Аппарат для отделения кристаллов от раствора

И И Е Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 11686739 ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт. сеид-ву22) Зая влено 06.06.75 (21) 2141795/23.2(51)М. Кл. В 01 О 9/00 исоединением заявки рй,Гкуюарстиеай квап СССР аа делаюа кзебретвннй я атлрктайДата опубликования описания 25,09.79(71) Заявител АППАРАТ ДЛЯ ОТДЕЛЕНИ ОТ РАСТВОРАтивления движению пористого слоя иэ крнлов, создаваемых скрепером, и сравннтельсокую стоимость процесса, поскольку аппаримеет большое количество вспомогательногорудования, как-то трубопровод подачи проной воды, систему распределения промывнприспособление для контроля и регулироее температуры, скрепер; кроме того, нмо проведение мероприятий по герметизацииво избежании потерь агентов (взрывоопасньлеводородов или дорогостоящих фреонов),;вестном аппарате необходимо расходовать эна приведение в действие скрепераНаличиеки способствует тому, что скорость удаленияристого слоя из аштарата определяется скоросвращения скрепера, однако это усложняет егоконструкцию.,Цель изобретения -чивающего увеличение пруменьшение энергоЭто достигаетсядля отделения кривключаютций колои трубопроводами п мывой водывания еобходинергиютарелсоздание аппарата, обеспеоизводительиости и1Изобретение относится к аппарату для отделения кристаллов от раствора, который может быть применен для отделения кристаллов газо.вых гидратов н льда от рассола в установках опреснения соленых вод (газопщратных, вымо 5 раживающих), а также для концентрирования например, соков, штва.Известен аппарат для отделения кристаллов от рассола (раствора), включающий сепарационную промывную колонну непрерывного действия10 нагнетательного типа с трубопроводом подвода суспенэни, размещены на одной иэ ее торцовых частей, решетками, карманами и трубопроводами для отвода рассола; причем аппарат снабжен также скрепером для удаления из колонны от.15 мьпых от рассола кристаллов и желобом для их транспортировки в плавитель, а также тарелкой, устанавливаемой за скрепером, с тем, что.бы в пусковой период можнобьтлозаполнить аппарат кристаллами, а также предупредить возможное выталкивание, слоя кристаллов (пористого слоя) из аппарата в период эксплуатации ЮИзвестный аппарат имеет недостаточно высокую производительность из за большого сопрозатрат. тем, что известный аппарат сталлов от раствора (рассола),нву с решетками, карманами одачи суспензия и отвода раствора, снабжен приемником, перегородкой, распоЛоженной в приемнике, ситом, отделяющим колонну от приемника, трубопроводами отвода воды и жидкого агента, а также кольцом, расположенным в нижней части колонны, и кольцевойфорсункой, расположенной между ситом и кольцом,На фиг. 1 схематично изображен предлага.емый аппарат; на фиг. 2 - то же, вариант прием 1 щка, 10Аппарат представляет собой колонну 1, снабженную трубопроводом 2 для подачи суснензии,решетками 3, карманами 4 и трубопроводом 5для отвода рассола (раствора), который имеетрегулятор 6 расхода, Вне области решетки 3 со 15стороны, противоположной трубопроводу 2 дляподачи суслензии, установлены сито 7, кольце.вая форсунка 8, соединенная трубопроводом 9подачи паров агента с регулятором 10 расхода,и кольцо 11, Колонна 1 снабжена приемником 2012 с трубопроводом 13 отвода пресной воды срегулятором 14 расхода и трубопроводом 15отвода жидкого агента с регулятором 16 расхода. Для обеспечивания более полного разделенияпресной воды и жидкого агента в приемникеимеется перегородка 17,Таким образом, сито 7 разделяет колопуна две части: первая часть включает зону А формирования пористого слоя из кристаллов, зону1 Ь пористого моя,поры которого заполнены пас. 30солом ,раствором), зону В отмывки кристалловпресной водой и зону Г плавления кристаллови конденсации паров агента, а вторая часть -зону Д разделения жидкого агента и пресной воды, зону Е пресной воды и зону Я( жидкого ЭБагента.Аппарат запускается следующим образом,В предварительно вакуумированный аппаратпо трубопроводу 2 подается суспензия кристаллов в рассол; При этом кристаллы накапливают 40ся на сите 7, а рассол дренирует в приемник ипри необходимости в период заполнения аппарата кристаллами рассол может сбрасываться потрубопроводу 13 отвода пресной воды. Слойкристаллов на сите увеличивается и заполняетколонну пока граница 3 пористого слоя и сус.пензии не расположится вне решеток, ближе кторцу, к которому присоединен трубопровод 2для подачи сусленэии. С этого момента осуществляется подача сжатых паров агента через трубопровод 9 и форсунку 8 в зону Г плавлениякристаллов и конденсации паров агента, а такженепрерывный отвод рассола из кармана 4 и во.ды по трубопроводу 13. Когда слой жидкогоагента достигает необходимого уровня И, автоматически включается система отвода жидкогоагента иэ аппарата, Для нормальной работы ап.парата необходимо, чтобы граница 3 пористого слоя и суспензии не достигла торца колонны, скоторого подается суспензия, скорость плавления слоя кристаллов должна соответствоватьскорости наращивания его со стороны подводасуспензии, должно соблюдаться следующее соотношение давлений в пппарате Р, ) Рг ) Рз 1 гдеР, - давление на границе 3; Р, - давление вкармане 4; Р, - давление в зоне Г плавления.Нежелательно, чтобы уровень жидкого агентадостигал перегородки 17, Расходы потоков должны плавно регулироваться во избежание разрыва пористого слоя из кристаллов; при этом должны поддерживаться следующие соотношения расходовс= р+ пвгде 0- весовой расход суспензии, поступающейв аппарат, т.е. весовой расход насыщенного агентом рассола с суспендированны.ми в нем кристаллами;6 - весовой расход рассола, насыщенногоагентом, который отводится иэ аппарата;ба - весовой расход пресной воды, насыщенной агентом, которая отводится из аппарата.Из материального баланса потоков аппарата еле;дует также, что необходимо поддерживать соотношение Она = (3 зсаПри этом постоянство расхода паров агента 6может регулироваться по уровню границы 3 пористого слоя и суспензии, а постоянство расходаотводимого из аппарата жидкого агента Сжавпо уровню И жидкого агента, Указанные соотношения справедливы, если пренебречь отличи.ем концентраций агента в суспензии, рассоле ипресной воде. Учитывая то обстоятельство, чтоагент в аппарате находится в избытке (присутствует го жидкая фаза), отличие концентрацийбудет незначительным. Если указанные соотношения будут выдержаны, то давления в аппарате,Р 1, Рг и Рз будут постоянными, что обеспечитпостоянную температуру конденсации паров агеи.та в зоне Г и постоянство перепадов (Р, - Рг)(Рз - Рг) и т.д., т.е, работа аппарата будет устой.чивой,Предлагаемый аппарат при устойчивом (послеспусковом) режиме работает следующим об.разом.Суспензия подводится по трубопроводу 2в верхнюю часть колонны, в которой происходит формирование пористого слоя из кристал.лов (зона А). Рассол удаляется из аппарата через решетки 3 и карманы 4 по трубопроводу 5,а кристаллы эоны Б пористого слоя движутсядалее в зону В. В зоне В через поры сЛоя кри.сталлов противотоком движется пресная вода,вытесняярассол из пор и отмывая кристаллыот рассола, Граница между рассолом и преснойводой в пористом слое (между зонами Б и В)показана на фнг. 1 пунктирной линией К В об.ласти сита 7, предпочтительно в зону Г аппарата, с помощью трубопровода 9 и форсунки 8 подается сжатый пар гидрообразователя (агента), который при контакте с кристаллами кон.денсируется (контактное плавление кристаллов), а теплота, выделяемая при конденсации паров агента, расходуется на плавление кристаллов.Для интенсификации процессов конденсации па.ров агента и плавления кристаллов форсунка 8 обеспечивает перемещение смеси воды - кристаллы - агент в зоне Г. Объем зоны Г ограничен с одной стороны ситом 7, а с другой стороны - пористым слоем из кристаллов и кольцом 11, внутренний диаметр которого меньше внутреннего диаметра колонны. Кольцо 11 обеспечивает четкую границу между зонами.В и Г, препятствуя полному заполнению зоны Г слоем, а так. же расширению зоны Г путем сокрашения зоны В, Часть пресной воды, полученной в результате плавления кристаллов, движется в направлении, противоположном движению кристаллов пористого слоя, вытесняя рассол из промежутков меж. ду кристаллами в зоне В,отмывает их от рассо 25 ла, смешивается с рассолом, поступает в карман 4 и сбрасывается по трубопроводу 5, Граница К между зонами Б и В показана на фиг, 1. Жидкий агент (с удельным весом больше 1, например фреон - 12) и вода поступают под сито 7,зо где происходит их разделение за счет различия в удельном весе, Зона Е пресной воды отделена от зоны Д разделения жидкого агента перегородкой 17, Жидкий агент образует самый нижний слой в аппарате и сбрасывается по трубопроводу 15. Давление Р, на границе пористого слоя35 из кристаллов и смеси рассола с кристаллами должно быть больше давления Р ( в кармане 4) для обеспечения фильтрации рассола через решетки 3 в карман 4 и сгущения суспензии в зоне Б, т.е. Р, Ж, С другой стороны, для преодоления различных сопротивлений при его движении, должио, соблюдаться условне Р,) Р где Рз - давление в зоне Г. Для обе"печения промывки кристаллов частью получаемой прес.45 ной воды должно также соблюдаться условие Рз) Р, Однако Рз иРг должны быть близки во избежание больших потерь пресной волы на отмывку кристаллов. Таким образом, в аппара.те соблюдается следующее соотношение давлений Р )Р)Р.ввиду й зо Г ( сравнению с размерами всей колонны) ей мож.но пренебречь, и тогда давление конденсации паров в зоне Г определяется нз соотношенияРконд = Р + пр 7 Р + Нк,7 х55 где Р, - давление на границе:3 эоны;Ьр - высота столба рассола над границей 3зоны до торца колонны с трубопроводом подачи суспензии; Нь - высота пористого слоя из кристаллов;7 ри 7 р - соответственно удельный вес рассолаи средний удельный вес пористого.слоя,состоящего из кристаллов, между которымн поры заполнены рассолом(в зоне Б) и пресной водой в зоне В.Учитывая, что удельные веса пресной воды,рассола, кристаллов льда и газогидратов близки к 1,0, а пористость слоя из кристаллов вы.сока (е = 0,5) эту формулу можно без значительной ошибки упроститьРконд.щ Р 1 + Нн фгде 74 = удельный вес пресной воды.При использовании в качестве гидратообразователя вещества с удельным весом меньшеЪ1,0, например пропана, аппарат также будет работать в вертикальном положении, однако приэтом должен быть повернут вокрут вертикальной оси на 180 по отношению к положению,показанному на фиг. 1 и 2. В положении аппарата, показанном на фиг, 1 и 2, форсунка 8 может располагаться под ситом 7. Хотя в этомслучае работоспособность аппарат не потеряет,увеличится гидравлическое сопротивление пото.ку паров агента, что вызовет дополнительныеэнергозатраты на его подачу в аппарат, а этонежелательно, Аппарат для отделения кристал.чов от рассола может быть не только цилиндрическим, но и в виде призмы, имеющей поперечное сечение, например, в виде квадрата, многоугольника.Формула изобретения1. Аппарат для отделения кристаллов от раствора, включающий колонну с решетками, карманами и трубопроводами подачи суспензни иотводараствора, отличаю щи й с я тем,что, с целью повышения производительности иуменьшения энергозатрат, он снабжен приемником, перегородкой, расположенной в приемки.ке, ситом, отделяющим колонну от приемника,трубопроводами отвода воды и жидкого агента,а также кольцом, расположенным в нижней части колонны, и кольцевой форсункой, расположенной между ситом и кольпом.2, Аппарат по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что перегородка выполнена в виде цилиндра, диаметр которого равен диаметру колонны.3, Аппарат по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что перегородкаеыполнена в виде усеченного конуса, меньшее основание которого обращено внутрь приемника.4. Аппарат по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что кольцо выполнено в виде усечекногоконуса, меньшее основание которого обращенок форсунке,Источники информации, принятые во внима.ние при экспертизе1. 11 атент СЮА Юф 3587859, кл, 210 - 66,28.06,71 (прототип) .686739 ВЯРМ ПИ Заказ 5589/6877 ПодписноеППП "Патент"г, Ужгород, ул, Проектная, 4