Кристаллизационная установка бакума э. а.

(51)5 В 01 О 9/ САНИЕ ИЗС)БРЕТЕНИ геекп смоге ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Одесский технологический институт холодильной промышленности(54) КРИСТАЛЛ ИЗАЦИОН НАЯ УСТАНОВ КАБАКУМА Э.А,(57) Изобретение относится к установкамдля опреснения морских, соленых и минерализованных вод, а также концентрирования сточных вод и водных растворовкристаллизационными методами, и можетнайти применение в химической, пищевой идругих отраслях прОмышленности. Цельизобретения - ,повышение надежности работы установки эа счет изменения проходного сечения фильтрующей решетки в Изобретение относится к установке для опреснения морских, соленых:- минерализованных вод; а также концентрирования сточных вод и водных растворов кристаллизационными методами и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности.Цель изобретения - повышение надежности установки в работе за счет изменения и роходного сечения фил ьтрующей решетки в зависимости от вязкости рассола.На фиг.1 схематически представлена кристаллизационная установка для опреснения минерализованных вод; на фиг,2 -зависимости от вязкости рассола. В кристаллизаторе контактируют агент и соленый раствор, образуя кристаллы льда или газовых гидратов. Кристаллорассольную суспензию после кристаллизатора обогащают в отстойнике, затем накапливают в промывочной колонне, имеющей фильтрующую решетку в средней части и вращающийся нож-скрепер в верхней части, кристаллы отмывают от рассола, удаляемого через фильтрующую решетку, массу кристаллов срезают скрепером и плавят за счет тепла конденсации парообразного агента, образованного при отводе тепла образования кристаллов. Фильтрующая решетка выполнена с возможностью изменения размеров щелей. В начальный период работы, когда количество кристаллов незначительно и рассол имеет малую вязкость, путем сдвига решеток относительно друг друга и перекрытия части щелей уменьшают их размер.2 З.п. ф-лы, 3 ил. разрез А - А на фиг.1; на фиг,3 - элементфильтрации решетки,Установка состоит иэ кристаллизатора1, насосов 2 и 3, отстойника 4, промывочнойколонны 5, плавителя 6, компрессоров 7 и 8,конденсатора 9, разделителя 10, ресивера11, дегазаторов 12 и 13.Промывочная колонна 5 состоит из корпуса 14 и входит,в плавитель 6, В среднейчасти корпуса установлена фильтрующаярешетка 15, за которой расположен карман16, соединенный трубопроводом 17 с кристаллиэатором 1.Отстойник 4 трубопроводом 18 с фильтром 19, расположенным внутри отстойника1643036 20 30 4, соединен с дегазатором 13, Фильтрующая решетка выполнена иэ нескольких, не менее двух, пластин 20, изогнутых по форме поперечного сечения корпуса колонны со щелями 21 с шагам д, параллельных оси колонны 5, т.е. по ходу движения кристаллорассольной суспензии.Корпус колонны внутри кармана снабжен экранами 22 и 23, имеющим возможность перемещаться вдоль фильтрующей решетки 15,Пластины 20 имеют возможность смещаться одна относительно другой, а экраны 22 и 23 - вдоль фильтрующей решетки 15 с помощью приводов любой конструкции, например уплотненных тяг 24 - 26. Карман 16 снабжен смотровыми окнами27, а в верхней части колонны, расположен скрепер 28. Разделитель 10 трубопроводом 29 соединен с ресивером 11, который в своюочередь через регулирующий вентиль 30 соединен с кристаллизатором 1, соединеннымтрубопроводом 31 с отстойником 4,Нижняя часть промывочной колонны 5 с трубопроводом 32 через теплообменник 33, установленный между отстойником 4 и дегазатором 13, соединена с насосом 34 подачи исходного раствора,Установка работает слсдующим образом.Исходный раствор после предварительного удаления из него растворенных газов насосом 34 по трубопроводу 32 подают в нижнюю часть промывочной колонны 5, откуда через фильтрующую решетку 15 он попадает в карман 16 и по трубопроводу 17 в кристаллизатор 1, где он контактирует с агентом, подаваемым на ресивера 11 через регулирующий вентиль 30, При перемешивании, например мешалкой, и охлаждении вследствие кипения части агента, образуются гидраты газа, которые в составе суспенэии (жидкий агент, рассол и гидраты газа) насосом 2 подают в отстойник 4, где проводят отделение жидкого агента от кристаллогидратной суспензии,Жидкий аент и часть раствора по трубопроводу 31 рециркулируют в кристаллизатор 1, а основную часть рассола с кристаллами гидратов направляют в нижнюю часть промь 1 вочной колонны 5, где смешивают с исходным раствором, Под действием гидравлического напора, создаваемого насосами 2 и 3, суспензия движется вверх, проходя через зону с фильтрующей решеткой 15, в которой происходит осушение суспенэии вследствие отделения раствора под действием разности давлений перед и после фильтрующих щелей 21 (перепад давлений составляет 20 - 70 кПа) и его накопления в кармане 16, из которого рассол по трубопроводу 17 рециркулируют в кристаллизатор 1, В пусковой период, когда концентрация рассола в потоке на выходе из кристаллизатора и на входе в колонну близка к концентрации исходного раствора, соответственно и вязкость оассола гораздо ниже, чем при установившемся рабочем режиме, а также масса гидратов незначительна, Установлено, что оптимальный коэффициент превращения воды в твердую фазу,В за один проход рассола через кристаллизатор составляет 5 - 6%, т.е, при исходной концентрации исходного раствора 2% после одного прохсда через кристаллизатор. концен грация рассола составляет Я=Я/(1 - 3= 2(1-0,06).=2 1277%, что значительно ниже оптимально достижимой уста новкой в оптимальном рабочем режиме,для чего осуществляют рециркуляцию рассола до достижения заданной концентрации, только после этого проводят сброс сконцентрированного рассола из установки, поэтому для исключения забивки щелей гидратами проводят уменьшение их проходного сечения, смещая пластины 20 одна относительно другой с помощью тяги 24 так, чтобы происходило формирование пористаго гидратного поршня на уровне несколько выше средней части фильтрующей решетки 15 и обеспечивалось движение гидратноге поршня вдоль оси коленны в напоавлении к скреперу 28, При этом для формирования поршня именно в средней части фильтрующей решетки 15 и обеспечения движения поршня вверх нижнюю часть фильтрующей сетки 15 перекрывают также Экраном 22, поднимая его тягой 26, Если не проводить указанных мероприятий, то возможно образование гидратных пробок в нижней части колонны, которые, уплотняясь, затрудняют движение гидратного поршня вдоль колонны и усложняют все мероприятия по выводу установки на рабочий режим,Образование глдратных пробок и забивка фильтрующей решетки объясняется тем, что вследствие малой вязкости рассола и малой концентрации твердой фазы в суспензии в пусковой период скорость протока рассола через щели будет велика, выше скорости подьема кристаллов вверх. Последние увлекаются рассолом к щелям, прижимаются к ним и забивают проток жидкости, что влечет за собой забивание всей фильтрующей решетки 15, после чего образуются пробки, которые рывками толкаются вверх колонны еще больше уплотняясь, Суспензия с рассолом через образующиеся каналы в гидратной массе поднимается в верхнюю частьколонны, заносится в плавитель и добитьсяпроцесс очистки очень трудно. Необходимоудалить сбившуюся в комки гидратную массу и вновь организовать формирование устойчивого и непрерывного гидратногопоршня без образования комков и сгустков.По мере накопления гидратов в колоннепроисходит формирование медленно подталкиваемого рассолом и новыми кристаллами вверх пористого гидратного поршня,Экран 22 постепенно опускают в исходноеположение, а пластины 20 смещают однаотносительно другой, увеличивая размерпроходного сечения щелей до оптимальногозначения, зависящего от размеров кристаллов, но так как вязкость фильтрующего рассола с ростом концентрации его растет, атакже накапливается масса гидратов в области фильтрующей решетки 15, скоростьфильтрующегося рассола, стекающего вкарман 16, уменьшается, исключая забивкуфильтрующих щелей кристаллами и срывыв процессе фильтрации. Гидратный поршень начинает формироваться несколькониже уровня фильтрующей решетки 15,концентрация твердой фазы в нем повышается по мере продвижения вверх и на уровне фильтрующей решетки принимаетоптимальное значение.Накопленная в колонне гидратная масса движется вверх, достигает верхнего торца колонны, разбрасывается скрепером 28в плавителе б, в который подают парь 1 агента, сжимаемые компрессором 7.Вследствие подвода тепла конденсации холодильного агента гидраты разлагают на воду и жидкий агент, а парыхолодильного агента конденсируются.Смесь жидкого агента и воды направляют вразделитель 10, где проводят разделениежидкого агента, направляемого по трубопроводу 29 в ресивер 11, и воды, которуюнасосом 3 направляют на промывку гидратного поршня в колонну 5, Поданная сверхупромывочная вода фильтруется через поршень, в процессе массообмена с рассоломнасыщается солями и концентрация ее возрастает.Часть промывочной воды отводится через верхнюю часть фильтрующей решетки15 и проникает в карман 16, Рассол в межкристаллических пустотах замещается промывочной водой, концентрация его падаети на выходе из колонны кристаллы находятся практически в отмытом состоянии.Экраном 23 с помощью тяги 25 проводят регулировку высоты фильтрующей решетки,В начальный период времени подачипромывочной воды насосом 3 экран 23 пол ностью поднят, создавая более свободный сток промывочной воды в карман 16, По мере повышения степени очистки воды, полученной в результате плавления гидратов, экран 23 несколько опускают, совместно с изменением давления в верхней части колонны регулируют сток промывочной жидкости эа фильтрующую решетку 15, При оптимальных условиях потери промывочной жидкости, стекающей через решетку 15, устанавливают в пределах 5% от массы воды, вошедшей в состав твердой фазы (гидратов). При достижении концентрации опресненной воды заданного значения часть ее через дегазатор 12, где извлекают растворенный гидратообразующий агент из воды, выводят из установки. 5 10 15 При достижении концентрации рассола на выходе из кристаллизатора 1 заданного значения, соответствующего оптимальному коэффициенту извлечения опресненной воды установкой, проводят удаление части рассола из отстойника 4 через фильтр 19, выдерживающий кристаллы гидратов, установленный на трубопроводе 18 теплообменник 33 и дегазатор 13.Массу выводимых из установки сконцентрированного рассола и опресненной воды компенсируют вводом исходного раствора в установку.За устойчивым формированием и положением пористого поршня из кристаллов в области кармана 10 судят по устойчивой фильтрации рассола через фильтрующую решетку 15, которую наблюдают сквозь окна 27, При необходимости проводят регулирование процесса, воздействуя через тяги 24-26. 20 25 30 35 40 45 Теплота гидратообразования отводится за счет кипения части жидкого агента, пары которого откачивают иэ кристаллизатора компрессором 7, который нагнетает их в плавитель б, где они конденсируются, отдавая тепло конденсации для разложения гидратов, Несконденсировавшиеся пары агента сжимают дополнительным компрессором б и направляют в конденсатор 9, в котором их конденсируют, и жидкий агент 50 направляют в ресивер 11, откуда через вентиль 30 - в кристаллизатор 1,Преимущество изобретения заключается в повышении надежности в работе, особенно в пусковой период и при изменении состава перерабатываемой минерализованной воды, так как реализация его позволяет,практически не останавливая установки, проводить переналадку промывочной колонны, меняя проходное сечение фильтрую. щих щелей и абсолютную высотуфильтрующей решетки, а также относительное положение ее по высоте колонны.Шаг щелей желательно выдерживать в пределах 2 - 1 мм, Ширина щели имеет размер не более 0,5 шага щели, что позволяет с одной стороны максимально развить проходное сечение фильтрующей решетки, а это может быть достигнуто при максимально больших размерах щелей, гораздо больших, чем расстояние между щелями, т.е, д 1 ) дг, а с другой стороны обеспечивает максимальные пределы регулирования проходного сечения решетки (в пределе до полного перекрытия проходного сечения), а это достигается при равных размерах д и д 2 т.е, когда д 1 = д 2 для случая, когда фильтрующую решетку образуют из двух пластин, При образовании фильтрующей решетки из нескольких пластин, наложенных одна на другую, полный предел регулирования проходного сечения образованной ими фильтрующей решетки от максимумадо .нуля можетбытьобеспечен и при д 1 д 2, однако осуществлять регулирование становится технически сложнее, особенно для колонн циклической формы, Для осуществления полного предела регулирования проходного сечения фильтрующей решетки, составленной из нескольких пластин, при сохранении одинаковых размеров щелей по всей йлощади фил ьтрующей решетки при любом заданном ее проходном сечении должно выполняться условиед 1 = дГп(и - 1); др = дп,где д 1 - ширина щели пластины составляющей решетку;д 2 - расстояние между щелями на пластине;д-. шаг щелей на пластине;и - количество пластин, из которых составлена фильтрующая решетка,Пластины со щелями имеют возможность перемещаться одна относительнодругой на расстояние не менее одного шага, обеспечивая максимальные пределы ре 5 гулирования проходного сечения решеткипри любом исходном положении пластин,составляющих решетку, одна относительнодругой.При меньшем расстоянии перемещения10 и несовпадении щелей одной пластины относительно другой невозможно обеспечитьрегулирование проходного сечения решетки от нуля до максимума.Формула изобретения15 1. Кристаллизационная установка,включающая последовательно установленные кристаллизатор, отстойник, промывочную колонну, в средней части которойустановлены карман и фильтрующая ре 20 шетка, плавитель и систему трубопроводов,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюповышения надежности в работе установкипутем изменения проходного сечения фильтрующей решетки в зависимости от вязко 25 сти рассола, фильтрующая решеткавыполнена не менее чем из двух пластин,установленных с возможностью перемещения относительно одна другой, при этом щели пластин расположены. продольно30 относительно колонны, а корпус колоннывнутри кармана снабжен экранами, смонтированными с воэможностью перемещениявдоль фильтрующей решетки,2. Установка поп,1, отл ич а ю ща я 35 с я тем, что соотношение ширины щелифильтрующей решетки и шага щелей не более 0,5,.3. Установка по пп.1 и 2, о т л и ч а ющ а я с я тем, что пластины фильтрующей40 решетки выполнены с возможностью перемещения относительно одна другой на расстояние не менее одного шага, 164303 б1643036Составитель И.Рогачева едактор В,Ковтун Техред М,Моргентал Корректор А,Обруча каз 1193 Тираж 428 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1