PL97421B1 - Urzadzenie do odparowywania - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do od¬ parowywania, zwlaszcza cieczy krystalizujacych, przykladowo zracego roztworu katolitu z membra¬ nowego ogniwa elektrolitycznego. Urzadzenie po¬ siada wymuszony obieg roztworu.Przetwarzanie róznych chemikalii ^ wymaga cze¬ sto odparowywania roztworów lub zawiesin tych materialów w celu nadania im bardziej handlowej postaci. W takich procesach roztwory lub zawiesi¬ ny zateza sie, a wskutek krystalizacji badz to za¬ nieczyszczen, badz tez zadanego produktu przepro¬ wadza sie oczyszczanie.Zaleznie od natury przerabianych materialów stosowano rózne typy urzadzen do odparowywania.Przykladowo stwierdzono, ze do materialów takich, jak zrace roztwory katolitu z membranowego ogni¬ wa elektrolitycznego, szczególnie nadaja sie urza¬ dzenia do odparowywania z wymuszonym obie¬ giem.W wyniku szczególnej przystosowalnosci urzadzen do odparowywania z wymuszonym obiegiem do tego typu roztworów, proponowane byly dotych¬ czas liczne ich konstrukcje zawierajace umieszczo¬ ne w ukladzie pionowym zasadnicze elementy: ko¬ more odparowania, komore grzejna i komore na przyjecie cieczy w której znajduje sie poziomo umieszczona pompa. Jednak ogólnie biorac, byly one dosc wielkie i zlozone pod wzgledem budowy, a nastepstwem tego byly znaczne koszty nie tylko wytworzenia, lecz równiez zainstalowania eksplo¬ atacji i konserwacji.Celem niniejszego wynalazku jest skonstruowa¬ nie urzadzenia do odparowywania, nadajacego sie do zatezania cieczy krystalizujacych, typu integral¬ nego z wymuszonym obiegiem.Cel wynalazku zostal osiagniety dzieki temu, ze komora odparowania z przestrzeniami dla cieczy i pary usytuowana nad strefa nagrzewania zawie¬ rajaca pionowo ustawione rury wymiennika cie¬ pla laczy sie bezposrednio z górnymi koncami rur wymiennika ciepla, zas komora na przyjecie cie¬ czy znajdujaca sie pod strefa nagrzewania, laczy sie bezposrednio z dolnymi koncami rur wymien¬ nika ciepla, a wewnatrz komory na przyjecie cie¬ czy znajduje sie przegroda dzielaca komore na cze¬ sc pierwsza z wlotem do pompy i czesc druga z wy¬ lotem pompy.Dolne konce czesci rur wymiennika ciepla laczy sie bezposrednio jedynie z czescia komory na przy¬ jecie cieczy zawierajaca wlot do pompy, zas dolne konce pozostalych rur lacza sie bezposrednio z czescia zawierajaca wylot z pompy. Druga prze¬ groda jest umieszczona tak, ze tworzy w komorze odparowania czesc pierwsza laczaca sie bezposred¬ nio z górnymi koncami tych rur wymiennika cie¬ pla, których konce dolne lacza sie bezposrednio z wlotem pompy i czesc druga laczaca sie bezpo¬ srednio z górnymi koncami tych rur, których kon¬ ce dolne lacza sie bezposrednio z wylotem pompy, 97 42197 421 3 4 przy czym górny koniec przegrody znajduje sie ponizej poziomu cieczy w komorze.Dzieki takiej konstrukcji odparowywany roztwór np. wodne roztwory wodorotlenku sodu i chlorku sodu, jest wprowadzany do komory na przyjecie cieczy w czesci zawierajacej wylot pompy. Z czesci tej jest prowadzony pionowo przez rury wymien¬ nika ciepla, których dolne konce lacza sie bezpo¬ srednio z ta czescia, do czesci komory odparowa¬ nia, która laczy sie bezposrednio z górnymi kon¬ cami tych rur. W komorze odparowania czesc wo¬ dy roztworu zostaje oddzielona w postaci pary, a roztwór przeplywa nad przegroda do drugiej czesci tej komory. Z t£j czesci roztwór plynie w dól przez rury do wymiany ciepla, których górne konce lacza sie bezposrednio z ta czescia, do czesci komory na przyjecie cieczy, zawierajacej wlot pom¬ py. Ze strony wlotowej pompy roztwór przechodzi przez pompe na strone wylotowa i cykl obiegu powtarza sie az do uzyskania przez odparowanie zadanego stezenia roztworu.Przedmiot wynalazku zostal uwidoczniony w przykladach wykonania na rysunkach na którym fig. 1 przedstawia urzadzenie do odparowywania w przekroju pionowym, fig. 2 — urzadzenie do od¬ parowywania w innym przykladzie wykonania w przekroju pionowym, fig. 3 — dolna czesc urza¬ dzenia do odparowywania w przekroju pionowym, z alternatywnym rozwiazaniem komory na przyje¬ cie cieczy, fig. 4 — górna czesc urzadzenia do od¬ parowywania w przekroju pionowym, ukazujacym .alternatywne rozwiazanie zespolu rozdzielczego dla cieczy, a fig. 5 — dolna czesc urzadzenia do odpa¬ rowywania o przekroju pionowym z alternatyw¬ nym rozwiazaniem komory na przyjecie cieczy.Na fig. 1 pokazano urzadzenie do odparowywa¬ nia wedlug wynalazku w przekroju pionowym, ma¬ jace dolna komore 1 na przyjecie cieczy, nad któ¬ ra znajduje sie posrednia strefa nagrzewania 3, nad nia zas — komora odparowania 5. W komorze I jest umieszczona przegroda 7 w taki sposób, ze dzieli komore na czesci 15 i 17. W komorze jest umieszczona poziomo pompa 9, której wlot znaj¬ duje sie w czesci 15, a wylot w czesci 17, przy czym w czesci 17 znajduje sie wlot 27 przetwarzanej sub¬ stancji, wylot zas 29 w czesci 15 sluzy do odprowa¬ dzania roztworów bardziej stezonych.Strefa nagrzewania 3 jest umieszczona nad ko¬ mora 1 i zawiera szereg pionowo ustawionych rur II do wymiany ciepla, których dolne konce lacza sie bezposrednio z komora 1. Przegroda 7 jest usta¬ wiona w tej ostatniej tak, ze dolne konce czesci rur 11 lacza sie bezposrednio tylko z czescia 17, zawierajaca wylot pompy 9, podczas gdy dolne kon¬ ce pozostalych rur 11 lacza sie bezposrednio tylko z czescia 15, zawierajaca wlot pompy.Dodatkowo przewidziano wlot 31 do wprowadza¬ nia do strefy nagrzewania pary lub innego me¬ dium do wymiany ciepla, jak równiez wylot 33 do usuwania tych mediów z wspomnianej strefy.Nad strefa 3 jest umieszczona komora odparowa¬ nia 5. Jak pokazano, dolna czesc tej komory za¬ wiera ciecz, podczas gdy czesc górna 23 zawiera pary wydzielone z nagrzanej cieczy, znajdujacej sie w dolnej czesci komory. W górnej czesci komory jest umieszczony siatkowy oddzielacz 25 do od¬ dzielania od par porwanych czastek cieczy. Pary przechodza przezen do wylotu 35, przez który usu¬ wa sie je z komory. Przegroda 13 jest umieszczona w dolnej partii komory odparowania i dzieli ja na dwie czesci 19 i 21. Jest przy tym tak ustawiona, ze górne konce czesci rur 11 lacza sie bezposre¬ dnio tylko z czescia 19, podczas gdy górne konce pozostalych rur lacza sie bezposrednio jedynie z czescia 21. Te ostatnie rury sa tymi, których dolne konce lacza sie bezposrednio z czescia 15 komory na przyjecie cieczy, podczas gdy rury laczace sie z czescia 19 komory odparowania sa tymi, któ¬ rych dolne konce lacza sie tylko z czescia 17 ko¬ mory 1. Przegroda 13 jest umieszczona w komorze ^5 tak, ze nie wystaje nad poziom cieczy w dolnej partii komory.Fig. 2 przedstawia inne rozwiazanie urzadzenia wedlug wynalazku, majace inny ksztalt przegród zarówno w komorze na przyjecie cieczy, jak i w ko¬ morze odparowania. W tym rozwiazaniu, jak i w pokazanym na fig. 1, strefa nagrzewania 3 i ko¬ mora 5 stanowia jeden integralny zespól, przy czym strefa 3 jest umieszczona nad komora 1, a komora 5 — nad wspomniana strefa. W komorze 1 jest umieszczona przegroda cylindryczna 7, two¬ rzaca wewnetrzna centralnie polozona komore 17 oraz komore zewnetrzna 15, otaczajaca wspólosio¬ wo te pierwsza. W czesci 8 przegrody 7 jest osa¬ dzona poziomo pompa 9 w taki sposób, ze jej wlot znajduje sie w komorze 15, a wylot w komorze 17.Przegroda 7 jest ponadto umieszczona tak, ze dol¬ ne konce rur 11, znajdujacych sie w srodkowej czesci strefy 3, lacza sie bezposrednio tylko z ko¬ mora 17, podczas gdy dolne konce rur umieszczo¬ nych w zewnetrznej czescia tej strefy lacza sie bez¬ posrednio tylko z komora zewnetrzna 15.W komorze 5 przegroda 13 w ksztalcie leja jest umieszczona tak, ze tworzy komory: centralna we¬ wnetrzna 19 i zewnetrzna 21, otaczajaca wspól¬ osiowo te pierwsza/ Komora 21 laczy sie bezpo¬ srednio z górnym koncem tych rur 11, których konce dolne lacza sie z komora 15, podczas gdy ko¬ mora 19 laczy sie z górnymi koncami rur 11, któ¬ rych konce dolne lacza sie z komora 17. Dodatko¬ wo w górnej czesci przegrody 19 jest umieszczony stozkowy element 14, oddzielony od niej. Element ten, wspóldzialajac z przegroda 19, pomaga w kie¬ rowaniu przeplywu przetwarzanego roztworu do komory 5. Miedzy wierzchem przegrody 19 i scian¬ ka zewnetrzna komory 5 moze byc równiez umiesz- czony filtr, który sluzy do zapobiegania przepusz^ czaniu brylek lub innych czastek stalych, ewen¬ tualnie wykrystalizowanych z roztworu, w dól do rur do wymiany ciepla, co mogloby spowodowac zapchanie tych ostatnich.Podobnie, jak w rozwiazaniu z fig. 1, przegrody i rozdzielacze 13 i 14 sa umieszczone w dolnej partii komory odparowania w taki sposób, ze nie wystaja ponad poziom cieczy w komorze, W innej odmianie komory na przyjecie cieczy, pokazanej na fig. 3 przegroda 7 ma czesc 6 odsadzona do wew¬ natrz w punkcie 8, gdzie osadzono poziomo pompe 9. W taki sposób komora 15 ma czesc powiekszona io *° 40 45 50 55 6097 w bezposrednim sasiedztwie wlotu pompy 9, co ulatwia doprowadzenie i przeplyw roztworu do pompy.Na fig. 4 pokazano jeszcze inny przyklad wyko¬ nania przegrody i rozdzielacza w komorze odparo¬ wania urzadzenia. W tym rozwiazaniu przegroda 13 jest umieszczona tak, ze tworzy w dolnej partii komory czesci 19 i 21, laczace sie bezposrednio z górnymi koncami tylko czesci rur 11. W tym roz¬ wiazaniu przegroda 13 ma element dziurkowany 18, który wraz z nia tworzy przegrode rozdzielcza o ksztalcie „V", umieszczona pod powierzchnia cie¬ czy w komorze odparowania. Dodatkowo, jak w rozwiazaniu z fig. 2, przewidziano równiez dziur¬ kowane plytki lub filtry 20, które umozliwiaja przeplyw roztworu, zapobiegajac wciaganiu brylek lub innych materialów wykrystalizowanych z po¬ wrotem do rur 11, laczacych sie z czescia 21 ko¬ mory. Uklad ten moze byc oczywiscie zastosowany lacznie z którakolwiek z komór na przyjecie cie¬ czy, przedstawionych na fig. 1, 2, 3 i 5.Na fig. 5 zilustrowano jeszcze inny przyklad wy¬ konania komory na przyjecie cieczy urzadzenia wedlug wynalazku. W tym rozwiazaniu cylindrycz¬ na przegroda 7 ma dolna czesc nie stykajaca sie z dnem komory, dzieki czemu czesc 15, zawierajaca wlot pompy 9, umieszczona jest wzdluz dna komo¬ ry, jak równiez dokola scian bocznych. Dodatkowo przewidziano przewód miedzy zewnetrznymi scian¬ kami komory 1 przez przegrode 7 do czesci 17, dzie¬ ki czemu przetwarzane roztwory mozna wprowa¬ dzac wlotem 27 do wylotu pompy 9 w czesci 17 ce¬ lem skierowania ich ku górze przez rury 11 do komory 5.Dzieki uksztaltowaniu urzadzenia do odparowywa¬ nia jako integralnego pionowego zespolu osiaga sie uproszczenie budowy i sprawniejsze funkcjonowa¬ nie. Ponadto stwierdzono, ze dzieki poziomemu po¬ lozeniu pompy w komorze na przyjecie cieczy uzy¬ skuje sie nie tylko korzysci zwiazane z budowa i dzialaniem, lecz dodatkowo uniwersalnosc dzia¬ lania, co dotychczas nie mialo miejsca. W wyniku poziomego polozenia pompa moze pracowac wy¬ dajnie w obu kierunkach, co umozliwia zwrotne przemywanie rur do wymiany ciepla w celu uzy¬ skania brylek lub innych zanieczyszczen w razie potrzeby. Ponadto dzieki umieszczeniu przegród i rozdzielaczy w komorze odparowania ponizej po¬ ziomu cieczy uzyskuje sie skuteczniejsze i wydaj¬ niejsze rozdzielanie i odparowywanie roztworu w komorze.Chociaz przedstawiono strefe nagrzewania wy¬ konana z szeregu rur do wymiany ciepla o stosun¬ kowo malej srednicy, to ta czesc rur, przez która przetwarzany roztwór powraca do komory na przy¬ jecie cieczy, moze byc wykonana jako pojedyncza rura lub przewód o duzej srednicy. Jednakze w najbardziej korzystnym rozwiazaniu stosuje sie sze¬ reg mniejszych rur, jak pokazano, w celu uzyska¬ nia najwiekszej sprawnosci przenikania ciepla, za¬ równo podczas przejscia roztworów z komory na przyjecie cieczy do komory odparowania, jak i przy powrocie roztworów do tej pierwszej komory.Urzadzenie wedlug wynalazku moze byc wyko¬ nane z kazdego odpowiedniego materialu odpor- 421 6 nego na dzialanie temperatury, cisnienia i korozji, którym bedzie poddany podczas pracy. Dotychczas takie urzadzenia wykonywano typowo w znacznej czesci z niklu, który tez moze byc uzyty do budo- wy niniejszej wyparki. Jednakze korzystne jest wykonanie czesci urzadzenia, dotychczas wykony¬ wanych z niklu, z ferrytycznej stali nierdzewnej, w zasadzie nie zawierajacej niklu, zwanej „E-Brite" i dostarczanej przez Airco Company.Urzadzenie wedlug wynalazku moze byc uzywa¬ ne do odparowywania, stezenia i/lub oczyszczania licznych materialów, jakkolwiek szczególnie nadaje sie do stosowania w przypadkach gdzie podczas przetwarzania ma miejsce krystalizacja. Pod tym wzgledem stwierdzono, ze jest ono szczególnie uzy¬ teczne do odparowywania roztworów wodorotlen¬ ku sodu zawierajacych chlorek sodu, takich, jak roztwór katolitu otrzymywany z przeponowej celi elektrolitycznej. Jak w tej dziedzinie wiadomo, ta- kie typowe roztwory zawieraja od okolo 8 do 14% wagowp wodorotlenku sodu, do okolo 18% wago¬ wo chlorku sodu i do okolo 0,05% wagowo chlo¬ ranu sodu. Niniejsza wyparka moze byc uzyta do tych i innych roztworów jako urzadzenie do od- parowywania badz to jednostopniowego badz tez w charakterze jednego lub wielu urzadzen pracu¬ jacych w ukladzie wielostopniowym. PL PL PL PL

Claims (7)

1. Zastrzezenia patentowe 30 1. Urzadzenie do odparowywania z obiegiem wy¬ muszonym, zawierajace umieszczpne w ukladzie pionowym komore odparowania, komore grzejna i komore na przyjecie cieczy, w której znajduje sie poziomo umieszczona pompa, znamienne tym, 35 ze komora odparowania (5) z przestrzeniami dla cieczy i pary usytuowana nad strefa nagrzewania zawierajaca pionowo ustawione rury (11) wymien¬ nika ciepla laczy sie bezposrednio z górnymi kon¬ cami rur (11) wymiennika ciepla, zas komora (1) 40 na przyjecie cieczy znajdujaca sie pod strefa na¬ grzewania (3) laczy sie bezposrednio z dolnymi koncami rur wymiennika ciepla, a wewnatrz ko¬ mory (1) na przyjecie cieczy znajduje sie przegro¬ da (7) dzielaca komore (1) na czesc pierwsza (15) 45 z wlotem pompy i czesc druga (17) z wylotem pom¬ py, przy czym dolne konce czesci rur (11) wymien¬ nika ciepla lacza sie bezposrednio jedynie z czes¬ cia (15) zawierajaca wlot pompy (9), dolne zas kon¬ ce pozostalych rur lacza sie bezposrednio tylko z 50 czescia (17) zawierajaca wylot pompy, a druga przegroda (13) umieszczona jest tak, ze tworzy w komorze odparowania czesc pierwsza (19) laczaca sie bezposrednio z górnymi koncami tych rur wy¬ miennika ciepla, których dolne konce lacza sie 55 bezposrednio z wlotem pompy, i czesc druga (21) la¬ czaca sie bezposrednio z górnymi koncami tych rur, których konce dolne lacza sia bezposrednio z wylotem pompy, przy czym górny koniec^ przegro¬ dy (13) znajduje sie ponizej poziomu cieczy w ko- 60 morze odparowywania.

2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze przegroda (7) w komorze (1) ma postac plyty usytuowanej pionowo, dzielacej komore (1) na dwie znajdujace sie obok siebie czesci (15, 17), a pom- m pa (9) jest tak umieszczona w komorze (1), ze jej7 97 421 8 wylot znajduje sie w czesci (17) a wylot w czes¬ ci (15).

3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze przegroda (7) w komorze (1) ma postac cylind¬ ra ustawionego w zasadzie pionowo, rozdzielaja¬ cego komore na czesci wewnetrzna (17) i ze¬ wnetrzna (15), otaczajaca te pierwsza przy czym pompa (9) jest osadzona w przegrodzie (7) tak iz wlot pompy znajdujacej sie w czesci zewnetrznej (15), wylot zas w czesci wewnetrznej (17).

4. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze przegroda (13) w komorze (5) ma postac piono¬ wej plyty dzielacej dolna czesc komory (5) na dwie czesci lezace obok siebie. 10

5. Urzadzenie wedlug zastrz. 1 albo 3, znamien¬ ne tym, ze przegroda (13) w komorze (5) odparo¬ wania ma postac leja umieszczonego w srodku w dolnej czesci komory (5).

6. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze w zewnetrznej czesci komory (5) odparowania znajduja sie czlony filtrujace (18, 20) usytuowane pomiedzy lejem a zewnetrznymi sciankami komo¬ ry (5).

7. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze przegroda (7) w komorze (1) na przyjecie cie¬ czy ma czesc (6) przesunieta w punkcie (8) w kie¬ runku wewnetrznej czesci komory, przy czym na czesci tej jest osadzona pompa (9). FIG. 1 V* FIO.Z97 421 FIG. 3 23 \\r5 ,". FIG. 4 FIG. 5 PL PL PL PL