Устройство для концентрирования растворов вымораживанием

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК И ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ НИЕ ИЗОБРЕТМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКО 3/2384 6. 4 кий инсти ии техно ьной про огиче пдленности нисов,8)ельство СССР 1/12, 1978. ТРОИСТВО ОРОВ ВЫМ патрубок еплообме го раств вленный(54)(57) У ВАНИЯ РАСТ содержащее раствора, ния исходи ,тор, устан ЦЕНТРИРОИЕМ,ДЛЯ К РАЖИВ сходного охлажде- сталлиза- полый вводаник длра, копорЯ(21) 38026 (22) 17,10 (46) 15.04 (71) Одбсс тут холодил (72) Ю.П.Д (53) 66.06 (56) Автор Р 602751,801223945 перфорированный вал со шнеком, сепарационно-промывочную колонну, соединенную соосно с кристаллизатором,плавитель и холодильную систему, о тл и ч а ю щ е е с я тем что,с целью повышения экономичности засчет увеличения степени концентрирования, полый перфорированный валснабжен диафрагмой, установленнойс возможностью перемещения вдоль осивала, при этом верхняя часть валарасположена в сепарационно-промывочной колонне и соединена через верхнюопору вала с полостью плавителя, апатрубок ввода исходного растворасоединен с валом через нижнюю опору50 55 Изобретение относится к концецтри. ровацию водных растворов вымораживанием и может быть использовано для концентрирования ипи опреснения соленых вод, а также пля концентрирования нищевьх жидкостей, например натуральных соков.Целью изобретения является повышение экономичности за счет увеличениястепени концентрирования раствора,На чертеже представлена схемаустройства для концентрирования растворов вымораживанием.Устройство содержит последовательно установленные теплообменцнк 1 и 2для предварительного охлаждения исходного раствора выходящими из устройства потоками пресной воды и концентрата, кристаллизатор 3. сепарационцо-промывочную колонну 4, ца выходе которой установлен плавитель 5.Холодильная система устройства содержит испаритель 6, используемый дляотвода теплоты кристаллизации черезтеплообменную поверхность 7 кристалпизатора, основной компрессор 8, дополнительный компрессор 9, конденсатор 1 О, размещенный в полости плавителя 5 и дополнительный конденсатор 11, охлаждаемый водой. Для улуч-,шецпя эксплуатационных характеристикхолодильная система снабжена такжерегецеративными теплообменнпками 12и 13, ресивером 14, Фильтром в осушителем 15 и регулирующими вентилями 16и 17, Теплообменная поверхностькристаллизатора выполнена из материала, не взаимодействующего с концентрируемым раствором и тщательно отполирована. Внутренняя поверхностьсепарациоццо-промывочной колоннывыполнена аналогично и с тем же внутренним диаметром. По всей высотекристалпизатора и сепарациоцио-промывочной колонны на опорах 18 и 19установлен шнек с полым перфорированным валом 20 с зазором между цими теплообмецной поверхностью кристаллизатора, обеспечивающим це заклицивацие в режиме максимального охлаждения теплообмецной поверхностикрнсталлизатора,Попый вал шнека перфорировац, а во вцутреппей полости вала установлена диафрагма 21 с возможностью перемещения ее вдоль.оси вала путем вращения штока 22, соединенного резьбой с муфтой 23. Для предотвращения 1 О 15 20 25 30 35 40 45 самопроизвольного вращения штока 22относительно муфты возможно использование контровочной гайки 24. Полость кристаплизатора соединена с линией ввода исходного раствора черезперфорацию вала шнека и его внутреннюю полость, расположенную нижедиафрагмы 21, а также через осевойканала в .опоре 18. Соответственнополость сепарационно-промывочнойколонны соединена с полостью плавителя 5 через перфорацию вала 20 шнека и его внутреннюю полость, расположенную выше диафрагмы 21, а такжечерез осевой канал в опоре 19, цилиндрическая поверхность которойснабжена дополнительными радиальнымиотверстиями для ввода пресной воды.Крутящий момент передается шнекуот электродвигателя 25 через муфту 23, шток 22 и далее через шлицевое соединение 26, выполненное навнутреннем диаметре отражателя 27,напрессованного ца цилиндрическуюповерхность верхнего торца вала шнека. Для предотвращения проскока кристаллов льда по линиям вывода преснойводы и концентрата из установки полости плавителя 5 и кристаллизатора 3отделены от соответствующих линийдренажными сетками 28 и 29.Снижение потерь холода при эксплуатации холодильной системы достигается применением изоляции 30 корпуса испарителя, а также теплоизолирующих яставок 31 и 32, которые используются одновременно для контролясепарации кристаллов льда через смотровые окна. Для регулирования давления в плавителе и кристаллизатореиспользуются регулирующие вентили ЗЗ и 34, а для регулирования давления и соответственно температурыиспарения хладагента в испарителе 6 используется регулирующий вентиль 17 ца всасывающей линии дополнительного компрессора 9,Ввод исходного раствора осуществляют через патрубок 35, который соединен с валом через нижнюю опору.Устройство работает следующим образом,Исходный раствор с температуройо15 С направляют последовательнов теппообмепцики 1 и 2, где охлаждают выходящими из устройства потокамипресной воды и концентрата до нулевой температуры, а затем вводят че 1223945реэ осевой канал в опоре 18 во внут. реннюю полость вала 20 шнека, эапол. няемую исходным раствором до уровня диафрагмы 21.Далее исходный раствор под действием центробежных сил поступает через перфорацию вала шнека в полость кристаллиэатора 3, где приводится во вращательное движение, Так как полость кристаллизатора помимо верхнего стока через сепарационно-промывочную колонну 4, плавитель 5 и линию вывода пресной воды имеет и нижний сток через дренажную сетку 29 и линию вывода концентрата, то часть раствора рециркулирует по зазорам между лопастями шнека и теплообменной поверхностью 7 кристаллиэатора 3 рниз,С помощью холодильной системы раствор, рециркулирующий вдоль тепло;обменной поверхности кристаллизатора, переохлаждают и в слое максимальной турбулизации этого раствора срезом винтовой поверхности шнека начинается кристаллизация льда, распространяющаяся в центральную область кристаллиэатора за счет передачи переохлаждения от пристеночного слоя концентрата натекающему исходному раствору.При этом большая часть переохлажденного рециркулирующего раствора увлекается основным потоком к центру кристаллиэатора и вверх, а меньшая часть в качестве концентрата фильтруется через дренажную сетку 29 и выводится из установки через теплообменники 2 и 1.Перемещение кристаллов льда к центру кристаллпзатора (вследствие "всплывания" из раствора под действием . центробежных сил на ледяную суспензию) приводит к обогащению приосевой зоны кристаллизатора кристаллами льда, растущими во встречном потоке исходного раствора. По мере движения ледяной суспензии вверх на выходе из кристаллизатора образуется ледяной пористый поршень, кристаллы льда которого отмываются от концентрата исходным раствором, вводимым через перфорацию вала 20 шнека. Под действием шнека ледяной пористый поршень поступает в сепарационнопромывочную колонну, где уплотняется в результате противодавления со стороны отражателя 27, вращающегося вместе с валом шнека на выходе иэ колонны. Поток промывочной преснойводы, поступающий через перфорациювала шнека из внутренней полости вала, расположенной над диафрагмой 21,вытесняет раствор из пор между кристаллами льда к цилиндрической поверхности сепарационно-промывочной колонны и далее вниз по зазору вдоль теп лообменной поверхности кристаллиэатора 3. На выходе из сепарационнопромывочной колонны 4 ледяной пористый поршень промытый и разбавленныйпресной водой в виде ледяной суспензии распределяют с помощью отражателя 27 в полость плавителя 5, где кристаллы льда плавят через поверхностьконденсатора 10 за счет тепла конденсации хладагента.20 В результате плавления кристалловльда полость плавителя заполняетсяпресной водой, большую часть которойвыводят из устройства через дренажнуюсетку 28, препятствующую уносу крис таллов льда иэ устройства и далеечерез теплообменник 1 и регулирующийвентиль 33. Меньшая часть преснойводы поступает в качестве промывочнойчерез радиальные отверстия и осевой Зо канал в опоре 19 во внутреннюю полость вала 20 шнека до уровня диафрагмы 21, откуда распределяется черезперфорацию на цилиндрической поверхности вала 20 шнека в полость сепарационно-промывочной колонны 4 для промывкиледяного пористого поршня от раствора,Одновременно из ресивера 14 черезфильтр-осушитель 15 и регулирующийвентиль 16 в полость испарителя 6 4 О направляют жидкий хладон Р, который кипит с отводом теплоты кристаллизации через теплообменную поверхность 7 кристаллизатора 3. Пары хладагента откачивают из испарителя 45 компрессором 8 через регенеративныйтеплообменник 12 в конденсатор 10 дляконденсации эа счет плавления кристаллов льда в плавителе и дополнительным компрессором 9 через регенератив ный теплообменник 3 в дополнительныйконденсатор 11, охлаждаемый водой.Сконденсированный хладон из конденсаторов через регенеративные теплообмен 1ники, используемые для переохлаждения 55 жидкого хладона, направляют обратнов ресивер 14.Интенсификация роста кристалловльда эа счет непрерывного отделенияем. Составитель Б,Крошкиндактор Т.Парфенова Техред И,Попович Корректор С.Чер акаэ 1858/5ВНИИПИ Госупо делам113035, Москва Тираж бб 3рственного комзобретеий и оЖ, Раушская Подписноетета СССРкрытийнаб., д, 5 лиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 3 122394 их от концентрата в объеме кристаллиэатора под воздействием центробежных сил эа счет разности плотностей, а также отмывка кристаллов льда от концентрата встречным потоком исходного раствора повышают качество и крупность кристаллов льда, создавая благо 5 бприятные условия для последующей промывки их пресной водой, что даетвозможность увеличить степень концентрирования растворов и соответственно повысить экономичность концентрирования вымораживани