Способ выпаривания пенящихся растворов



Способ выпаривания пенящихся растворов
Способ выпаривания пенящихся растворов

 

B01D1/12 - 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 2575038:

Открытое акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения" (ОАО "СвердНИИхиммаш") (RU)

Изобретение относится к способам выпаривания пенящихся растворов в установках концентрирования. Способ выпаривания пенящихся растворов в установках концентрирования, включающий подачу исходного раствора и греющего пара в выпарной аппарат с сепаратором, разделение в сепараторе концентрированного раствора и вторичного пара, вывод концентрированного раствора, конденсацию греющего и вторичного пара и ввод пара в сепаратор, при этом при появлении в сепараторе пены часть вторичного пара отбирают, нагревают, сжимают и возвращают в зону пенообразования сепаратора для разрушения пены. Технический результат - поддержание степени очистки конденсата вторичного пара на заданном расчетном уровне без снижения интенсивности кипения концентрируемых пенящихся растворов путем гашения (разрушения) пены при вспенивании перерабатываемых растворов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к способам выпаривания пенящихся растворов в установках концентрирования и может быть использовано в атомной, химической, целлюлозно-бумажной, пищевой и других отраслях промышленности.

Решение о необходимости гашения пены принимается на различных стадиях создания технического объекта: до его разработки, при сооружении и даже после начала эксплуатации (при изменении технологии, состава перерабатываемых растворов и прочее). На гашение пены или предотвращение ее появления необходимо затратить энергию (тепловую, химическую, механическую), расход которой зависит от пенообразующих свойств концентрируемого раствора и устойчивости пены.

В установках для переработки (в том числе и концентрирования), пенящихся растворов применяется несколько разных способов гашения пены (Тихомиров В.К. Пены. «Теория и практика их получения и разрушения», изд. «Химия», М., 1983, с. 232).

Весьма распространенным методом является введение в перерабатываемый раствор пеногасителя. Недостатком этого метода является необходимость селективного подбора пеногасителя для каждого типа раствора. Иногда для этого требуется длительное время, в течение которого объект работает менее эффективно. На применении этого метода основаны патенты РФ №2077365, кл. B01D 19/04, A01J 11/02, 1995 и №2243816, кл. B01D 19/04, A01J 11/02, А23С 21/00, 2002.

Другим распространенным способом пеногашения является термический способ. Примерами его применения являются авторские свидетельства №1473785, кл. B01D 1/00, B01D 9/02, 1987, №1662597, кл. B01D 1/22, 1989, патент РФ №2056121, кл. B01D 1/00, 1991. Разрушение пены осуществляется за счет испарения из пены части жидкости, что приводит к уменьшению толщины стенки пузырей и уменьшению их прочности. Недостатком этих технических решений является размещение в сепараторе подогреваемых элементов - жаровых труб, что, в частности, создает дополнительное сопротивление движению вторичного пара и повышение его температуры.

Аналогичным недостатком обладает и механический метод разрушения пены (патент РФ №46943 на полезную модель, кл. В01В 1/00, 2005).

Известен аппарат для предотвращения вспенивания в ректификационной колонне, который используется для реализации способа по патенту США №3354051, кл. B01D 19/02, 1964, принятый в качестве аналога. Способ включает подачу исходного раствора и греющего пара, разделение концентрированного раствора и вторичного пара, вывод концентрированного раствора, конденсацию греющего и вторичного пара.

Недостатком приведенного способа, препятствующим применению его в выпарных аппаратах установок концентрирования пенящихся при кипении растворов, является то, что предотвращение вспенивания осуществляется путем тангенциального ввода в колонну смеси подогреваемой жидкости и пара отпарной колонны под защитное кольцо, что приводит к ухудшению качества конденсата вторичного пара. Защитное кольцо также значительно сужает сечение для прохода вторичного пара.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ выпаривания по авторскому свидетельству СССР №1490111, кл. С07С 126/02, B01D 1/10,1/06. Этот способ выпаривания принят в качестве прототипа.

Способ выпаривания по авторскому свидетельству №1490111 состоит в подаче исходного раствора и греющего пара в выпарной аппарат с сепаратором, разделении в сепараторе концентрированного раствора и вторичного пара, выводе концентрированного раствора, конденсации греющего пара и вторичного пара и вводе в сепаратор увлажненного пара со степенью сухости 0,7-0,9.

Недостатком прототипа является необходимость иметь в постоянной готовности дополнительный источник увлажненного пара с заданной степенью сухости. Кроме того, подача в сепаратор увлажненного пара, содержащего капли влаги, создает дополнительную нагрузку на жалюзийный отбойник.

Отмеченные недостатки снижают эффективность применения прототипа для выпаривания пенящихся при кипении концентрируемых растворов.

Указанные недостатки отсутствуют в предлагаемом способе выпаривания.

Заявляемый «Способ выпаривания пенящихся растворов» отличается от прототипа тем, что при появлении в сепараторе пены часть вторичного пара отбирают, нагревают, сжимают и возвращают в зону пенообразования сепаратора для разрушения пены. При нагреве и сжатии значения температуры и давления части вторичного пара, возвращаемого в зону пенообразования, превышают значения этих параметров вторичного пара в сепараторе не более чем на 5%. А также расход возвращаемого в зону пенообразования вторичного пара осуществляется в зависимости от устойчивости пены.

Разрушение пены осуществляется суммарным воздействием на нее двух методов - термического и аэродинамического.

Техническим результатом применения способа является поддержание степени очистки конденсата вторичного пара на заданном расчетном уровне без снижения интенсивности кипения концентрируемых пенящихся растворов путем гашения (разрушения) пены при вспенивании перерабатываемых растворов.

Заявляемый как изобретение «Способ выпаривания пенящихся растворов» соответствует всем критериям патентоспособности.

Заявляемый способ обладает новизной, так как совокупность его существенных признаков неизвестна из уровня техники, что показали проведенные заявителем патентные исследования и представленный выше анализ аналогичных заявляемому технических решений.

Заявляемый способ промышленно применим, так как он может быть использован в атомной, химической, целлюлозно-бумажной, микробиологической, пищевой и других отраслях промышленности. Вся совокупность существенных признаков и каждый признак в отдельности воспроизводимы и не противоречат достижению желаемого технического результата. С их помощью возможно осуществление изобретения в том виде, как оно сформулировано в формуле изобретения.

Настоящее изобретение имеет изобретательский уровень, так как для специалиста оно не следует из уровня техники явным образом, в частности, потому что не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с его отличительными признаками. Кроме того, благодаря совокупности существенных известных и отличительных признаков, а также достаточности их взаимодействия достигается технический результат, недостижимый в известных технических решениях аналогичного назначения.

Для подтверждения указанного выше представляем описание конкретного конструктивного выполнения заявляемого выпарного аппарата и его работы.

Заявленный способ выпаривания пенящихся растворов может быть реализован с помощью выпарного аппарата, изображенного на прилагаемых чертежах.

На фиг. 1 изображена схема выпарного аппарата для концентрирования пенящихся растворов; на фиг. 2 - вид А. Данное изобретение изображено на чертеже применительно к однокорпусной выпарной установке.

Выпарной аппарат для концентрирования пенящихся растворов состоит из греющей камеры 1, сепаратора вторичного пара 2 с отбойником жалюзийным 3, конденсатора вторичного пара (потребителя) 4, трубопровода 5 подачи вторичного пара конденсатору (потребителю) 4, трубопровода подачи греющего пара 6, трубопровода отвода конденсата греющего пара 7, трубопровода подачи исходного раствора 8, трубопровода вывода упаренного раствора 9, трубопровода 10 подачи охлаждающей воды 10, трубопровода вывода охлаждающей воды 11, трубопровода вывода конденсата вторичного пара 12, трубопровода выхода неконденсирующихся газов 13, дополнительного трубопровода подачи части вторичного пара 14 на вход нагревателя 15, выход которого соединен со входом устройства сжатия вторичного пара 16, трубопровода выхода 17 из устройства сжатия вторичного пара 16, присоединенного к нему коллектора 18 с патрубками 19 подачи сжатого вторичного пара в зону пенообразования сепаратора 2, в которой установлено устройство 20 контроля появления пены, соединенное каналом управления 21 с устройством сжатия 16 и нагревателем 15 части вторичного пара. Кроме того, выпарной аппарат оснащен комплектами 22 и 23 для измерения соответственно разности температур и давлений вторичного пара в сепараторе 2 и вторичного пара в коллекторе 18.

Работает установка следующим образом.

Перерабатываемый исходный раствор подается в установку по трубопроводу 8 и нагревается до температуры кипения греющим паром, поступающим в греющую камеру 1 по трубопроводу 6. Конденсат греющего пара из греющей камеры 1 выходит по трубопроводу 7. Вторичный пар, выделяющийся из раствора в сепаратор 2, после очистки от капель в сепараторе 2 и жалюзийном отбойнике 3 направляется в конденсатор 4 по трубопроводу 5. Для конденсации вторичного пара в конденсатор 4 подается по трубопроводу 10 охлаждающая вода. По трубопроводу 11 охлаждающая вода выходит из конденсатора 4.

Конденсат вторичного пара выходит из конденсатора 4 по трубопроводу 12, а неконденсирующиеся газы - по трубопроводу 13.

При вспенивании кипящего в сепараторе 2 раствора устройством 20 контроля наличия пены формируется и по каналу управления 21 передается сигнал включения нагревателя 15 и устройства сжатия 16 части вторичного пара, после чего часть вторичного пара из трубопровода 5 по трубопроводу 14 поступает в нагреватель 15 и устройство сжатия 16. На выходе устройства сжатия 16 давление вторичного пара по сравнению с давлением в сепараторе 2 повышается, благодаря чему вторичный пар по трубопроводу 17, коллектору 18 и патрубкам 19 поступает в зону пенообразования сепаратора 2, где за счет дополнительной энергии, полученной вторичным паром в нагревателе 15 и в устройстве сжатия 16, происходит разрушение образующейся пены, после чего устройством контроля наличия пены 20 формируется и по каналу 21 передается сигнал выключения нагревательного устройства 15 и устройства сжатия 16.

Для ограничения повышения температуры и давления вторичного пара, возвращаемого в зону пенообразования, предусмотрены комплекты измерения разности температур 22 и давлений 23 вторичного пара в сепараторе 2 и в коллекторе 18.

В зависимости от устойчивости пены, то есть от состава концентрируемого раствора, возвращение вторичного пара в зону пенообразования осуществляется с разным расходом, что обеспечивается применением устройства сжатия 16 соответствующей производительности.

При использовании заявляемого способа выпаривания для концентрирования пенящихся растворов в производстве возникают следующие технические преимущества:

- устойчивость работы аппарата с момента появления и до полного разрушения пены;

- получение более чистого конденсата вторичного пара и расширение сферы его применения за счет разрушения пены и применения жалюзийного отбойника, который задерживает капли концентрированного раствора, уносимого с вторичным паром;

- поддержание производительности и заданной степени очистки конденсата вторичного пара путем гашения (разрушения) пены при вспенивании перерабатываемых растворов.

1. Способ выпаривания пенящихся растворов в установках концентрирования, включающий подачу исходного раствора и греющего пара в выпарной аппарат с сепаратором, разделение в сепараторе концентрированного раствора и вторичного пара, вывод концентрированного раствора, конденсацию греющего и вторичного пара и ввод пара в сепаратор, отличающийся тем, что при появлении в сепараторе пены часть вторичного пара отбирают, нагревают, сжимают и возвращают в зону пенообразования сепаратора для разрушения пены.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при нагреве и сжатии значения температуры и давления части вторичного пара, возвращаемого в зону пенообразования, превышают значения этих параметров вторичного пара в сепараторе не более чем на 5%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что расход возвращаемого в зону пенообразования вторичного пара осуществляется в зависимости от устойчивости пены.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области устройств для отведения воды. Устройство содержит резервуар с силовым замыканием с цилиндром для самотека воды, имеющим впускное отверстие и выпускное отверстие.

Изобретение относится к полимерной композиции пеногасителя. Описана композиция пеногасителя, содержащая 15-35% масс.
Изобретение относится к области обработки деталей резанием и содержит режущий элемент, привод для приведения в действие режущего элемента, вал, присоединенный к приводу и режущему элементу, пенообразующий аппарат, предназначенный для образования и направления пены через вал к границе резки, вакуумный аппарат, включающий кольцо, проходящее вокруг вала, окружающее границы резки и имеющее множество радиальных и аксиальных всасывающих каналов, источник вакуума, соединенный с упомянутыми каналами и устройство для преобразования пены в жидкость, содержащее несколько трубок, предназначенных для преобразования пены в жидкость при прохождении пены через них.

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к технологиям переработки сырья вакуум-выпарным методом. .

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для гашения пены в аэрированных буровых растворах. .

Изобретение относится к горной промышленности, а в частности к нефтегазодобывающей, и может быть использовано для гашения пены в аэрированных буровых растворах. .

Изобретение относится к области химии и нефтегаза, в частности к сепараторам для разделения жидкости и газа, например, в системе очистки газа от органических жидкостей, в частности при добыче и переработке природного газа.

Изобретение относится к устройствам для разрушения пены и может быть использовано в микробиологической, химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к технологиям гашения пен, в частности к технологиям электрофизического гашения пен. .

Изобретение относится к технологиям гашения пен, конкретно к электрофизическим способам гашения пен. .

Изобретение относится к удалению воды, углекислого газа и закиси азота из воздушного потока перед криогенным разделением воздуха. В способе снижения воды, CO2 и N2O в сырьевом воздухе используются первый адсорбент, такой как оксид алюминия (25-40% по объему), и второй адсорбент, такой как цеолит X (60-75% по объему); время работы адсорбента определяется путем определения концентрации, измеренной с помощью анализатора для концентрации CO2 в положении в пределах длины второго адсорбента, когда максимальный уровень N2O получают одновременно на нижнем по потоку конце второго адсорбента в направлении подачи, где время работы - это время от начала прохождения сырьевого воздуха в первый и второй адсорбенты до измерения с помощью анализатора определенной концентрации СО2; по меньшей мере, второй адсорбент регенерируют с помощью нагретого регенерационного газа при температуре от 140 до 220°C и молярное отношение регенерирующего газа к сырьевому воздуху, подаваемому во время одной итерации цикла, составляет 0,08-0,5.

Изобретение может быть использовано в газовой промышленности. Кластер по переработке природного газа с извлечением гелия включает месторождение природного газа, содержащее гелий, с продуктивными скважинами, газоперерабатывающий завод с извлечением гелия из природного газа и магистральный газопровод между месторождением и заводом с рядом дожимных компрессорных станций и отводящих трубопроводов для подачи природного газа от магистрального трубопровода к турбинам дожимных компрессорных станций и промышленным и коммунальным потребителям природного газа в качестве топлива, при этом газоперерабатывающий завод соединен с хранилищами гелиевого концентрата дополнительным трубопроводом для возврата в хранилища избыточного количества гелиевого концентрата.

Изобретение относится к способам подготовки попутного нефтяного газа к транспорту и может быть использовано в нефтяной промышленности. Предложен способ, согласно которому предварительно отсепарированный попутный нефтяной газ подвергают мягкому паровому риформингу в присутствии воды и газа регенерации с получением риформата, который дополнительно сжимают и осушают, например, путем последовательного охлаждения, сепарации и адсорбционной осушки.

Изобретение касается устройства и способа удаления загрязняющих примесей из потока газа. Указанный способ включает: (а) введение потока газа в реакционную камеру газопромывной колонны; (b) окисление первых загрязняющих примесей в жидкой фазе реакционноспособными элементами в сборнике газопромывной колонны, образующими окисляющий раствор; (c) окисление вторых загрязняющих примесей в газовой фазе потока газа над сборником избытком реакционноспособных элементов, высвобождающихся из окисляющего раствора в сборнике; (d) окисление и вымывание третьих загрязняющих примесей в устройстве газожидкостного контакта, расположенном над потоком газа.

Изобретение относится к обработке сточных вод с использованием установки, использующей тепловую энергию, получаемую при прямом сжигании углеводородного топлива и/или путем использования тепловой энергии отработавших газов, образующихся при сжигании углеводородов в двигателях.

Изобретение относится к устройствам подготовки попутного нефтяного газа и может быть использовано в нефтегазовой промышленности. Станция по варианту 1 включает компрессор, блок очистки от сероводорода, блок метанирования, блок осушки.

Изобретение может быть использовано при переработке глиноземсодержащего сырья. Способ упаривания алюминатных растворов включает упаривание слабых растворов в две стадии с использованием для нагрева пара и подачу упаренного раствора на выделение карбонатной соды.

Изобретения могут быть использованы в химической и энергетической области, а также в области переработки органических отходов. Устройство для выделения аммиака из ферментационных жидкостей или остатков брожения на установках по производству биогаза включает флэш-испаритель F, соединенный с ферментером (A) или со складом остатков брожения, для подачи субстрата по трубам (1, 2, 3, 4, 5, 6).

Изобретение относится к устройствам подготовки попутного нефтяного газа и может быть использовано в нефтегазовой промышленности. Станция по варианту 1 состоит из по меньшей мере одноступенчатого компрессора, блоков метанирования, осушки и, возможно, очистки газа.

Изобретение относится к способам подготовки попутного нефтяного газа к транспорту и может быть использовано в нефтяной промышленности. Предложен способ, согласно которому попутный нефтяной газ смешивают с газом, содержащим пары тяжелых углеводородов и меркаптанов, сепарируют с получением конденсата, направляемого на стадию подготовки нефти, и компримируют.

Изобретение относится к способу термического разделения раствора, состоящего из термопластичного полимера и растворителя. Раствор нагревают под давлением выше критической точки растворителя и затем декомпрессируют в сепаратор высокого давления. При этом образуется фаза с высоким содержанием полимера и фаза с низким содержанием полимера. Фазу с высоким содержанием полимера подают в смеситель. Перепад давления на входе в смеситель приводит к термическому мгновенному испарению в смесителе, в результате чего доля полимера тяжелой фазы возрастает по меньшей мере до 70%. Обеспечивают подачу полученного раствора с высоким содержанием полимера, в частности распределяемого по меньшей мере вдоль части длины вала смесителя, который находится в том же пространстве емкости и который нагревает полимерную массу за счет механической энергии смешивания, в результате чего доля полимера возрастает до значения выше 70%. Технический результат - обеспечение более высокой молекулярной массы, уменьшение образования мелких частиц в дегазаторе, более высокой производительности, более низкого остаточного содержания нежелательных летучих веществ в продукции дегазатора и более низкого энергопотребления по сравнению с существующими способами. 5 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.
Наверх