Способ концентрирования раствора
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИ Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Сокзэ Советских
Социалистических
Республик (ii 740258 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.06.77 (21) 2493993/23-26 (51) М. Кл. с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
В 01 0 1/16
В 01 Э 3/06
Гооударстооннь и номнтет
Опубликовано 15 06.80. Бюллетень ¹ 22 но делам изобретений н открытнй (53) УДК66 048 ,5 41 (088.8) Дата опубликования описания 17.06 80 (72) Автор изобретения
Ю. П. Денисов (71) Заявитель Одесский технологический институт холодильной промьпцленности (54) СПОСОБ KOHIlEHTPHPOBAHHH РАСТВОРА
Изобретение относится к области обеосолпвания промышленных или шахтных сточных вод путем испарения и может быть использовано для получения из минерализованl
BbJx вод дистиллята, солей и ценных компонентов в различных отраслях промышленности, где требуется деминерализация сточных вод.
Известен способ получения дистиллята из соленой воды путем нагрева соленой воды в контактном подогревателе уходяшими газами из газотурбинной установки с последуюшим испарением нагретого раствора в установке мгновенного испарения с получением пресной воды и концентрирован- ного раствора (11 .
Однако такой способ малоэффективен в связи с низкой температурой возможного нагрева соленой воды (55 C), что прак- 0
0тически не дает возможности осушествить регенерацию тепла вторичного пара в установке мгновенного испарения для осуществления способа.
Известен способ обработки морской воды для получения мягкой воды и извлечения из нее минеральных солей, заключающийся в том, что морскую воду выпаривают путем абсорбции распыленной морской воды перегретым воздухом и подают насышенный водой воздух в конденсатор, охлаждаемый окружаюшим воздухом (2). Однако эффективность такого способа низкая из-за незначительного насыщения воздуха при однократном перегреве воздуха. Для повышения насышения воздуха необходимо значительное увеличение перегрева воздуха, что удорожает стоимость обработки морской воды.
Известен способ получения пресной воды с использованием газа в качестве носителя, нагреваемого с целью повышения его насышаемости. С помо цью этого газа из обрабатываемой жмдкости абсорбируеч ся водная фаза, после чего газ компримируют и вновь нагревают, Этот на"-ретый увлажненный газ применяют для нагрева газа-носителя и обраба-.ываемой жидкости, 740258 п ричем в процессе теплообм,ена происходят конденсирование влаги нз увлажненного газа, которую отводят в качестве готьюго продукта (3). Опнвко тако@ споеоб» не может быть исполюован для предельно 5 го концентрирования растворов, содержащих накипеобразутощие компоненты иэ-за образования отчожений на поверхногтях нагрева в подогревателе раствора.< При этом интенсивность теплообмена между йрямым и обратным потоками воздуха низка из-эа малого температурного напора.
Это вызывает необходимость установки развитых теплообменных поверхностей большой площади, что повышает энергоэатраты 15 на транспортировку воздушного потока и соответственно, стоимость концентрирования.
Белью изобретения является уменьшение энергетических затрат на концентриро- 2о ванне раствора для состояния насыщения.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе концентрирования раствора в многоступенчатой установке, путем абсорбции влаги из распыливаемого раствора потоком воздуха, периодически нагреваемого обратным компримированнМм потоком, конденсации паров из обратного потока воздуха и отделения дистиллята, обратнмй поток воздуха после отделения дистиллята нагревают последовательно нутем регенеративного теплообмена и контакта с горячими газами, а затем расширяют в газовой турбине с получением полезной работы.
На чертеже представлена схема установки, с помощью которой осуществляется. описываемый способ.
Установка содержит многоступенчатый испаритель 1 гигроскопического типа, камеру орошения 2, распределитель 3, камеру нагрева увлажняемого воздуха 4, сепаратор 5, трубы конденсатора 6, на.сос 7 для подачи исходного раствора, насос 8 для рециркуляции сконцентрирован- 45 ного раствора, компрессор 9, регенератор 10, камеру сгорания 11, газовую турбину 12.
Исходный раствор подают насосом. 7
50 на смешение с большей частью сконцентрированного раствора, рецйркулирующего с помощью насоса 8 и далее в многоступенчатый испаритель гит роскопического типа
1, для концентрирования. При этом нспа;
55 ритель 1 содержит камеры орошения 2 для увлажнения воздуха влагой,,испаряемой из раствора, которые располо:кены друг над другом и разделены распределителями pacw ф вора 3, а также камеры нагрева увлажняемого воздуха 4, расположенные друг.над другом, против камер Орошения 2. В верхней камере орошения 2 осуществляется предварительный нагрев распыливаемого p&cT вора горячим воздухом. Нагретый раствор, диспергируемый с помощью распределите ли 3, поступает в нижерасположенную камеру орошении, где при. контакте с горячим воздухом повышает свою концентрацию в результате испарения части влаги. Концентрируемый раствор последовательно проходит через. все камеры орошения, достигая на выходе из испарителя состояния насыщения, Сконцентрированный раствор направляют на обезвоживание для выделения солей и ценных компонентов. Одновременно воздух окружающей среды поступает в нижнюю камеру орошении многоступенчатого испарителя 1, где увлажняется, и далее в камеру для нагрева 4, благодаря разрежению в испарителе, создаваемому компрессором 9. При этом капли раствора отделяют от увлажняемо о воздуха с .помощью сепаратора 5. Нагрев воздуха в камере 4 осуществляют в основном за счет тепла конденсации водяного пара из сжатого и насыщенного воздуха, циркулирующего внутри труб конденсатора 6, В результате многократного увлажнения с промежутсн ным подогревом от обратного потока, воздух прямого потока ассимилирует влагу из кон:центрируемого раствора в количестве 0,50,9 кг на 1 кг воздуха при давлении 0,9 бар и мперуре 75-82ОС. У ажненный воздух сжимается до 3-4 бар в компрессоре 9 и поступает обратным потоком в трубы конденсатора 6 для передачи тепла конденсации водяного пара прямому потокуувлажняемого воздуха. Осушенный вкон- . денсаторе 6 воздух обратного потока направляют в регенератор 1 0 для предварительного нагрева я далее в камеру сгорания 11 для последующего нагрева, например,пу тем сжигания в нем топлива. Продукты сгорания нацравлиют в газовую турбину 1 2, служащую приводом компрес сора 9, где они расширяются с понижением температуры..Тепло газов, уходящих из турбины 12, используют для предварительного нагрева в регенераторе 10 воздуха, поступающего в камеру сгорания 11.
В качестве примера концентрирования раствора до состояния насыщения по предлагаемому способу в установке, схема которой представлена на чертеже, рассмотрен следующий вариант.
5 7 40258 6
Исходный раствор в количестве 545 т/ч обратного потока выделяет 500 т/ч диспри температуре 18оС с содержанием тиллята и, осушенный, поступает в коли30 г поваренной соли на,1000 г воды честве 1010 т/ч в регенератор 10 для с помощью насоса 7 и сконцентрированный подогрева до 610 С. Нагретый воздух пораствор в количестве 1000 т/ч при тем- g ступает в камеру сгорания 11, где при
О пературе 30 С с содержанием 360 г по- сжигании 7600 нм /ч природного газа варенной соли на 1000 г воды с помощью нагревается до 880 С. Продукты сгорао
- насоса 8 смешивают и подают в много- ния в количестве 1510т/ч при 880 С с ступенчатый испаритель 1. В верхней ка- давлением 2,9 бар поступают в газовую мере орошения 2 осуществляется предва- 10 турбину 12, где расширяются; до 1 02 бар рительный нагрев раствора в количестве с понижением температуры до 640 С и
1545 т/ч с содержанием 260 г поварен- далеепостунаютврегенератор10дляпредной соли на 1000 г воды от 260С до . варительного нагрева осушенного воздуха.
74 С цри контакте с 1500 т/ч горячего Продукты сгорания, охлажденные в регенео воздуха при температуре 200 С и с вла- 1$ раторе 10 до 80 С, выбрасываются в ат
О о госодержанием 510 г воды на 1000 г мосферу. Мощность осевого многоступенвоздуха. Яри этом воздух с давлением чатого компрессора при КПД 0,88 состав0,9 бар охлаждается до 75 С. Нагретый ляет 84100 кВт, а мощность газовой туро раствор, диспергируемый с помощью pac - бины при КПД 0,9 соответственно пределителя 3, поступает в камеру ороше- 20 84600 кВт. При этом в качестве компресния, расположенную ниже, где при контакте сора и турбины может быть исполюован с горячим воздухом при 105 С повышает авиационный двигатель, отработавший лет о свою концентрацию до 260 г поваренной ный ресурс. соли на 1000 г воды в результате испарения 35 т/ч воды из раствора. При этом 25
В результате повышения п отиводаьна 3 С. Пройдя последовательно через 16 рируемый аствор в количестве 1045 т/ч е, Увеличиваетси темпеРатУРный напоР при 30о(достигает концентрации 360 г 30 м ждУ пРЯмым и обРатным потоками возповаренной. соли íà 1000 r воды. Р (еньшую часть сконцентрированного раствора в количестве 45 т/ч направляют на обез« венно к падению гидравлического сопротиввоживание для выделения поваренной соли ленни и нсп и других компонентов, а болыы часть ва,в газовой турбине позволяет компенсировать работу сжатия прямого потока возОдновременно воздух окружающей сре- духа в компрессоре, что существенно сниды при 20 С в количестве 1010 т/ч по- жает энергозатраты по сравнению с отдеш —. о ступает в нижнюю камеру орошения много- но стоящим приводом. В качестве газотурступенчатого испарителя, где увлажняется бинной установки возможно исполюовать при контакте с диспергируемым раствором авиационный двигатель, отработавший лет и далее в камеру нагрева 4,- благодаря ный ресурс. разрежению в испарителе, создаваемому компрессором 9. Капли раствора отделяют от увлажняемого воздуха с помощью Формула изобретения сепаратора 5. В результате многократного увлажнения с промежуточным подогре- Способ концентрирования раст вора и ми<>I вом от обратного потока, воздух прямого гоступенчатойустановке,включаюшийабсорбпотока ассимилирует влагу из концентри- цию влаги из распыливаемого раствора руемого раствора в количестве 500 т/ч потоком воздуха, периодически нагреваемо0 при давлении 0,9 бар и температуре 75 С. го обратным компримированным потоком, Увлажненный воздух в количестве 151,т/ч конденсацию паров из обратного потока поступает в компрессор 9, где сжимается воздуха и отделение дистиллята, о т л идо 3 бар и при 225 С поступает обратным ч а ю шийся тем, что, с целью умеб потоком в трубы конденсатора 6 для пере- ньшения энергетических затрат на кондачи тепла конденсации водяного пара пря- центрирование раствора до состояния намому потоку. Охлаждаясь до 45 С, воздух сыщения, обратный поток воздуха после
740258
ФсхаУм и
Растбор
Уханья
ZE3h еняраро3аиный асл Я
Составитель Е. Сотникова
Редактор Л. Емельянова Гехред А. Шепанская Корректор Г. Назарова
Заказ 3075/5 Тираж 809 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 отделения дистиллята нагревают последовательно путем регенеративного теплообмена и контакта с горячим га ом, а затем расширяют посредством газовой турбины с получением полезной работы.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Таубман Е. И., Бильдер 3, П., Термическое обезвреживание минерализованных промышленных сточных вод, Л., Химия, 1 975, с. 1 90-1 96.
2. Заявка Франции ¹ 212046, кл. С 02 В 1/00, 1973.
3. Заявка Японии ¹ 49-17952, кл. В 01 3/00, 1974.