Способ концентрирования раствора

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСо 1 иалистическихРеспублик 1 1740258(5 В 010 1/16В 01 Э 3/ОЬ п ис ением заявки .% ГооударстввнвИ комнт СССР(71) Заявитель Одесский технологический институт хоподютьной промьпдленн 4) СПССОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ РАСТВОРА области обеои шахтных сточОднако такой способ малоэффесвязи с низкой температурой вознагрева соленой воды (55 С),О.тически не дает возможности осутрегенерацию тепла вторичного пановке мгновенного испарения длявления способа. ктивен вможногочто прак цествить а в уста- осущестИзобретение относится ксолпвания промышленных илим ных вод путем испарения и может быть использовано для получения из минерализован ных 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 нз газотурбинной установки с последующим испарением нагретого раствора в установке мгновенного испарения с получением пресной воды и концентрирован-, ного раствора 111 . 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 морскойводы перегретым воздухом и подают насыщенный водой воздух в конденсатор, охлаждаемый окружающим воздухом 2, Однако эффективность такого способа низкаяиз-за незначительного насыщения воздухапри однократном перегреве воздуха. Дляповышения насыщения воздуха необходимозначительное величение перегрева воздуха, что удорожает стоимость обработкиморской воды,Известен способ получения пресной воды с использованием газа в качестве носителя, нагреваемого с целью повышенияего насыщаемости. С помодью этого газаиз обрабатываемой жмдкости абсорбируется водная фаза, после чего газ компримируют и вновь нагревают, Этот на" ретый увлажненный газ применяют для нагрева газа-носителя и обрабатываемой жидкости,740258 п ричем в процессе теплообм,ена происхорят конденсирование влаги из увлажненногф газа, которую отводят в качестве готьабсо пРодукта 31, Оскако такой способ не может быть исполюован для предельно 5 го концентрирования растворов, содержащих накипеобразутощие компоненты иэ-заобразования отложений на поверхногтях нагрева в подогревателе раствора, При этом интенсивность теплообмена междуйтрямым и обратным потоками воздуха низка из-эа малого температурного напора.Это вызывает необходимость установкиразвитых теплообменных поверхностей большой площади, что повышает энергоэатраты 15на транспортировку воздушного потока исоответственно, стоимость концентрированияЦелью изобретения является уменьшение энергетических затрат на концентрированне раствора для состояния насыщения.Поставленная цель достигается тем,что в известном способе концентрированияраствора в многоступенчатой установке,путем абсорбции влаги из распыливаемогораствора потоком воздуха, периодическинагреваемого обратным компримированнймпотоком, конденсации паров из обратногопотока воздуха и отделения дистиллята,обратный поток воздуха после отделениядистиллята нагревают последовательно нутем регенеративного теплообмена и контакта с горячими газами, а затем расширяют в газовой турбине с получением полезной работы.35На чертеже представлена схема установки, с помощью которой осуществляетсяописываемый способ.Установка содержит многоступенчатыйиспаритель 1 гигроскопического типа, ка меру орошения 2, распределитель 3, й.амеру нагрева увлажняемого воздуха 4,сепаратор 5, трубы конденсатора 6, насос 7 для подачи исходного раствора, насос 8 для рециркуляции сконцентрированного раствора, компрессор 9, регенератор 10, камеру сгорания 11, газовую турбину 12.Исходный раствор подают насосом. 750на смешение. с большей частью сконцентрированного раствора, рецйркулирующего спомощьку насоса 8 и далее в многоступенчатый испаритель гигроскопического типа1, для концентрирования. При этом испа 55ритель 1 содержит камеры орошения 2 дляувлажнения воздуха влагой,испаряемой израствора, которые располо:кены друг наддругом и разделены распределителями расъфвора 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 раствора горячим воздухом. Нагретый раствор, диспергируемый с помощью распределите ля 3, поступает в нижерасположенную камеру орошения, где при. контакте с горячим воздухом порышает 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 посчупает в нижнюю камеру орошения 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 увлажняемого воздуха с .помощью сепаратора бу Нагрев воздуха в камере 4 осуществляют в основном за счет тепла конденсации водяного пара из сжатого и насыщенного воздуха, циркулирующего внут ри труб конденсатора 6, В результате многократного увлажнения с промежутнным подогревом от обратного потока, воздух прямого потока ассимилирует влагу из концентрируемого раствора в количестве 0,5- 0,9 кг на 1 кг воздуха при давлении 0,9 бар и температуре 78-82 С. Увлажненный 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 и далее в камеру сгорания 11 для последующего нагрева, напримерйпутем сжигания в нем топлива. Продукты сгорания нацравляют в газовую турбину 12, служащую приводом компреосора 9, где они расширяются с понижением температурыТепло газов, уходящих из турбины 12, используют для предвари- тельного 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 740258 6Исходный раствор в количестве 545 т/ч обратного потока выделяет 500 т/ч диспри температуре 18 оС с содержанием тиллята и, осушенный, поступает в коли 30 г помрэнной соли на,1000 г воды честве 1010 т/ч в регенератор 10 дляс помощью насоса 7 и сконцентрированный подогрем до 610 С, Нагретый воздух пораствор в количестве 1000 т/ч при тем-ступает в камеру сгорания 11, где приОпературе 30 С с содержанием 360 г по- сжигании 7600 нм /ч природного газаваренной соли на 1000 г воды с помощью нагревается до 880 С. Продукты сгораонасоса 8 смешивают и подают в много- ния в количестве 1510 т/ч при 880 С сступенчатый испаритель 1, В верхней ка- равлением 2,9 бар поступают в газовуюмере орошения 2 осуществляется предва- Ю турбину 12, где Расширяются; до 1 02 баррительный нагрев раствора в количестве с понижением температуры до 640 С и1545 т/ч с содержанием 260 г поварен- далеепостунаютврегенератор 10 дляпредной соли на 1000 г воды от 26 ОС до . варительного нагрем осушенного воздуха.74 С цри контакте с 1500 т/ч горячего Продукты сгорания охлажденные в регенеовоздуха при температуре 200 С и с вла раторе 10 до 80 С, выбрасываются в ато огосодержанием 510 г воды на 1000 г мосферу. Мощность осевого многоступенвоздуха, При этом воздух с давлением чатого компрессора при КПД 0,88 состав 0,9 бар охлаждается до 75 С. Нагретый ляет 84100 кВт, а мощность газовой турораствор, диспергируемый с помощью рас- бины при КПД 0,9 соответственнопределителя 3, поступает в камеру ороше 84600 кВт. При этом в качестве компресния, расположенную ниже, где при контакте сора и турбины может быть исполюованс горячим вюдухом при 105 С повышает авиационный двигатель, отработавший летосвою концентрацию до 260 г поваренной ный ресурс,соли на 1000 г воды в результате испарения 35 т/ч воды из раствора. При этом 25Р повышениЯ противошцВ результате повышения п отиводаьна 3 С, Пройдя последовательно через 16емый аство в к чтве 1045 т/ч бине, Уве ичи етси мпеРатУРный н юрпри 30 С достигает концентрации 360 г ЗО между прямым. и обратным потоками возповаренной соли на 1000 г воды уеньдух . пр ди уменьшению не х дишую часть сконцентрированного растворав количестве 45 т/ч направляют на обезвенно к падению гидравлического сопротиввоживание для выделения цомренной соли пр тран портировке воздуха, Исполленин и нспдругихкомпонентов, а большую часть д зо"ание перепад давлен по обратномум,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 отдельоступает в нижнюю камеру орошения много- но стоящим приводом. В качеспю газотурступенчатого испарителя, где увлажняется бинной установки возможно использоватьпри контакте с диспергируемым раствором авиационный двигатель, отработавший лети далее в камеру нагрева 4, благодаря ный ресурс,разрежению в испарителе, создаваемомукомпрессором 9, Капли раствора отделяют от увлажняемого воздуха с помощью Формула изобретениясепаратора 5. В результате многократного увлажнения с промежуточным подогре- Способ концентрирования раствора и мньвом от обратного потока, воздух прямогогоступенчатойустановке,включаюшийабсорбцотока ассимилирует влагу из концентри- цию влаги из распыливаемого раствораруемого раствора в количестве 500 т/ч потоком воздуха, периодически нагреваемоОпри давлении 0,9 бар и температуре 75 С. го обратным компримированным потоком,Увлажненный воздух в количестве 151,т/ч конденсацию паров из обратного потокапоступает в компрессор 9, где сжимаетсявоздуха и отделение дистиллята, о т л идо 3 бар и при 225 С поступает обратным ч а ю щ и й с я тем, что, с целью умебпотоком 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 послеО740258 ФсхдуФО Рстбо,О 7 няроро 3 аиныиртлюФр Сотникова ель остави ехред. Назарова Редак ская Коррект мельян одписное 09 комитета СССР и открытий ская наб., д. 4/аз филиал ППП тф, г. оектная,отделения дистиллята нагревают последовательно путем регенеративного теплообмена и контакта с горячим гаом, а затем расширяют посредством газовой турбины с получением полезной работы. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе75/5 Тираж 8НИИПИ Государственногопо делам изобретений35, Москва, Ж, Рауш 1, Таубман Е. И., Бильдер 3, П Термическое обезвреживание минерализованныхпромышленных сточных вод, ЛХимия,1975, с. 190-196.2. Заявка франции212046,кл. С 02 В 1/00, 1973,3, Заявка Японии49-17952,кл. В 01 3/00, 1974.