SU1445745A1 - Устройство дл очистки теплоносител нитрин - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области систем с массообменными аппаратами, в частности к устройствам дл  очистки теплоносител  нитрин от примесей с помощью . ректификации. Цель изобретени  - повышение надежности работы устройства, сокращение времени очистки и потерь теплоносител . В процессе работы устройства с помощью струйного насоса 7 организуетс  по

Description

1

сд

«

Ji.

СД

сто нна  циркул ци  с требуемым расходом кубового остатка (смеси NO2-HNOs) из объема куба 10 в ректификационную колонну 8 через клапан 14, емкость 13 и регу. лирующее устройство 5. В емкости 13 кубовый остаток охлаждаетс  и расслаиваетс . Нижний слой расслоившегос  кубового остатка, обогащенный HNOs, накапливаетс  во врем  работы в емкости 13 и после заполнени  ее нижним слоем, что определ ют по показани м уровнемера 17, осуществл ют его вывод из емкости 13, например , в систему специальной канализации. После этого емкость 13 вновь заполн ют

кубовым остатком из объема куба 10, и цикл повтор ют. Во врем  проведени  операций по опорожнению и загрузке кубовым остатком емкости 13 устройство дл  очистки работает в относительно устойчивом режиме. При это м нижн   часть емкости 13 соединена с жидкостным пространством куба 10 на максимальном удалении, в пределах габаритов куба, от места подвода жидкости из ректификационной колонны 8 в куб 10, а куб и емкость 13 выполнены с размерами, удовлетвор ющими соотнощению ViV2 1/5, где Vi - объем емкости 13; V2 - объем куба 10. 1 ил.

1

Изобретение относитс  к технологии теплоносител , в частности к устройствам дл  очистки, и может быть использовано дл  очистки теплоносител  нитрин от азотной кислоты и продуктов коррозии конструкционных материалов в энергетических уста- новках с замкнутым парожидкостным циклом .

Цель изобретени  - повышение надежности работы устройства и сокращение времени очистки и потерь теплоносител  нит- рин.

На чертеже представлена схема пред- jiaraeMoro устройства дл  очистки.

Устройство содержит насос 1, датчики 2 и 3 расхода, регулирующие устройства 4-6, струйный насос 7, ректификационную колонну (РК) 8, конденсатор 9 очищенного пара, куб 10, уровнемер 11 куба, нагреватель 12 куба, емкость 13 дл  сбора кубового остатка, клапаны 14-16, уровнемер 17 и датчик 18 температуры.

Устройство работает следующим образом.

В процессе работы энергетической установки происходит повышение концентрацир HNOs в теплоносителе нитриН за счет, например, попадани  воды в контур через уплотнени  вала турбины. Поэтому требуетс  посто нна- очистка , теплоносител  нитрин от и примесей, образующихс  в результате коррозии конструкционных материалов при взаимодействии их с HNOs. Одновременно с работой энергетической уста- новки должно работать устройство дл  очистки теплоносител  нитрин, содержащее в качестве одного из аппаратов РК.

Очистка теплоносител  нитрин в РК осуществл етс  при противопоточном контакте

жидкого теплоносител , представл ющего собой смесь HNOa-NO2 и поступающего на питание РК, и пара, вырабатываемого кубом

0

5 0

5

колонны, при,этом HNOa и другие примеси накапливаютс  во врем  работы в кубовом остатке, а очищенный пар, представл ющий собой NO2 с требуемым содержанием примесей, после его конденсации в конденсаторе очищенного пара возвращаетс  в контур энергетической установки.

Устройство выводитс  на требуемый режим работы следующим образом.

После включени  насоса 1, теплоноситель из контура энергетической установки через датчик 2 расхода, регулирующее устройство 4 и струйный насос 7 начинает поступать в РК, 8. Открываютс  клапань 14 и 15 и полностью заполн етс  емкость 13 теплоносителем с линии питани  РК 8. Затем до требуемого уровн  заполн етс  куб 10, что контролирует по показани м уровнемер II. При этом теплоноситель с линии питани  РК 8 попадает в куб 10 через массообменную часть РК 8, а из куба 10 - в емкость 13 через клапан 14. После этого включают нагреватель 12 куба 10.

Очистка теплоносител  нитрин от HNOs и других примесей в РК 8 осуществл етс  при противоточном контакте нй ее массо- обменных элементах жидкого теплоносител , поступаюигего в РК 8 по линии питани  от насоса 1, и пара, вырабатываемого кубом 10 колонны. Очищенный пар из РК 8 поступает в конденсатор 9, где он конденсируетс , а образовавша с  жидкость возвращаетс  через регулирующее устройство 6 в контур энергетической установки. Требуемый расход питани  жидкостью РК 8 устанавливаетс  с помощью регулирующего устройства 4 по показани м датчика 2 расхода, а давление в РК 8 устанавливаетс  с помощью регулирующего устройства 6.

После выхода РК 8 на устойчивый режим работы и охлаждени  (за- счет теплообмена с окружающей средой) теплоносител  в емкости 13 до 20-25°С, что практически соответствует температуре окружающей среды, определ етс  по показани м датчика 18 температуры и  вл етс  оптимальной температурой охлаждени  кубового остатка, открываетс  регулирующее устройство 5, и теплоноситель из верхней части емкости 13 начинает поступать через датчик 3 расхода, регулирующее устройство 5 Б камеру смешени  струйного насоса 7, где в РК 8 дл  очистки. Смешанный поток поступает из струйного насоса 7 в Р1 8. Посто нный расход теплоносител  (кубового остатка) из верхней части емкости 13 в РК 8 через струйный насос 7 обусловливает наличие посто нного расхода кубового остатка из куба 10 в емкость 13 через клапан 14. Оптимальным расходом кубового остатка из объема куба 10 через клапан 14, емкость 13, регулирующее устройство 5, струйный насос 7 в РК 8  вл етс  расход, равный 5% по массе от расхода питани  теплоносител  РК В (т.е., производительности колонны), который фиксируетс  датчиком 2 расхода. Данный расход кубового остатка из объема куба 10 через емкость 13 в РК 8 устанавливаетс  с помощью регулирующего устройства 5 по показани м датчиков 2 и 3 расхода, при этом суммарный расход, v.t. расход кубового остатка из объема куба 0 через емкость 3 в РК 8 и расход теплоноси ел , направл емого на питание РК 8 с помощью насоса 1, устанавливают равным расходу питани  теплоносител  РК 8, который соответствует установившемус  режиму работы колонны.

Таким образом, в процессе работы предлагаемого устройства дл  очистки осуществл етс  посто нна  циркул ци  кубово.о остатка из объема куба 10 через емкость 13 в РК 8 с помощью струйного насоса 7 с посто нным расходом, равным 5% по массе от расхода питани  РК 8, а температура кубового остатка в ел кости 13 поддерживаетс  в пределах 20-25°С за счет естественного охлаждени  емкости.

С течением времени работы устройства в режиме очистки теплоносител  нитрин от HNO.3 и других примесей концентраци  данных примесей в кубовом остатке, представл ющем собой смесь NO2-НЫОз увеличиваетс  и после достижени  концентрации НЫОз в нем более 7% по массе происходит расслоение кубового остатка в емкости 13 с образование ; двух слоев жидкости; верхнего сло , обогащенного NOo, с концентрацией HNOa в нем около 7% по массе , м нижнего сло  с концентрацией HNOs в негл около 45% по массе.

Посто нный вывод с расходом, равным 5% по массе от расхода питани  РК 8, кубового остатка из объема куба 10 в емкость 13 и его расслоение в ней в результате охлаждени  до 20-25°С приводит к образо0

ванию в нижней части емкости 13 во врем  работы нижнего сло  с концентрацией HNOa около 45% по массе, а верхний слой расслоившегос  в емкости 13 кубового ос татка с концентрацией HNOa около 7% по массе посто нно отводитс  из верхней части емкости 13 в РК 8 с помощью струйного насоса 7.

Таким образом, осуществл етс  непрерывный вывод HNOs с кубовым остатком из объема куба 10 в емкость 13, где основна  часть ее, после расслоени  кубового остатка, переходит в нижний слой и накапливаетс  во врем  работы устройства в нижней части емкостн 13, а остальна  ее часть

5 в составе верхнего сло  возвращаетс  в РК 8 путем смещени  его с теплоносителем , поступающим на питание РК 8 в струйном насосе 7.

Емкость 13 снабжена уровнемером 17, например, поплавкового типа, выполненным

0 в виде магнитного поплавка в защитном корпусе, который помещен в объем емкости 13 и перемещаетс  по вертикальной направл ющей , расположенной вблизи боковой стенки емкости ;3, и магнитной шкалы на

5 два положени  уровн : минимально и максимально допустимого, расположенной на внешней поверхности данной боковой стенки . При этом плоскость магнитного поплавка 1,55 г/см что выше плотности верхнего сло  расслоившегос  в емкости 13 кубо0 вого остатка с содержанием HNOa около 7% по массе и меньше плотности нижнего сло  с содержанием HNOa в нем около 45% по массе:

С течением времени работы предлагаемого устройства происходит накопление в

5 емкости 13 нижнего сло  расслоившегос  кубового остатка : содержанием HNO3 45% по массе, и после достижени  им макси.ально допустимого уровн , т.е. почти полного заполнени  емкости 13, что определ етс  по показани м уровнемера 17, во избежание попадани  этого сло  в РК 8 через регулирующее устройство 5 и струйный насос 7 (что приводит к резкому увеличению концентрации HNOs и других примесей в очищенном паре на выходе из РК 8) за5 крываетс  регулирующее устройство 5, а регулирующим устройством 4 по показани м датчика 2 расхода устанавливают расход питани  теплоносителем РК 8, соответствующий установившемус  режиму работы РК После этого закрываетс  клапан 14 и откры0 ваетс  клапан 16. Кубовый остаток с содержанием в нем HNOa около 45% по массе удал ют из емкости 13, например, в специальную канализацию.

По показани м уровнемера 17 (минимально допустимый уровень) определ ют

5 полноту слива кубового остатка из емкости 13. При сливе кубового остатка из емкости 13 требуемое давление в ней поддерживаетс  за счет паров кубового остатка,

поступающих в емкость 13 из куба 10 через клапан 15. После слива кубового остатка с содержанием HNOs в нем около 45% по массе и повышенным содержанием продуктов коррозии из емкости 13 до минимально допустимого уровн  закрываетс  клапан 16, затем открываетс  клапан 14 и емкость 13 заполн етс  кубовым остатком из объема куба 10 через клапан 14. В этот момент наблюдаетс  некоторое снижени  уровн  жидкости в кубе 10 и регулирующим устройством 4 по показани м датчика 2 расхода устанавливают увеличенный по срав- лению с устойчивым режимом работы РК 8 расход питани  РК 8 теплоносителем. После повышени  уровн  жидкости в кубе 10 до требуемого значени , что контролируют по показани м уровнемера И, устанавливают расход питани  РК 8 теплоносител , соответствующий устойчивому режиму работы РК.

Следует отметить, что оптимальным соотношением объемов куба 10 и емкости 13  вл етс  соотношение 5:1- соответственно. Уменьшение данного соотношени , т.е. увеличение объема емкости 13, приводит к недопустимому снижению уровн  в кубе 10 при заполнении кубовым остатком из объема куба 10 .емкости 13 после слива из нее кубового остатка, что требует выключени  колонны из работы до повторного заполнени  куба колонны. Это усложн ет эксплуатацию устройства, увеличивает врем  очистки теплоносител  и расходы на обслуживание всей станции в целом.

Увеличение данного соотношени , т.е. уменьшение объема емкости 13, приводит к увеличению количества периодически проводимых операций слива кубового остатка из емкости 13, что усложн ет эксплуатацию предлагаемого устройства и увеличивает непроизводительные потери теплоносител  за счет многочисленных операций удаление части теплоносител  с остатком.

После охлаждени  кубового остатка в емкости 13 до 20--25°С, что определ етс  по показани .м датчика 18 температуры, открываетс  регулируюш.ее устройство 5 и кубовый остаток начинает поступать из хуба 10 через емкость 13 и струйный насос 7 в РК 8, а требуемый расход кубового остатка, равный 5%-по массе от расхода питанм  РК теплоносителем, устанавливаетс  с помощью регулирующего устройства 5 по показани м датчиков 2 и 3 расхода. При этом суммарный расход, т.е. расход кубового остатка из объема куба 10 через емкость 13 и струйный насос 7 в РК 8 и расход теплоносител , направл емого на питание РК 8 ; помощью насоса 1, устанавливают равным расходу питани  теплоносителем , который соответствует установившемус  режиму работы РК 8.

Во врем  проведений указанных операций по сливу кубового остатка с содержанием НЫОз -- 45% по массе из емкости 13, заполнению емкости 13 кубовым остатком из

5 куба 10 и выводу устройства на режим работы с принудительной циркул цией кубового остатка из объема куба 10 в РК 8 через емкость 13 с помощью струйного насоса 7 предлагаемое устройство дл  очистки рабод тает в относительно устойчивом режиме. Таким образом, при очистке теплоносител  нитрин от примесей с помощью предлагаемого устройства осуществл ютс  как непрерывный процесс ректификации в течение всего времени работы устройства, так и j непрерывный вывод HNO и других примесей с кубовым остатком из объема куба 10 (зоны нагрева) в емкость 13.

Наблюдаетс  градиент содержани  HNOa в кубовом остатке, наход щемс  в кубе колонны, работающей в режиме очист0 ки теплоносител  нитрин от примесей. Так, в части объема кубового остатка, расположенной Б непосредственной близости к месту подвода жидкости из РК в куб, содержание HNOs ниже, чем в остальном объеме 5 кубового остатка. Это объ сн етс  разбавлением этой части объема кубового остатка теплоносителем вз РК с гораздо меньшим, чем в самом кубовом остатке, содержанием HNOa. Исход  из этого нижн   часть емкости 13 соединена с жидкостным простран30 ством куба колонны в его части, наиболе удаленной от места подвода жидкого теплоносител  из РК в куб.

Посто нное подмешивание с расходом, равным 5% по массе от расхода питани  РК, в поток теплоносител , поступающего

35 на питание РК, верхнего сло  расслоившегос  в емкости 13 кубового остатка с содержанием HNOa в нем около 7% по массе незначительно увеличивает содержание HNOs в теплоносителе, поступающем на пи .п тание РК. Например, дл  содержани  HNOs в теплоносителе питани  колонны 0,3-0,5% по массе и ее содержани  в очищенном паре на выходе из РК 0,15-0,25% по массе данное увеличение составл ет 0,05-0,08% по массе, что практически не

45 ачи ет на эффективность очистки теплоносител  нитрь н с помощью РК.

Использование предлагаемого устройства дл  очистки теплон€х;ител  нитрин от HNOs и других примесей позволит увеличить , по сравнению с известными устрой50 ствами, надежность работы оборудовани  энергетической установки, снизить скорость коррозии конструкционных материалов куба колонны под действием кип щей HNOs за счет ее посто нного вывода (по мере накоплени ) КЗ объема куба в емкость дл  сбора

55 кубового остатка, что к тому же уменьшает веро тность забивок продуктами коррозии трубопроводов куба и установленной на них арматуры.

Посто нный вывод HNOs из кубового остатка по мере ее накоплени  в нем позвол ет поддерживать в течение всего времени работы устройства посто нный низкий уровень (около 7-10% по массе) содержани  HNQa в кубовом остатке, наход щемс  в кубе колонны. Это в свою очередь исключить повышенный унос НЫОз из РК с очищенным паром в контур энергетической установки , что имеет место при концентрации в кубовом остатке около 30% по массе и выше, особенно в услови х ограниченны размеров аппаратов. Все это снижает как скорость коррозии конструкционных материалов энергетической установки под действием HNOa, так и сокращает врем  очистки теплоносител  нитрин до требуемых показателей его состава.

Вывод из емкости дл  сбора кубового остагка смеси HNOs-NO2 с содержанием НЫОз в ней около 45% по массе (вместо 30% по массе) дает возможность сократить непроизводительные потери теплоносител , удал емого из системы с кубовым остатком.

Кроме того, отпадают необходимость в посто нном контроле путем анализа отобранной пробы состава кубового остатка на содержание в нем HNOa и необходимость периодического удалени  кубового остатка из куба колонны после достижени  в нем предельно допустимой концентрации HNOa (30% по массе), что предполагает останов устройства дл  очистки, слив кубового остатка , загрузку куба исходной смесью, вывод устройства на режим. Это упрощает эксплуатацию предлагаемого устройство дл  очистки теплоносител  нитрин и сокращает

0

5

0

5

0

врем  его очистки до требуемых показателей состава.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  очистки теплоносител  нитрин, содержащее насос, ректификационную колонну с кубом и конденсатором, трубопроводы входа жидкости, емкость дл  сбора кубового остатка, расположенную ннже уровн  куба колонны и соединенную верхней частью с паровым пространством, а нижней частью - с жидкостным пространством куба колонны, струйный насос, установленный на линии питани  ректификационной колонны жидкостью и соединенный своим активным соплом с напорным трубопроводом насоса, отличающеес  тем, что, с целью повышенн  надежности работы , сокращенн  времени очистки и потерь теплоносител , камера смешени  струйного насоса соединена с верхней частью емкости дл  сбора кубового остатка, его пассивное сопло соединен с трубопроводом входа жидкости в ректификационную колонну, а нижн   часть емкости дл  сбора кубового остатка соединена с жидкостным пространством куба колонны с противоположной стороны от места подвода жидкости из ректификационной колонны в куб, при этом куб колонны и емкость дл  сбора кубового остатка выполнены с размерами, удовлетвор ющими соотношению

   У.Т

   гдеУ| -объем емкости дл  сбора кубового

   остатка; V2 - объем куба колонны.