Spôsob odstraňovania nečistôt z prúdu obsahujúceho nečistoty použitím vyhrievaného separátora a tepelného výmenníka

Číslo patentu: 284946

Dátum: 10.02.2006

Autori: Razzaghi Minoo, Kresnyak Steve, Spiering Robert

Je ešte 8 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Predkladaný spôsob na odstraňovanie nečistôt z privádzaného prúdu kvapaliny obsahujúceho nečistoty zahŕňa kroky privedenia privádzaného prúdu a zahrievania v prvom zahrievacom kroku na aspoň čiastočné odstránenie nečistôt a spätné získanie energie z tvoreného koncentrátu a destilátu. Spôsob na odstraňovanie nečistôt z privádzaného prúdu obsahujúceho nečistoty použitím vyhrievaného separátora a tepelného výmenníka spočíva v tom, že v tomto vyhrievanom separátore sa vytvorí frakcia pary takmer bez nečistôt, frakcia koncentrovaných nečistôt sa separuje a frakcia pary sa stlačí na zvýšenie teploty frakcie pary nad teplotu vyhrievaného separátora. Stlačená frakcia pary sa potom uvedie do kontaktu s tepelným výmenníkom na tvorbu kondenzovaného destilátu a výhrevný povrch vyhrievaného separátora a tepelný výmenník sa udržiavajú v kontakte s frakciou koncentrovaných nečistôt kontinuálnou cirkuláciou cez vyhrievaný separátor a uvedený tepelný výmenník v pomere cirkulujúceho koncentrátu k hmotnosti pary asi 300 až takmer 2. Hmotnosť pary sa pritom rovná hmotnosti destilátu spätne získaného kompresiou frakcie pary, aby sa zabránilo tvorbe usadenín a znečisťovania zahrievajúcich povrchov. Časť frakcie koncentrovaných nečistôt z vyhrievaného separátora sa odstráni.

Text

Pozerať všetko

Vynález sa týka účinného spôsobu destilácie vody s minimalizovaným znečisťovaním a zanášaním pracujúceho zariadenia počas dlhých pracovných cyklov.Všeobecne je destilácia vody vysoko účinný spôsob odparovania čistého vodného destilátu a regenerácie koncentrovanej kvapaliny obsahujúcej veľké množstvo neprchavých zložiek. Tento spôsob môže byť efektívnym prostriedkom na spätné získanie čistej vody z kontaminovaných zdrojov. Proces destilácie vody zahŕňa však obvykle niekoľko problémov, z ktorých najdôležitejšie môže byt znečisťovanie alebo zanášanie destilačného zariadenia minerálmi alebo inými zložkami z destilovanej kvapaliny. Bežné usadzujúce sa zlúčeniny obsahujú Vápnik, horčík a kremík. znečisťovanie alebo vo väčšej miere zanášanie povrchov prenášajúcich teplo má obmedzujúci vplyv na prestup tepla cez komponenty, následkom čoho sú konvenčné destilačné procesy nefunkčné.Ďalší bežný problém typických spôsobov destilácie vody je vysoká energetická spotreba. Bez prostriedkov na efektívne spätné získanie vstupnej energie sa požadovaná energia rovná skupenskému teplu vyparovania vody pri danom tlaku/teplote. Destilácia vody za týchto podmienok nie je komerčne použiteľné na aplikácie skvalitňovania vody.Spôsoby týkajúce sa tejto technológie boli opísanć v U.S. patente č. 4,566,947 a vo francúzskom patente č. 2,482,979. Tieto dokumenty opisujú odstraňovanie nečistôt destiláciou alebo inými čistiacimi technikami a netýkajú sa problémov, ktoré rieši predkladaný vynález.Niekoľké premenné sa musia brať do úvahy, aby sa prekonali problémy s konvenčnými destilačnými spôsobmi. Nasledujúce tri rovnice opisujú základne vzťahy tepelného prenosu v rámci systému destilácie vodyQ množstvo preneseného tepla (kg.m 2.s 3),U koeficient celkového tepelného prenosu alebo schopnosť systému prenášať teplo (kg.s 3.l(l),A povrch plochy prenosu tepla (m 2),LMTD Iogaritmus priememej teplotnej diferencie alebo tepelná hnacia sila systému (K),m hmotnostný tok tekutiny v kvapalnom alebo plynnom stave (kgsl),Cp memé teplo tekutíny (kgsJmZKJ),Tl, T 2 teplota tekutiny vstupujúcej alebo vystupujúcej zo systému (K),L skupenské teplo vyparovania alebo kondenzácie (mäsa).Aby bol destilačný systém účinný, množstvo vymeneného a obnoveného tepla, Q, vyjadrené uvedenými rovnicami, musí byt maximalizované a súčasne musi splňať reálne limity pre zostavajúce premenné, a musí zabrániť znečisťovaniu a zanášaniu. Pre uvedenú kvapalinu a jej dynamiku vnútri uvedeného zariadenia na výmenu tepla sú premenné U, Cp a L relatívne stále. Musi sa venovat mimoriadna pozomost premenným A, QA, LMTD, aby sa prekonali problémy spojené s destiláciou kontaminovanej vody.Aby sa úplne prekonali problémy destilácie kontaminovanej vody a eliminovalo sa usadzovanie, musia byť brané do úvahy, okrem už uvedených základných stavových rovníc, ďalšie rozhodujúce faktoryI rýchlosť, s ktorou je prenášané teplo vnútri destilačného systému, známy ako tepelný tok alebo QA 1 (kg.s 3)I výsledná teplota varu koncentrátu zodpovedajúca teplote nasýtenia prúdu paryI stupeň presýtenia a úroveň precipitácie koncentrátu aI úroveň vyparovania odparovaného prúdu.Až do tohto vynálezu nebola za dlhodobej prevádzky vykonaná maximalizácia množstva preneseného a znovu ziskaného tepla z procesu destilácie vody bez tendencie znečisťovania alebo usadzovania.Bol vyvinutý spôsob, ktorý je energeticky účinný a súčasne tento spôsob odstraňuje problémy usadzovania predtým prítomné v destilácii kontaminovanej vody, znečistenej organickými, anorganickými látkami, kovmi a inými.vynález je založený na spojení dvoch rozdielnych koncepcii, ktoré boli predtým spomínané jednotlivo V doterajšom stave techniky, ale ktoré neboli jedinečne spojené so synergickým efektom, ktorý vyplýva z predkladaného vynálezu. Zistilo sa, že spojením konvcnčného obvodu rekompresie pary so špeciálne usporiadaným regeneračným prenosovým obvodom núteného prúdenia tepla môžu byť získané veľmi žiaduce výsledky v podmienkach maximalizácíe tepelného prenosu a udržania požadovaného núteného obehu prúdenia tepla, ktoré nespôsobuje zanášanie výmenníkov, vyskytujúce sa v štandardných destilačných spôsoboch, Jedným cieľom vynálezu je poskytnúť zlepšenie účinnosti spôsobu destilácie vody, ktorá obsahuje organické,anorganické látky, kovy alebo iné kontarninujúce zlúčeniny, na získanie čistej frakcie vody bez nečistôt, ktoré nie je sprevádzané zanášaním destilačného zariadenia.Zistilo sa, že presným udržiavaním pomeru cirkulujúcej hmoty k hmote pary v intervale menej ako 300 až takmer 2 sa po kompresii pary prejavujú mnohé výhody1. koncentrát cirkulujúci cez výpamú stranu regeneračného výmenníka bude obsahovať presne regulovanú frakciu pary od asi l do 50 hmotn. cirkulujúceho koncentrátu2. teplotný nárast (asi 1,8 K, t. j. l F) cirkulujúceho koncentrátu zostáva veľmi nízky vďaka presnej regulácii frakcie pary a studené povrchy výmeny tepla zostávajú vlhké,pri teplote blízkej teplote cirkulujúcej tekutiny. Toto vedie k znižovaniu rizika znečisťovania týchto povrchov3. pri tejto regulovanej nízkej plynnej frzúçcii, koncentrovaná kvapalina vnútri výmenníka je vystavená ďalšej lokalizovanej koncentrácii s faktorom nižším ako l.1, čím sa vyhne lokalizovanej precipitácii usadzujúcich zlúčenín4. keďže počas prechodu cez regeneračný výmenník sa zvyšuje ñakcia pary a zvyšuje sa koncentračný faktor, tak sa podstame zvyšuje rýchlosť prúdu, čim sa znižuje riziko znečisťovania5. pri regulovaní frakcie pary vo vyparujúcej kvapaline sa môže získať značný tepelný prenos prostredníctvom skupenského tepla bez usadzovania6. pretože nárast teploty výpamej strany regeneračnćho výmenníka je udržiavaný na veľmi nízkej hodnote, je udržiavané aj LMTD regeneračného výmenníka a týmto je udržiavaná energia kompresie na veľmi nízkej hodnote a7. nastavovaním tepelného toku, teplota vlhkých povrchov na kondenzáciu a vyparovanie je udržiavaná blízko podmienok nasýteného prúdu. Typ varu sa bude pohybovať z primáme núteného prúdenia na stabilný bublinkový var vlhkých povrchov.Ďalším cieľom predkladaného vynálezu je poskytnúť spôsob odstraňovania nečistôt z privádzaného prúdu obsahujúceho nečistoty s použitím vyhrievaného separátora a tepelného výmenníka a spôsob zabránenia znečisťovania a tvorby usadenin na separátore a tepelnom výmenníku, spočívajúci v tom, že zahŕňaa) tvorbu frakcie pary z privádzaného prúdu vystaveného vyhrievanému separátoru prevažne bez nečistôt a separáciu nosnej frakcie koncentrovaných nečistôtb) kompresíu frakcie pary na zvýšenie teploty nečistoty nesúcej frakcie nad teplom vyhrievaného separátora, c) uvedenie frakcie pary do kontaktu s výmenníkom tepla na tvorbu kondenzovaného destilátu ad) udržiavanie vyhrievaných povrchov vyhrievaného separátora a výmenníka tepla v kontakte s ñakciou koncentrovaných nečistôt plynulou cirkuláciou frakcie cez separátor a výmenník tepla v pomere cirkulujúcej hmoty k hmote pary približne 300 ku asi 2 na predchádzanie tvorby usadením a znečisťovania vyhrievaných povrchov.Je žiaduce, aby spôsob podľa vynálezu ďalej zahŕňal tieto kroky privádzaný prúd sa pred vytvorením frakcie pary V kroku a) predhreje uvedeným tepelným výmenníkom je regeneračný výmenník, a v kroku b) sa ďalej na výhrevnom povrchu regeneračného výmenníka udržujú oblasti stabilného bublinkového varu, čím sa povrch regeneračného výmenníku udržuje mokrý a kondenzovaný destilát v podstate bez nečistôt sa zbiera.Výhodne následne po kroku udržiavania oblastí stabilného bublinkového varu na výhrevnom povrchu regeneračného výmenníka spôsob podľa vynálezu ďalej zahŕňa krokyi) na precipitáciu aspoň jednej vybranej pevnej látky sa frakeia koncentrovaných nečistôt presýtiii) frakcia koncentrovaných nečistôt sa filtruje aiii) spätne sa získa aspoň jedna vybraná pevná látka.Je tiež výhodné, keď sa privádzaný prúd podrobi pred zahrievanim kroku predbežnej úpravy a pri tomto kroku predbežnej úpravy sa uskutočňuje aspoň jedna z operácií filtrácie, iónovej výmeny, destilácie, precipitácie alebo vyparovania.Je tiež žiaduce uskutočniť ďalej krok recyklovania frakcie koncentrovaných nečistôt spätne získanej z kroku filtrácie a krok meniaci rýchlosť cirkulácie frakcie koncentrovaných nečistôt.Výhodne sa rýchlosť cirkulácie frakcie koncentrovaných nečistôt udržiava tak, aby cirkulovalo od asi l do asi 50 hmotn. pary.Výhodnejšie je církulujúcim množstvom pary asi 10 hmotn. pary.Taktiež je žiaduce, aby frakcia pary z kroku a) prechádzala frakčnou kolónou, zatial čo je v kontakte s destilač ným reĺluxom kondenzovaného destilátu, a aby sa časť kondenzovaného destilátu recírkulovala na frakčnú kolónu ako destilačný reílux.Všeobecne je v jednom možnom uskutočnení vynálezu vyparovaná destilovaná voda prenášaná cez sieťovú vložku na odstránenie akejkoľvek vstupujúcej vody pred vstupom do kompresora. Kompresor zvýši tlak a teplotu prúdu pary nad teplotu vyhrievanćho separátora, aby bol umožnený efektívny tepelný prenos cez regeneračný výmenník tepla. Prúd pary vstupuje do regenerátora, kde sa chladí a kondenzuje na destilát. Tepelná energia je prenášaná na cirkulujúci koncentrát z vyhrievaného separátora prostrednictvom regulácie pomeru hmoty cirkulujúceho koncentrátu ku prúdu pary, v intervale menej než 300 až asi 2, menej než 50 pary, presnejšie menej než 10 pary generovanej v cirkulujúcom prúde koncentrátu. Táto fáza pary absorbuje prenášané teplo skupenským teplom vyparovania a súčasne neumožňuje nárast teploty cirkulujúceho koncentrátu o viac ako 0,55 K (l F). Čistá destilovaná voda pri teplote a tlaku kondenzácie prechádza cez predhrievač, aby sa prenieslo účelne teplo systému na vstupujúci privádzaný prúd. A súčasne čast koncentrátu sa odstráni z tepelného separátora, aby sa udržala požadovaná koncentrácia nečistôt. Odpadový prúd koncentrátu pri teplote a tlaku vyhrievaného separátora prechádza cez prídavný predhrievač, aby sa zvyšná účelnà tepelná energia preniesla na privádzaný prúd. Na odstránenie alebo zachovanie nečistôt počas destilácie sa môžu použit ďalšie techniky predbežného spracovania a dospracovania, bud prerušovane alebo kontinuálne. Na ďalšie zlepšenie destilačného procesu sa môžu použiť spôsoby na kontrolu pH, ktoré môžu byt použité na ionizáciu prchavých komponentov alebo na pozmenenie podmienok rozpustnosti v koncentráte.Spätne získaná destilovaná voda môže byť regulované na úroveň čistoty a na úroveň teploty, preto je možné ju použiť ako vodu v procesoch, ako destilovanú vodu alebo je možné ju vypustiť späť do prírodnej vody, pričom jej kvalita dosahuje a prevyšuje štandardy pre vodu V okolitom prostredí.Tento spôsob sa môže využít na dekontamináciu priemyselne využívanej vody, ako je voda v rañnériách, v petrochemickom priemysle, vo výrobe celulózy a papiera, v potravinárskom priemysle, v baníctve, v automobilovom a inom transportnom priemysle a vo výrobe. Ďalej je možné použit tento spôsob na vypúšťanie extrakčnej vody, na odsoľovanie, na úpravu podzemnej vody, čistenie pitnej vody,pri obnove kalojemov, pri obnove vody z ropných polí a tiež pri výrobe akejkoľvek formy vody pre ohrievače. Tento zoznam nie je konečný, ale predstavuje len možne príklady.Vynález je ďalej opísaný pomocou obrázkov, ktoré ilustrujú výhodné uskutočnenia predkladaného vynálezu.Prehľad obrázkov na výkresochObrázok 1 je schematické znázomenie celkového spôsobu podľa jedného z uskutočnení opisovaného vo vynáleze.Obrázok 2 je alternatívne uskutočnenie z obrázka 1.Obrázok 3 je ďalšia altematíva uskutočnenia z obrázka l, Obrázok 4 schematicky znázonňuje typický tlak a teplotu vyparujúcich komponentov.Obrázok 6 schematicky znázorňuje priebeh prúdenia v regenerátore výmennika tepla typu platňa/platňa.Obrázok 7 je graf znázorňujúci úroveň vyparovania cirkulujúcej tekutiny v regenerátore vztiahnutú na pomer hmoty cirkulujúcej tekutiny ku hmote pary.Obrázok 8 je graf znázonäujúci výsledný lokalizovaný koncentračný efekt v regenerátore pri rozdielnych frakciách pary.Obrázok 9 je graf ukazujúci údaje získané zo skúšky destilačnej jednotky.Rovnaké čísla použité v texte označujú rovnako očíslované prvky alebo časti zariadenia.Obrázok l znázorňuje jeden z príkladov uskutočnenia predkladaného vynálezu.Kontaminovaný privádzaný prúd vody, všeobecne označovaný číslom 10 je zavedený do kroku predbežnej úpravy, všeobecne označovanej 12 na odstraňovanie nerozpustných prchavých látok a/alebo na úpravu pH a na úpravu kontaminovaného prívádzaného prúdu vody 10. Prchavé komponenty sú odvádzané z privádzaného prúdu v 14, menej prchavé komponenty sú odvádzané z privádzaného prúdu v 16. Predupravený privádzaný prúd odchádza z 12 a potom prechádza do predhrievača 18 na zvýšenie teploty privedeného prúdu, na zvýšenie regenerácie účelného tepla pred vstupom do vyhrievaného separátora 20. Privádzaný prúd sa môže rozdeliť na niekoľko prúdov, ktoré prechádzajú cez predhrievače na regeneráciu sekundámeho účelného tepla, na maximalizáciu celkového regeneračného potenciálu jednotky. Takéto usporiadania ocenia odbomici v stave techniky. Viaceré predhrievače môžu byť usporiadané ako jeden viacfunkčný predhrievač, alebo ako oddelené pracovné jednotky predhrievača označené ako 18 a 22. Oddelené privedené prúdy sú zmiešané a zahriate na teplotu blízku teplote vyhrievaného separátora pred vstupom do vyhrievaného separátora 20. Ak je to požadované, môže byť privádzaný prúd tiež zavedený do núteného obehu, aby sa vytvoril lokálny zrieďovací efekt v regenerátore. Vyhrievaný separátor sa môže skladať z viacerých oddelených jednotiek, ako je cyklonálny separátor. Nížšia časť celkovo označované číslom 22, má cyklonálny účinok na suspendovanie pevného materiálu V koncentráte a na vyprázdňovanie, čo je označované ako odpadový prúd alebo koncentrovanie, čo označuje línia 24. Rýchlosť kontinuálneho alebo prerušovaného odpadového prúdu reguluje koncentráciu komponentov vo vyhríevanom separátore 20, čím reguluje stupeň nasýtenia koncentrátu, stupeň presýtenia, následnú precipitáciu tuhej látky a teplotu varu vo vyhríevanom separátore 20. Odpadový prúd 24 pri teplote vyhrievaného separátore 20 prechádza cez druhomý predhrievač 26 na prevod tepla na privádzaný prúd cez líniu 28. Odpadový prúd 24 je redukovaný na teplotu okolo 257, 65 l( (3 F) na priblíženie k teplote privádzaného prúdu v 22. Horná časť vyhrievaného separátora 20, obsahujúca takmer nasýtený prúd pary, slúži na separáciu plyn/kvapalina a môže obsahovat charakteristické časti ako sieťová vložka (nie sú znázomené) na zhlukovanie kvapiek z prúdu pary. Para prítomná vo vyhríevanom separátore 20, všeobecne označovaná líniou 30, predstavuje environmentálnu kvalitu destilátu a v závislostí od komponentov pritorrmých v privádzanom prúde môže byť bud pitnou vodou alebo vodou napájajúcou ohrievač. Para je prenášaná do kompresora 32 nazvyšovanie tlaku a teploty prúdu pary na teplotu vyššiu, než je teplota vyhrievaného separátora 20. Prúd pary pri určitom tlaku (vrátene vákua) opúšťa vyhrievaný separátor. Táto para je primáme nasýtená pri podmienkach vyhrievaného separátora 20, aj ked sa môže stat presýtená, ak koncentrát obsahuje komponenty v dostatočnej koncentrácii na to, aby sa zvýšila teplota varu pary. Tento jav je známy ako nárast teploty alebo BPR a mal by byť pochopený tak, že kompresia môže byť vhodne kompenzovaná. Dodatočne dodaná energia dodaná prúdu pary určuje požadovanú LMTD alebo tepelnú hnaciu silu nevyhnutnú na uskutočnenie tepelného prenosu v regeneračnom výmenniku tepla všeobecne označovanom číslom 34.Kompresor alebo ventilátor označovaný číslom 32 môže byť akékoľvek zariadenie známe v odbore, ktoré môže vyvolať tlak asi od 1,37.l 04 Pa do 6,8.I 04 Pa (2 do 10 psi) V pare a prietok požadovaného stupňa hmoty pary. Aktuálny spád požadovaný kompresorom 32 je špecificky určený pre každú jednotku podmienkami vyparovania vo vyhríevanom separátore 20 a požadovaného LMTD pre regenerátor 34. Para opúšťajúca kompresor 32 je primárne prehriata. Stupeň prehriatia je závislý od výstupného tlaku a účinnosti kompresora 32.Regeneračný výmennik 34 pracuje na kondenzovani stlačenej pary získanej z kompresora 32 na destilát vypustený z regenerátora 34 cez zberač kondenzátu označovaný číslom 36. Tento krok zachytáva prehriatie a latentné teplo prúdu pary je prenášané pomocou tepelnej hnacej sily na cirkulujúci prúd koncentrátu označený číslom 38. Destilát akumulovaný v zberači 36 je vo všeobecnosti nasýtená kvapalina pri špecifickej teplote a tlaku. Dodatočné účelné teplo obsiahnuté v destiláte je spätne získané prechádzaním teplého destilátu s využitím čerpadla 40 späť cez predhrievač 18, kde vychádzajúci prúd je ochladený na teplotu asi 257,65 K (3 F) ako vchádzajúci privádzaný prúd z 12.Bolo zistené, že využitím koncentrátu cirkulovaného čerpadlem 42 na cirkuláciu predpísanej kvantity koncentrátu z vyhrievaného separátora 20, cez regeneračný výmennik 34, sa pozorujú významné výsledky bez rizika znečisťovania alebo zanášania povrchov výmenníka. Kvantita cirkulujúcej hmoty koncentrátu je špecificky zvolená tak,aby bola v intervale menej než 300 až asi 2, týmto je presne tvorená frakcia pary od menej než l do menej než 50 v prúde 38 vystupujúceho z regeneračného výmenníka 34. Hmota tohto prúdu sa môže meniť a môže byť nastavená pre požadované parametre pomocou riadiaceho zariadenia všeobecne označovaného číslom 44. Špecifickejšie, požadovaná hodnota pre frakciu pary vo vychádzajúcom cirkulujúcom prúde 38, uvažujúc najkontaminovanejší prúd, je menej než 10 frakcie pary, Para tvorená v prúde 38 je úmemá množstvu prechádzajúceho cez kompresor a spätne získaného ako destilát V 46. Para získaná v regeneračnom výmenniku 34, aj keď vo frakcii s veľmi malou hmotnosťou (asi l až 10 hmotn. cirkulujúcej hmoty), absorbuje najviac tepla preneseného z kondenzujúcej strany regenerátora 34. Výber cirkulujúceho koncentrátu v pomere k frakcií pary je dôležitým faktorom pri redukcii znečisťovania a usadzovania. Tento parameter je najdôležitejší na zabezpečenie veľmi nízkeho nárastu teploty koncentrátu cirkulujúcej tekutiny na udržiavania efektívneho LMTD bez kríženia teploty v regeneračnom výmenniku 34. Akýkoľvek tepelný nárast bude rýchlo eliminovaný LMTD a tepelný prenos je zastavený. Napríklad, ak tlak cirkulujúceho koncentrátu je zvyšovaný V regenerátore tak, že z tekutiny nemôže byť tvorená para, teplota bude vzrastať absor SK 284946 B 6pciou účelného tepla až do neexistencie LMTD a teda tepelný prenos bude zoslabený. Spätný tlak koncentrátu cirkulujúceho systému je tvorený stratami statickej výšky a tlakovej výšky a je želané, aby bol minimálny. Je známe, že ak spätný tlak je primáme rovnajúci sa strate statickej výšky vertikálneho výmenníka, tak úbytok dynamického tlaku výmenníka je minimalizovaný. Tok cirkulujúceho koncentrátu je potom vybraný na získanie asi 1 až 10 frakcie pary vo výstupnej línii 38. Výsledný teplotný nárast je veľmi nízky a LMTD je udržiavaná pri jeho navrhnutej hodnote.Obrázok 2, znázorňuje schému altemativneho spôsobu,ktorý umožňuje pre odpadový prúd 24 z vyhrievaného separátora 20, aby bol nastavený až na celkový koncentračný efekt alebo koncentračný faktor (CF) systému, čím tvorí presýtený koncentrát s ohľadom na jeden alebo viacej komponentov, čo spôsobuje precipitáciu. Tak pevné látky tvorené vo vyhrievanom separátore 20, ako aj odpadový prúd 24 prechádza cez separačné zariadenie pevná látka/kvapalina, všeobecne označované číslom 50 na odstránenie tuhej látky alebo kalu. Ako altematíva, separačné zariadenia pevná látka/kvapalina 50 môže byť umiestnené medzi čerpadlom regenerátora 42 a výmenníkom 34 v postupne alebo celkovo prúdiacej zostave. Spätne získaná kvapalina je ďalej recyklovaná spätne na Vyhrievaný separátor 20 označená ako 52 a podiel reprezentujúci kvantitu odpadového prúdu je ďalej prenášaný cez predhrievač 26 na znovu zahrievanie a chladenie na teplotu asi 257,65 K(3 F). Separačné zariadenie pevná látka/kvapalina 50 môže byť akéhokoľvek typu, ako hydrocyklón, centrifugálny usadzovač, gravitačný usadzovač, odstredivka, dekantačný separátor, známe odbomikom v odbore. Tento proces je čiastočne atraktívny, ak je hlavným predmetom spätné ziskanie zlúčeniny vo forme pevnej látky, alebo ked má zlúčenina významnú komerčnú hodnotu.Obrázok 3 znázorňuje ďalší spôsob, v ktorom prúd pary môže obsahovat podiel jednotlivej nečistoty z privádzaného prúdu. Vyhrievaný separátor 20 je vybavený frakcionačnými kolónami 54 pred kompresorom 32 a nasávacím potrubím 30 kompresora. Kolóna 54 je využitá na fi-akcionáciu a vymývanie nečistoty využijúc viacnásobné podlažia v spojení s refluxom čistej studenej vody označenej číslom 56. Reflux môže byť smerovaný z hociktorého vrchného prúdu alebo dolného prúdu predhrievača 18 alebo v kombinácii, čo závisí od požadovanej teploty refluxu. Táto obmena spôsobu je atraktívna vtedy, keď privádzaný paid obsahuje napríklad prchavé látky ako uhľovodiky, glykoly,amoníak atď.Obrázok 4 znázorňuje typické vzťahy pre tlak a teplotu rozličných vyparujúcich prúdov.Číselné údaje na diskusiu sú použité z obrázku 1 až 3. Napriek tomu, že na príklade sú ukázané presné parametre procesu, môžu sa modifikované prispôsobovať špecifickým aplikáciám destilácie. Tieto schematicky ukazujú podmienky kladené na tekutinu bez nárastu teploty varu a vyhrievaný separátor 20 pracujúci pri mierne zvýšenom atmosférickom tlaku 1,1.l 05 Pa (16 psi) a 373,47 K (212,5 F). Teplotný nárast cirkulujúceho koncentrátu je nižší než 0,55 K(1 F) pre pokles tlaku regenerátora l,7.l 04 Pa (2,5 psi). Frakcia pary cirkulujúceho prúdu je asi 10 . Približné podmienky pre regeneračný výmenník 34 sú prezentované na krivke vyparovania/kondenzácie ako ukazuje obrázok 5. Na kondenzujúcej strane výmenníka prehrievaný prúd vstupuje pri bode C pri asi 394,26 K (250 F) a 1,48.105 Pa(21,5 psi) a je kondenzovaný pri tlaku nasýtenia pary pribode C, asi 384,71 K (23 l,8 F) a l,476.l 05 Pa (21,4 psi). Táto oblast je často označovaná ako zóna chladenia prehriatej pary a obsahuje asi 2 plochy povrchu výmenníka. Prostredníctvom plochy udržiavajúcej zóny je uvoľnené latentné teplo kondenzácie. Miemy pokles tlaku a teploty,ktorý nastane vo výmenníku 34, je spôsobený vlastným poklesom tlaku tepelného výmenníka. Výstupné podmienky potom sú asi 383,97 K (2315 F) a l,47.105 Pa (21,4 psi). Teplota povrchu na kondenzujúcej strane bude nižšia, než teplota nasýtenia vstupujúcej pary, týmto sa tvorí kondenzovaný film na povrchu tepelného výrnenníka. Tepelný prenos bude preto podmienený vlhkou stenou udržujúcou efektívnu teplotu filmu na teplote nasýtenia pary. Destilát bude stekať z výmenníka do zbeme kondenzátu 36 pri bode D, držiac regenerátor bez kvapaliny a vystavujúci všetky povrchy tepelného výmenníka na proces kondenzácie.Na vyparujúcej strane koncentrát vstupuje do výrnenníka protiprúdovo zo spodnej časti pri bode A pri asi 373,47 K (212,5 F) a l,28.105 Pa (18,6 psi) po prechode cirkulačným čerpadlem 42. Cirkulačná rýchlosť je nastavená tak,aby pomer hmoty koncentrátu bol aspoň IO-ldát väčší než množstvo pary. Teplota koncentrovanej tekutiny začína vzrastať na bod A, na úroveň asi 373,82 K (2 l 3,2 F) ako je bod B, kde je prekonaná statická výška a tlak je redukovaný na 1,1 1.105 Pa (16,1 psi). Keď koncentrát stúpa vo výmenniku 34, začína sa vytvárať para núteným prúdenim absorbujúc prenesené latenmé teplo. Zvyšovaním hmotnosti tekutiny na vyparujúcej strane až do kým pomer cirkulujúcej hmoty ku hmote pary nevybočí z požadovaného intervalu, efekt varu a stabilný bublinkový var v oblasti je kontrolovaný počas núteného prúdenia. Vzhľadom na veľkú hmotu toku kvapaliny, povrch prenosu tepla sa udržuje vlhký pri teplote rovnajúcej sa teplote nasýtenia novo formovanej pary. Ďalším zabezpečením je, že rýchlosť toku(QA) pre výmenník je pod 18927,55 kg.s 3 (6000 BTU hrñz), je udržiavaný teplotný nárast na vyparujúcej strane pod 0,55 K (l F) a vlhký film povrchu, čím je eliminované riziko usadzovania. Ak je rýchlosť toku vysoká, okamžité zrýchlenie pary a pokles tlaku dočasne prevyšuje prípustnú statickú výšku, čo sa prejaví v dočasnej nestabilite spätného toku a je možné zrútenie vlhkého teplo prenášajúceho povrchu, čo má za následok znečisťovanie teplo prenášajúceho povrchu. Pod rýchlosťou toku 18927,55 kgs(6000 BTU hrñ 2) a v rozsahu intervalu cirkulujúceho koncentrátu ku pare nižšom než 300, existuje oblast, kde kvapalina a para môže koexistovať v stabilnom stave za udržania vlhkého povrchu prenášajúceho teplo na vyparujúcu stranu regenerátora, bez rizika znečisťovania alebo usadzovania.Odkaz na body A až D je tiež V obrázku 6.Obrázok 6 znázorňuje pôdorys vysoko účinného vý menníka prenášajúceho teplo 58, známy odbomíkom ako tepelný výmenník typu platňa/rám, pomocou ktorého riadky vertikálne orientované a tesnené platňami 60 sú umiestnené medzi dvoma pevnými rámami 62 a 64. Tieto zariadenia sú dobre známe pre ich kompaktné rozmery a schopnosť dosahovať veľmi vysoké U hodnoty alebo celkové koeficienty tepelného prenosu. Tento typ výmenníka usporiadaný ako protiprúdový výmenník a výmenník s jedným prechodom je dobre vyhovujúci pre predkladaný vynález a špecifické návrhy nasledujúcich využití sú l. Platňový typ výmenníka poskytuje nízky, íixovaný statický spád a veľmi nízky pokles tlaku na koncentráciu církulujúcej kvapaliny alebo výpamú stranu, hoci poskytuje relatívne vysoký koeficient tepelného prenosu.

MPK / Značky

MPK: C02F 1/04, B01D 1/26, B01D 3/14

Značky: nečistot, prúdu, použitím, separátora, odstraňovania, vyhrievaného, tepelného, nečistoty, obsahujúceho, spôsob, výmenníka

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/16-284946-sposob-odstranovania-necistot-z-prudu-obsahujuceho-necistoty-pouzitim-vyhrievaneho-separatora-a-tepelneho-vymennika.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob odstraňovania nečistôt z prúdu obsahujúceho nečistoty použitím vyhrievaného separátora a tepelného výmenníka</a>

Podobne patenty