanie uvedeného destilátu podstatne zbaveného kontaminantov.

8. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že spôsob ďalej zahŕňa krok zohrievania uvedeného privádzaného prúdu v prvom kroku pred krokom b) na aspoň čiastočné odstránenie niektorých z uvedených kontaminantov v uvedenom privádzanom prúde.

9. Spôsob podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že uvedená nevodná kvapalina zahrnuje prinajmenšom C 8 olej.

10. Spôsob podľa nároku 9, vyznačujúci sa tým, že uvedený olej zahrnuje minerálny olej.

11. Spôsob podľa nároku 9, vyznačujúci sa tým, že uvedené pevné látky sú nerozpustné v uvedenom oleji.

12. Spôsob podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že uvedený privádzaný prúd je privedený do kontaktu s uvedenou nevodnou kvapalinou priamo v uvedenom vyhrievanom separátore.

13. Spôsob podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že uvedený privádzaný prúd je privedený do kontaktu s uvedenou nevodnou kvapalinou pred stykom s uvedeným výmenníkom.

14. Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že spôsob ďalej zahŕňa krok odstránenia prinajmenšom časti uvedeného koncentrátu z vyhrievaného separátora za účelom riadenia hladiny kontaminantov.

15. Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že spôsob ďalej zahŕňa krok menenia rýchlosti cirkulácie uvedeného koncentrátu.

16. Spôsob podľa nároku 15, vyznačujúci sa tým, že uvedená rýchlosť cirkulácie uvedeného koncentrátu je taká, aby sa udržala hmota pary od asi 1% do asi 50% .

17. Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že uvedený privádzaný prúd je podrobený predbežnej úprave pred zohrievaním.

18. Spôsob podľa nároku 17, vyznačujúci sa tým, že uvedená predbežná úprava zahŕňa aspoň jedno z filtrácie, výmeny iónov, destilácie, precipitácie a vyparovania.

19 Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že spôsob ďalej zahŕňa krok recyklácie uvedenej koncentrovanej kvapalnej kontaminovanej frakcie.

20. Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že spôsob ďalej zahŕňa krok zvýšenia teploty uvedenej parnej frakcie kompresiou.

21. Spôsob podľa nároku 20, vyznačujúci sa tým, že uvedená teplota uvedenej parnej frakcie následne po kompresii je vyššia ako teplota uvedenej parnej frakcie vo vyhrievanom separátore.

22. Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že spôsob ďalej zahŕňa krok podrobenia uvedenej kondenzovanej pary dodatočnej úprave.

23. Spôsob podľa nároku 22, vyznačujúci sa tým, že uvedené dodatočné úpravy zahŕňajú prinajmenšom jedno z filtrácie, výmeny iónov, destilácie, precipitácie a vyparovania.

24. Spôsob podľa nároku 23, vyznačujúci sa tým, že spôsob ďalej zahŕňa krok recirkulácie kondenzovanej pary k uvedenému prvému kroku na extrakciu tepla z uvedeného privádzaného prúdu.

25. Spôsob podľa nároku 7, nasledovne po kroku e), vyznačujúci sa tým, že spôsob ďalej zahŕňa kroky:

a) presýtenie uvedeného koncentrátu na precipitáciu prinajmenšom jednej vybranej pevnej látky.;

b) filtráciu uvedeného koncentrátu; a

c) znovuziskanie uvedenej aspoň jednej vybranej pevnej látky.

26. Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že uvedený krok recirkulácie zachováva vlhkosť na vyhrievaných povrchoch uvedeného vyhrievaného separátora a uvedeného regenerátora, na redukciu tvorby usadenín a znečisťovania.