Способ упаривания жидких отходов


 

B01D1/00 - Разделение (разделение твердых частиц мокрыми способами B03B,B03D; с помощью пневматических отсадочных машин или концентрационных столов B03B, другими сухими способами B07; магнитное или электростатическое отделение твердых материалов от твердых материалов или от текучей среды, разделение с помощью электрического поля, образованного высоким напряжением B03C; центрифуги, циклоны B04; прессы как таковые для выжимания жидкостей из веществ B30B 9/02; обработка воды C02F, например умягчение ионообменом C02F 1/42; расположение или установка фильтров в устройствах для кондиционирования, увлажнения воздуха, вентиляции F24F 13/28)

Владельцы патента RU 2494787:

Махов Сергей Владимирович (RU)
Князев Евгений Владимирович (RU)

Изобретение относится к физико-химической обработке водных растворов минеральных солей, а именно к способам упаривания жидких отходов. Способ упаривания жидких отходов включает упарку водных растворов минеральных солей прямым воздействием пламени, полученным в результате пульсирующего с резонансной частотой горения топлива, кристаллизацию и отделение твердой фазы из упаренного раствора с выделением чистой воды из парогазовой смеси, подогревающей раствор, поступающий на упарку. Технический результат заключается в повышении эффективности процесса упаривания жидких отходов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

1. Область техники

Изобретение относится к промышленной энергетике, а именно к способам упаривания жидких отходов и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в частности, для получения минеральных солей из их водных растворов.

2. Уровень техники

Известны способы концентрирования растворов минеральных солей выпарными аппаратами, использующими в качестве греющего агента перегретый пар. Такие установки связаны с созданием паросилового хозяйства и соответствующим загрязнением природной среды (отходы водоподготовки, выброс в атмосферу дымовых газов, содержащих до 400 мг/м3 окислов азота и пр.). В выпарных установках 1 тонна греющего пара испаряет примерно 2,5 тонны воды.

Более современным теплоиспользующим оборудованием являются аппараты погружного горения (АПГ), характеризующиеся барботажными процессами, протекающими между продуктами сгорания, образующимися при сгорании газообразного или жидкого топлива в погружной горелке, расположенной так, чтобы ее открытое сопло было помещено на некоторую глубину в жидкость. Благодаря этому, продукты сгорания, барботируя в жидкости, разбиваются на газовые пузырьки, образующие при всплывании большую межфазную поверхность тепло- и массообмена.

Интенсивное испарение раствора достигается за счет полного насыщения газовых пузырьков парами воды за счет теплоты, отдаваемой жидкости при непосредственном контакте с огнем, причем интенсивное испарение жидкости происходит при температуре на 15-16°С ниже температуры кипения.

Характерно, что при равновесной температуре газовые пузырьки полностью насыщаются водяным паром и уходят из водных растворов в виде парогазовой смеси с температурой на 1-2°С выше температуры испарения. Поэтому при непосредственном контакте продуктов сгорания с жидкостью процессы тепло- и массообмена протекают с резким снижением теплопотерь. Коэффициент полезного использования теплоты сгорания топлива составляет около 95%. При этом горение топлива (газ, мазут и пр.) происходит в туннеле горелки и выбросы окислов азота остаются на уровне дымовой трубы котельной, в объеме 300 мг/м3.

Известен способ работы установки для выпаривания жидких отходов, содержащей емкость с жидкими отходами, камеру пульсирующего горения, имеющую перфорированную резонансную трубу, установленную коаксиально емкости, и сепарационное устройство, установленное в кольцевом пространстве между стенками емкости и резонансной трубы под водной частью камеры горения (АС СССР №937893. М.кл.3: F23G 7/04, 23.06.82 г.).

Недостатком данного аналога является повышенный капельный унос, из-за которого снижается эффективность процесса упаривания.

Известен принятый за прототип заявленного предложения способ упаривания жидких отходов, реализуемый установкой по а.с. СССР №1709154. М.кл.3: F23G 7/04, 1980 г., включающий упарку прямым воздействием пламени, полученного в результате пульсирующего горения, кристаллизацию и отделение твердой фазы из упаренного раствора с выделением чистой воды из парогазовой смеси.

Недостатком прототипа является ограниченная эффективность работы за счет большого расхода топлива (0,15÷0,2 кг у.т./кг упаренного раствора) и ограниченность надежности работы.

3. Представление изобретения

Задачей изобретения является повышение эффективности процесса упаривания жидких отходов.

Поставленная задача обеспечивается тем, что способ упаривания жидких отходов включает упарку водных раствором минеральных солей прямым воздействием пламени, полученным в результате пульсирующего с резонансной частотой горения топлива, кристаллизацию и отделение твердой фазы из упаренного раствора с выделением чистой воды из парогазовой смеси, подогревающей раствор, поступающий на упарку.

Используют частоту пульсирующего пламени 60-80 Гц.

Процесс проводят в непрерывном или периодическом режимах.

4. Краткое описание чертежа

На прилагаемой фигуре представлена принципиальная технологическая схема получения минеральных солей из их водных растворов с применением пульсирующего горения топлива, где обозначено: 1 - расходная емкость; 2 - камера пульсирующего горения; 3 - резонансная труба, опущенная в испаряемую жидкость на 1/2-1,0 диаметра; 4 - барботажная камера, представляющая собой емкость с конусным днищем, по продольной оси которой установлена резонансная труба 3 с камерой пульсирующего горения 2, расположенной в верхней части резонансной трубы 3 вне барботажной камеры 4; 5 - циркуляционная емкость; 6 - центробежный насос; 7 - узел очистки от каплеуноса; 8 - теплообменник; 9 - мешалка.

Работает установка следующим образом.

Исходный раствор минеральных солей, в качестве морской или другой воды, в виде, например, отходов химического предприятия, подают в теплообменник 8, в котором его подогревают парогазовой смесью, поступающей через узел очистки от каплеуноса 7 из барботажной камеры 4. Подогретый исходный раствор подают в расходную емкость 1, откуда он поступает в барботажную камеру 4, в нижнюю часть которой по резонансной трубе 3 поступают продукты горения топлива из камеры пульсирующего горения 2. Жидкая фракция барботажа поступает в циркуляционную емкость 5, где она перемешивается мешалкой 9 для однородности плотности и температуры слоев, откуда продукт подают насосом 6 на фильтрацию и одновременно - в расходную емкость 1 для более глубокой переработки.

Используют резонансную частоту пульсирующего пламени 60-80 Гц.

В зависимости от условий поступления сырья и других технологических причин, процесс ведут в непрерывном или периодическом режимах.

5. Примеры реализации изобретения

Пример 5.1.

На опытную установку подавали 98 л/час дистиллерной жидкости (жидкий отход производства соды) с содержанием NaCl и CaCl2 10% (остальное вода) при удельной плотности 1,159 г/см3. Удельный расход топлива 0,09 кг у.т./кг дистиллерной жидкости. Коэффициент расхода воздуха 1,05, содержание СО в дымовых газах 0,02% об., окислов азота 82 мг/м3. Процесс закончен при содержании в маточнике 39% CaCl2 (удельная плотность 1,396 г/см3) и полном выпадении NaCl в осадок.

Полученная поваренная соль (после однократной промывки) соответствует пищевой поваренной соли по химическому и фракционному составу.

Хлористый кальций возможно сразу использовать в качестве антигололедного средства или, при переделе, получить кристаллический продукт.

Получение хлористого кальция описанным способом оказалось на 50 и более процентов выгоднее известного химического процесса, а получение поваренной соли в 2 раза экономичнее процессов ее получения в корпусных выпарных аппаратах.

Пример 5.2.

На опытную установку подавали 96 л/час маточника от сгущенной части экстракционной фосфорной кислоты, нейтрализованной аммиаком, при удельной плотности маточника 1,22 г/см3. Коэффициент расхода воздуха 1,1, содержание СО в дымовых газах 0,015% об., окислов азота 85 мг/м3. Удельный расход топлива 0,09 кг у.т./кг отхода. Процесс закончен при удельной плотности 1,48 г/см. Наблюдается выпадение крупных кристаллов монофосфата аммония. При исследовании под микроскопом кристаллы оказались в 1,4-1,5 раза крупнее кристаллов, полученных при проведении химического процесса получения монофосфата аммония.

Пример 5.3.

На опытную установку подавали 98 л/час раствора сульфата меди с удельной плотностью 1,22 г/см3. Коэффициент расхода воздуха 1,05, содержание СО в дымовых газах 0,02% об., окислов азота 82 мг/м3. Удельный расход топлива 0,09 кг у.т./кг. Процесс закончен при достижении удельной плотности 1,41 г/см3. Наблюдается выпадение крупных кристаллов сульфата меди. Скорость оседания осадка более 15 м/час. Легко отделяется от маточника, без взвеси.

Образование крупных кристаллов при проведении процесса концентрирования на погружной пульсационной установке указывает на способность данного процесса резко уменьшить Z-потенциал молекул целевого продукта, что способствует адсорбции молекул и появлению крупных образований кристаллов.

Пример 5.4.

На опытную установку подавали 96 л/час очищенного раствора поваренной соли, добытого из подземной скважины в районе г.Новомосковска (Тульская область). Содержание NaCl 308 г/л. Коэффициент расхода воздуха 1,05-1,07, содержание СО в дымовых газах 0,015% об., окислов азота 80 мг/м. Удельный расход топлива 0,09 кг у.т./кг упариваемой среды. При достижении удельной плотности более 1,4 г/см3 начинается активное выпадение NaCl в осадок. Полученная поваренная соль достигает пищевых кондиций. Анализ маточника и полученной поваренной соли после выпарки наличия углерода не обнаружил, что указывает на полноту сгорания топлива в пульсационном режиме.

6. Технические результаты

Предлагаемый способ упаривания жидких отходов в 1,5 и более раз эффективнее по технико-экономическим показателям традиционных способов упаривания известными выпарными аппаратами при более высоких качестве продукта и надежности технологических процессов. Такой результат обеспечивает заявленная совокупность признаков, одним из важных элементов которой является использование в заявленном предложении нагретой камерой горения парогазовой смеси, подаваемой из барботажной камеры в теплообменник, из которого подогретый исходный раствор идет во все технологические этапы процесса. При этом образование конденсата (чистой воды) идет с выделением тепла, равного количеству теплоты, затраченной на испарение исходного раствора, что, в свою очередь, увеличивает эффективность последующих процессов, при которых получают, в частности, чистую воду, которую целесообразно использовать для получения растворов необходимых концентраций непосредственно при выпарке.

1. Способ упаривания жидких отходов, включающий упарку водных растворов минеральных солей прямым воздействием пламени, полученным в результате пульсирующего с резонансной частотой горения топлива, кристаллизацию и отделение твердой фазы из упаренного раствора с выделением чистой воды из парогазовой смеси, подогревающей раствор, поступающий на упарку.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют резонансную частоту пульсирующего пламени 60-80 Гц.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что процесс проводят в непрерывном или периодическом режимах.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу омыления сложных эфиров и к способу утилизации натриевых солей в производстве капролактама, а также к установкам для их осуществления.

Изобретение относится к мусоросжигательной печи с псевдоожиженным слоем, которая может сжигать донный осадок, содержащий некоторое количество N. .

Изобретение относится к устройствам для термической нейтрализации огневым методом жидких отходов, например промышленных стоков, образующихся на газоконденсатных и нефтяных месторождениях.

Изобретение относится к области теплотехники, в частности к устройствам для термического обезвреживания жидких промышленных стоков, и может быть использовано при их термической утилизации.

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химической, теплоэнергетической и других отраслях народного хозяйства.

Изобретение относится к устройствам для сжигания жидких органических радиоактивных отходов, образующихся в результате эксплуатации различных механизмов в радиохимическом производстве, например загрязненных вакуумного и других масел.

Изобретение относится к устройствам для обезвреживания жидких отходов деревообработки. .

Изобретение относится к устройствам биологической очистки, преимущественно для очистки воздуха от загрязняющих органических соединений, болезнетворных микроорганизмов, запахов и может быть использовано в агропромышленном комплексе.
Изобретение относится к технологии очистки вентиляционных выбросов из производственных помещений от содержащихся в них токсичных веществ. Для очистки вентиляционных газов от фтористого водорода применяют волокнистый материал ФИБАН с влажностью 60-100%.

Изобретение относится к усовершенствованному способу очистки ненасыщенных соединений из группы сложных гликолевых эфиров, причем очистку проводят в установке, которая оснащена, по меньшей мере, двумя испарителями, а испарители соединены таким образом, что часть ненасыщенного соединения циркулирует по контуру, причем пары, сконденсированные после испарения в первом испарителе, выводят, а пары, сконденсированные после испарения во втором испарителе, направляют в первый испаритель, который отличается тем, что массовый поток, с которым сконденсированные после испарения в первом испарителе пары выводят из подлежащей очистке смеси, меньше, чем массовый поток, с которым сконденсированные после испарения пары из второго испарителя поступают в первый испаритель.

Изобретение относится к усовершенствованному способу очистки ненасыщенных соединений из группы сложных гликолевых эфиров, причем очистку проводят в установке, которая оснащена, по меньшей мере, двумя испарителями, а испарители соединены таким образом, что часть ненасыщенного соединения циркулирует по контуру, причем пары, сконденсированные после испарения в первом испарителе, выводят, а пары, сконденсированные после испарения во втором испарителе, направляют в первый испаритель, который отличается тем, что массовый поток, с которым сконденсированные после испарения в первом испарителе пары выводят из подлежащей очистке смеси, меньше, чем массовый поток, с которым сконденсированные после испарения пары из второго испарителя поступают в первый испаритель.

Изобретение относится к системам регенерации воздуха в обитаемых герметичных объектах, например, таких, как космические корабли, орбитальные станции, подводные лодки, герметичные подводные и подземные объекты.

Изобретение относится к технологии фракционирования водно-органических смесей и используется в химической, нефтехимической, газодобывающей промышленности. .

Изобретение относится к технологии фракционирования водно-органических смесей и используется в химической, нефтехимической, газодобывающей промышленности. .
Изобретение относится к способу подготовки газа и газового конденсата к трубопроводному транспорту. .

Изобретение относится к области инженерного оборудования зданий и сооружений и может быть применено с целью снижения уровня вентиляции для поддержания стандартных уровней концентрации вредных веществ в помещениях. Устройство содержит воздушные камеры с газодиффузионными катодами, через которые проходит очищаемый воздух, воздушные камеры с газодиффузионными анодами, в которые подается продувочный воздух, и электролитные камеры с жидким или мембранным электролитами, расположенные между катодом и анодом, электростатический блок с генератором озона, механический и/или электростатический фильтры. Изобретение позволяет обеспечить возможность непрерывного удаления углекислого газа и других газофазных примесей из помещения. 11 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх