PL102631B1 - Urzadzenie do zageszczania roztworow - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do zageszczania roztworów. Wynalazek ma zastosowanie w procesach inzynierii chemicznej.

Znane dotychczas - miedzy innymi z polskiego opisu patentowego nr 76843 - urzadzenie do zageszczania roztworów nalezy do grupy cienkowarstwowych wyparek statycznych i stanowi konstrukcje plaszczowo-rurowa posiadajaca od dolu przestrzen, w której odbywa sie rozdzielenie czynników wyplywajacych z rur wyparnych, urzadzenie do oddzielania czastek roztworu porwanych z fazy gazowej, a takze przestrzen, w której odbywa sie koncowe odwodnienie roztworu w procesie dyfuzyjnego ruchu masy. Czesc plaszczowo-rurowa stanowi wiazka rur wyparnych zamocowana w plytach sitowych i umieszczona w plaszczu parowym. Wewrfatrz rur wyparnych umieszczone sa wklady ze spiralnymi segmentami kierujacymi faze gazowa, nadajacymi jej ruch wirowy, co powoduje oddzialywanie na warstwe roztworu, a takze odrzucanie czastek roztworu z powrotem na scianki rur wyparnych. Wklady kierujace zamocowane sa w plycie sitowej, która usytuowana jest pomiedzy komora roztworu a komora czynnika gazowego. W plycie tej zamocowane sa równiez rury lacznikowe, które swobodnym koncem- poprzez odpowiednie urzadzenia zraszajace - wprowadzone sa do rur wyparnych. Gaz obojetny wprowadzony do komory gazowej przedostaje sie rurami lacznikowymi do wnetrza rur wyparnych. W komorze roztworu znajduje sie króciec doprowadzajacy swiezy roztwór do urzadzenia przelewowego, a stad na plyte sitowa. Dolna plyta sitowa polaczona jest z dolna czescia wyparki, która ma ksztalt walcowy, od dolu zamkniety dnem stozkowym z umieszczonym wspólsrodkowo króccem spustu roztworu. U góry dolnej czesci wyparki znajduje sie przestrzen rozdzielajaca fazy oraz urzadzenie do separacji wylotów: oddzielne dla wylotów z rur wyparnych, oddzielne z dolnej czesci wyparki.

Urzadzenie do rozdzielania faz posiada azurowe dno oraz sciane boczna, w której znajduje sie otwór przeznaczony dla fazy gazowej, którym przedostaje sie ona do urzadzenia separacyjnego, a stad zostaje wydalona poza urzadzenie. Pozostala przestrzen czesci dolnej wyparki, ograniczona azurowym dnem urzadzenia rozdzielajacego fazy, urzadzeniem separacyjnym, walcowa sciana boczna i dnem stozkowym przeznaczona jest do koncowego zageszczania roztworów w procesie dyfuzyjnego ruchu masy. Do walcowej sciany dolnej czesci2 102 631 urzadzenia przymocowane sa stozkowe przegrody ksztaltujace strumien gazu obojetnego, kierowanego od dolu wyparki ze znajdujacego sie tam krócca wlotowego.

Znane urzadzenie posiada te wade, ze nie pozwala na uzyskanie wysokiego stopnia odwodnienia roztworów na przyklad azotanu amonowego. Wynika to z nie wystarczajacego rozwiniecia powierzchni wymiany masy, okreslonej powierzchnia styku faz: roztworu w postaci strug kropel oraz obojetnego czynnika gazowego w przestrzeni urzadzenia, gdzie koncowe odwodnienie roztworu odbywa sie w procesie dyfuzyjnego ruchu masy.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie wad znanego urzadzenia oraz opracowanie konstrukcji urzadzenia do zageszczania roztworów, posiadajacego miedzy innymi rozwinieta powierzchnie wymiany masy.

Zagadnienie techniczne zostalo rozwiazane przez opracowanie urzadzenia do zageszczania roztworów wedlug wynalazku, który charakteryzuje sie tym, ze w dolnej czesci posiada umieszczony wklad zbudowany z plyt plasko-równoleglych, przy czym pod wkladem znajduje sie bezprzelewowa pólka sitowa oraz dno stozkowe z umieszczonym w nim wspólsrodkowo znanym króccem do wyprowadzania zageszczonego roztworu i tym, ze wklad sklada sie z pojedynczego lub podwójnego zestawu plyt plasko-równoleglych ulozonych wzgledem siebie tak, ze drugi zestaw plyt obrócony jest w stosunku do pierwszego o kat 90° a ponadto plyty plasko-równolegle posiadaja plaszczyzny giecia o kacie a nie wiekszym niz 45°, przy czym plyty te tworza miedzy soba kilkumilimetrowe szczeliny.

Inna postac urzadzenia do zageszczania roztworów wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze dolna czesc urzadzenia stanowi aparat, który jest polaczony za pomoca rurociagu z komora splywu faz, znajdujacej sie w pionowej czesci urzadzenia, posiadajacego komore roztworu, komore gazu i czesc grzejna, przy czym czesc dolna urzadzenia stanowi oddzielny zespól posiadajacy przestrzen rozdzielania faz ze srodkami separacyjnymi utworzonymi z separatora odsrodkowego i separatora szczelinowego a ponadto ma azurowa plyte ze srodkami do wyprowadzenia fazy gazowej z przestrzeni znajdujacej sie ponizej plyty azurowej w postaci kanalów wykonana z rury o ksztalcie owalnym, zas pod azurowa plyta jest usytuowany wklad skladajacy sie z pojedynczego lub podwójnego zestawu plyt plasko-równoleglych, pod którym to zestawem umieszczona jest pólka bezprzelewowa oraz stozkowe dno z umieszczonym w nim wspólsrodkowo króccem sluzacym do wyprowadzenia zageszczonego roztworu, podczas gdy w czesci górnej zestawu — ponad separatorem szczelinowym, znajduje sie króciec sluzacy do wyprowadzenia fazy gazowej na zewnatrz urzadzenia. Wklad sklada sie z pojedynczego lub podwójnego zestawu plyt plasko-równoleglych, ulozonych w ten sposób, ze drugi zestaw plyt obrócony jest w stosunku do pierwszego o kat 90° a ponadto plyty plasko-równolegle posiadaja plaszczyzny giecia o kacie a nie wiekszym niz 45°, przy czym plyty te tworza miedzy soba kilkumilimetrowe szczeliny.

Wskutek zgodnego z wynalazkiem rozwiazania urzadzenia w procesie dyfuzyjnego ruchu masy uzyskuje sie wysoki stopien odwodnienia zageszczonego roztworu.

W przypadku zageszczania roztworów azotanu amonowego uzyskuje sie stezenie o wartosci do 99,8% wagowo, czego nie mozna bylo uzyskac w znanym dotychczas rozwiazaniu urzadzenia. Przestawienie segmentów plyt wkladu zapewnia utrzymanie równomiernosci warstwy roztworu na plytach i lepszy kontakt roztworu z przeplywajaca w przeciwpradzie od dolu mieszanina gazów. Zastosowanie mieszaniny gazów, zlozonej z przypadku zageszczania roztworów azotanu amonowego, z powietrza i czystego amoniaku gazowego, w duzym stopniu eliminuje niebezpieczenstwo wybuchu, skazenia gleby i atmosfery oraz pozwala na zmniejszenie strat azotanu amonu.

Urzadzenie do zageszczania roztworów wedlug wynalazku objasnione zostanie blizej na przykladach wykonania przedstawionych na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia w przekroju osiowym dotychczas znana wyparke z czescia dolna przekonstruowana wedlug wynalazku, fig. 2 przedstawia w przekroju osiowym wyparke o innej postaci, zas fig. 3 przedstawia w powiekszonym przekroju fragment dolnej czesci wyparki z wkladem z plyt plasko-równoleglych dla obydwu postaci urzadzenia.

Urzadzenie przedstawione w przykladowym rozwiazaniu na fig. 1 posiada pionowa konstrukcje plaszczowo-rurowa i sklada sie z komory mieszaniny gazów, komory roztworu, plaszczowo-rurowej czesci grzejnej oraz z dolnej komory wyparki, która u góry posiada urzadzenie do rozdzielania faz oraz urzadzenie do separacji fazy gazowej, natomiast w czesci dolnej posiada wmontowany wklad z plytami plasko-równoleglymi wraz z bezprzelewowa pólka sitowa.

Czesc wyparna urzadzenia zawiera wiazke rur wyparnych i zamocowanych w srodkowej plycie sitowej 2 plycie sitowej 3 oraz walcowy plaszcz z króccami doplywu pary grzejnej 17 i spustu kondensatu 19. Rury102 631 3 wyparne 1 maja wewnatrz wklady 4 kierujace faza gazowa, zamocowane w górnej plycie sitowej 5 wspólnie z rurami lacznikowymi 6 stanowiacymi jednoczesnie przewody wprowadzanej do rur wyparnych mieszaniny gazów, które swymi swobodnymi koncami- przez urzadzenie zraszajace 7- wprowadzone sa do rur wyparnych 1. W komorze mieszaniny gazów, usytuowanej ponad górna plyta sitowa 5, znajduje sie króciec 8 doprowadzajacy mieszanine gazów. Ponizej górnej plyty sitowej 5 znajduje sie komora roztworu, posiadajaca w swej górnej czesci króciec 9 doprowadzajacy roztwór, rozdzielany na obwodzie srodkowej plyty sitowej 2 przez urzadzenie przelewowe 10 i rozprowadzany po powierzchniach rur wyparnych 1 za pomoca urzadzen zraszajacych 7.

Ponizej dolnej plyty sitowej 3 znajduje sie komora rozdzielajaca fazy posadajaca wewnatrz czesc walcowa zaopatrzona w kanal, przez który faza gazowa z rur wyparnych przeplywa do górnej czesci separatora 11 zawierajacego na obwodzie uklad przegród 13, a na zewnatrz plaszcz z króccem 14 wyprowadzajacym faze gazowa na zewnatrz urzadzenia oraz oddzielny uklad separacyjny separatora 11 dla fazy gazowej z dolnej czesci urzadzenia z króccem 18 wyprowadzajacym faze gazowa poza urzadzenia.

Ponizej komory rozdzielajacej fazy znajduje sie plyta azurowa 12, wyposazona w otworki, którymi roztwór w postaci strug kropel splywa na usytuowany ponizej plyty azurowej 12 wklad 20 zlozony z plyt plysko-równoleglych 21, a nastepnie na umieszczona w dolnej czesci urzadzenia bezprzelewowa pólke sitowa 22. Dolna czesc wyparki stanowi stozkowe dno wyparki wyposazone w króciec 15 wyprowadzania zageszczonego roztworu. Powyzej tego dna, w walcowej czesci wyparki usytuowany jest króciec 16 do wprowadzania od dolu mieszaniny gazów, która wprowadzana jest z dolnej czesci wyparki oddzielnym króccem 18 w plaszczu wyparki do komory rozdzielania faz, a stad wspomnianym juz króccem 14 na zewnatrz. Wklad 30 z plyt plasko-równoleglych 21 moze byc wykonany jako jeden segment lub jako dwa segmenty.

Inne przykladowe rozwiazanie urzadzenia wedlug wynalazku przedstawione na fig. 2 zlozone z dwóch oddzielnych zespolów, posiada równiez konstrukcje pionowa, przy czym jeden zespól sklada sie z komory mieszaniny gazów, komory roztworu, plaszczowo-rurowej czesci grzejnej oraz komory splywu, która polaczona jest przewodem z drugim zespolem, posiadajacym ksztalt pionowego zbiornika, wewnatrz którego znajduje sie urzadzenie do rozdzielania faz, a od dolu wklad z plytami plasko-równoleglymi wraz z bezprzelewowa pólka sitowa, zas w czesci górnej separatory: odsrodkowy i szczelinowy.

Ponizej dolnej plyty sitowej 3 usytuowana jest komora splywu polaczona rurociagiem z komora rozdzielajaca fazy, znajdujaca sie juz w oddzielnym zespole urzadzenia, stanowiacym pionowa konstrukcje plaszczowa wyposazona w swej górnej czesci w separator odsrodkowy 11A, separator szczelinowy 13A i króciec 14 wyprowadzajacy faze gazowa.

Ponizej komory rozdzielajacaj fazy podobnie jak w przykladowym rozwiazaniu wedlug fig. 1 znajduje sie plyta azurowa 12, wyposazona w otworki, którymi roztwór w postaci strug kropel splywa na usytuowany ponizej plyty azurowej 12 wklad 20 zlozony z plyt plasko-równoleglych 21, a nastepnie na umieszczona w dolnej czesci urzadzenia bezprzelewowa pólke sitowa 22. Dolna czesc wyparki stanowi stozkowe dno wyposazone w króciec 15 do wyprowadzania zageszczonego roztworu. Powyzej tego dna, w walcowej czesci wyparki usytuowany jest króciec 16 do wprowadzania od dolu mieszaniny gazów, która wyprowadzana jest z dolnej czesci wyparki przez kanaly 18A do komory rozdzielania faz, a stad wspomnianym juz króccem 14 na zewnatrz.

Wklad 30 z plyt plasko-równoleglych 21 moze byc wykonany jako jeden segment lub -jak pokazano to na rysunkach obrazujacych przykladowe wykonania—jako dwa segmenty, przy czym drugi zestaw plyt plasko-równoleglych obrócony jest w stosunku do pierwszego o kat 90°. Plyty plasko-równolegle 21 posiadaja plaszczyzny giecia pod katem a o wartosci nie wiekszej niz 45° i tworza miedzy soba kilkumilimetrowe szczeliny a.

Dzialanie urzadzenia do zageszczania roztworów wedlug wynalazku przedstawionego w przykladowych rozwiazaniach na fig. 1 i fig. 2, polega na tym, ze roztwór wprowadza sie króccem 9 i poprzez urzadzenie przelewowe 10 rozprowadza sie go po powierzchni srodkowej plyty sitowej 2, skad za pomoca urzadzen zraszajacych 7 rozprowadzony jest po wewnetrznej powierzchni rur wyparnych 1. Rury te ogrzewa sie para doprowadzana króccem 17 i odprowadzana w formie kondensatu przez króciec 19. Jednoczesnie przez króciec 8 doprowadza sie mieszanine gazów i poprzez rury lacznikowe 6 oraz wklady kierujace 4 przepuszcza sie ja przez rury wyparne wspólpradowe z filmem roztworu. Wyplywajace dolnym koncem rur 1 mieszane fazy zostaja poddane rozdzialowi.

Fazagazowa wyprowadzana jest z dolnej czesci urzadzenia poprzez oddzielny uklad separacyjny separatora 11, z którego zostaje ona przez króciec 18 wyprowadzona na zewnatrz urzadzenia, zas w urzadzeniu o innej4 102 631 postaci faza gazowa zostaje oddzielona srodkami separacyjnymi 11A i 13A i wyprowadzona króccem 14 poza urzadzenie.

Faza ciekla, czyli zageszczony wstepnie roztwór splywa na plyte azurowa 12, tworzac slup cieczy o pewnej wysokosci stanowiacy blokade hydrauliczna, który zapobiega przedostawaniu sie fazy gazowej do przestrzeni ponad plyte azurowa 12. Nastepnie wstepnie zageszczony roztwór splywa otworkami w plycie azurowej, tworzac strugi kropel na wklad 20 z plyt plasko-równoleglych 21. Przeplynawszy w postaci filmu przez plyty 21 roztwór scieka na sitowa pólke bezprzelewowa 22, tworzac na niej slup cieczy, a nastepnie otworkami w pólce 22 splywa w postaci strug kropel na stozkowe dno urzadzenia i króccem 15 zostaje wyprowadzony poza urzadzenie. Jednoczesnie z wprowadzeniem mieszaniny gazów króccem 8 od góry doprowadza sie króccem 16 od dolu analogiczna mieszanine gazów do przestrzeni pod bezprzelewowa pólke sitowa 22. Mieszanina ta sklada sie z podgrzanego gazu obojetnego do temperatury nizszej od temperatury wrzenia roztworu oraz gazu stabilizujacego roztwór, neutralizujacego skutki termiczne rozkladu roztworu i utrzymujacego optymalne pH zageszczonego roztworu.

W przypadku zageszczania roztworów azotanu amonu mieszanine te stanowi powietrze oraz czysty amoniak gazowy. Mieszanina gazowa przedostaje sie otworkami bezprzelewowej pólki sitowej 22 w przeciwpradzie do splywu roztworu i przeplywa barbotazowo przez slup cieczy, a nastepnie szczelinami pomiedzy plytami plasko-równoleglymi 21, gdzie nastepuje kontakt z przeciwpradowo splywajacym filmem roztworu. Nastepnie wprowadzona od dolu mieszanina gazów kierowana jest równiez w przeciwpraczie do opadajacych strug kropel splywajacych otworkami plyty azurowej 12 a w przykladowym innym rozwiazaniu przedstawionym na fig. 2 przedostaje sie kanalami 18A do przestrzeni rozdzielania faz, gdzie zostaje wraz z mieszanina gazów wprowadzona od góry poddana podwójnie separacji w separatorze odsrodkowym HA i szczelinowym 13A, a nastepnie króccem 14 wyprowadzana poza urzadzenie.

Claims (4)

Zastrzezenia patentowe

1. Urzadzenie do zageszczania roztworów, zawierajace walcowy plaszcz z króccami doplywowymi i odplywu roztworów, pary grzejnej i dodatkowo czynnika gazowego, obejmujace rury wyparne zamocowane w plytkach sitowych, wyposazone w urzadzenie zraszajace i kierujace dodatkowy czynnik gazowy i posiadajace komore gazu, czesc grzejna i komore roztworu, przy czym za dolna plyta sitowa — usytuowana jest wspólsrodkowo z plaszczem walcowym dolna czesc urzadzenia, która zawiera przestrzen rozdzielania faz ze srodkami separacyjnymi utworzonymi z separatora i ukladu przegród separacyjnych a ponadto posiadajace azurowa plyte, znamienne tym, ze w dolnej czesci posiada umieszczony wklad (20) zbudowany z plyt plasko-równoleglych (21), przy czym pod wkladem (20) znajduje sie bezprzelewowa pólka sitowa (22) oraz dno stozkowe z umieszczonym w nim wspólsrodkowo znanym króccem (15) do wyprowadzania zageszczonego roztworu.

2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze wklad (20) sklada sie z pojedynczego lub podwójnego zestawu plyt plasko-równoleglych (21) ulozonych wzgledem siebie tak, ze drugi zestaw plyt obrócony jest w stosunku do pierwszego o kat 90° a ponadto plyty plasko-równolegle (21) posiadaja plaszczyzny giecia o kacie a nie wiekszym niz 45°, przy czym plyty te tworza miedzy soba kilkumilimetrowe szczeliny.

3. Urzadzenie do zageszczania roztworów zawierajace walcowy plaszcz z króccami doplywowymi i odplywu roztworów, pary grzejnej i dodatkowego czynnika gazowego, obejmujace rury wyparne zamocowane w plytach sitowych, wyposazone w urzadzenie zraszajace i kierujace dodatkowy czynnik gazowy i posiadajace komore gazu, czesc grzejna, komo/e roztwoiu i komore splywu mieszaniny faz, to jest wstepnie zageszczonego roztworu oraz mieszaniny gazu zawierajacej czynnik dodatkowy i opary, znamienne tym, ze dolna czesc urzadzenia stanowi oddzielny pionowy aparat, który jest polaczony za pomoca rurociagu z komora splywu faz, znajdujacej sie w pionowej czesci urzadzenia posiadajacego komore roztworu komore gazu i czesc grzejna, przy czym czesc dolna urzadzenia stanowi oddzielny zespól posiadajacy przestrzen rozdzielania faz ze srodkami separacyjnymi utworzonymi z separatora odsrodkowego (1 la) i separatora szczelinowego (13a) a ponadto ma azurowa plyte (12) ze srodkami do wyprowadzenia fazy gazowej z przestrzeni znajdujacej sie ponizej plyty azurowej (12) w postaci kanalów (18a) wykonana z rury o ksztalcie owalnym, zas pod azurowa plyta (12) jest usytuowany wklad (20) skladajacy sie z pojedynczego lub podwójnego zestawu plyt plaskorównoleglych (21), pod którym to zestawem umieszczona jest pólka bezprzelewowa (22) oraz stozkowe dno z umieszczonym w nim wspólsrodkowo króccem (15) sluzacym do wyprowadzenia zageszczonego roztworu, podczas gdy w czesci102631 5 górnej zestawu — ponad separatorem szczelinowym (13a), znajduje sie króeiec (14) sluzacy do wyprowadzenia fazy gazowej na zewnatrz urzadzenia.

4. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze wklad (20) sklada sie z pojedynczego lub podwójnego zestawu plyt plasko-równoleglych (21), ulozonych w ten sposób, ze drugi zestaw plyt obrócony jest w stosunku do pierwszego o kat 90° a ponadto plyty plasko-równolegle (21) posiadaja plaszczyzny giecia o kacie a nie wiekszym niz 45°, przy czym plyty te tworza miedzy soba kilkumilimetrowe szczeliny.