(57) Реферат / Формула:
Изобретение относится к погружному выпаривателю, который с помощью расположенных в нем элементов ослабляет поверхностное волнение находящейся в нем жидкости, благодаря чему уменьшается вызываемая волнением вибрация и не образуются брызги.
(19> ^^^^ Евразийское (2D 201001723 <13> А1 ^w^JBfi патентное ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(51) Int. Cl. B01D 1/14 (2006.01) B01D 1/06 (2006.01)
(22) Дата подачи заявки 2009.06.17
(43) Дата публикации заявки 2011.08.30
(54) ПОГРУЖНОЙ ВЫПАРИВАТЕЛЬ
(31) 20080410
(32) 2008.06.19
(33) FI
(86) PCT/FI2009/050531
(87) WO 2009/153403 2009.12.23
(71) Заявитель: ОТОТЕК ОЮЙ (FI)
(72) Изобретатель:
Лилья Лауно, Курки Сеия, Ритасало Теему, Халькола Яри (FI)
(74) Представитель:
Поликарпов А.В., Борисова Е.Н. (RU) (57) Изобретение относится к погружному вы-паривателю, который с помощью расположенных в нем элементов ослабляет поверхностное волнение находящейся в нем жидкости, благодаря чему уменьшается вызываемая волнением вибрация и не образуются брызги.
PCT/FI2009/050531 МКИ ВОЮ 1/14 (2006.01) ВОЮ 1/06 (2006.01)
ПОГРУЖНОЙ ВЫПАРИВАТЕЛЬ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к погружному выпаривателю, который ослабляет поверхностное волнение находящейся в нем жидкости с помощью расположенных в нем элементов, благодаря чему уменьшается вызываемая волнением вибрация и не образуются брызги.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Погружной выпариватель - это устройство, в котором горячие топочные газы подают в выпариваемую жидкость ниже ее поверхности, в результате чего происходит испарение жидкости и, соответственно, кристаллизация находящегося в ней желательного продукта.
При прямом погружном выпаривании выходящие из погружной трубы горячие газы перемещаются по жидкости в виде пузырьков. Таким путем осуществляется высокоэффективная передача вещества и тепла от газов в выпариваемую жидкость. Поскольку не требуется никаких теплообменников, проблемы, связанные с материалами, отсутствуют. Поэтому погружные выпариватели прямого действия используются особенно в химических и металлургических процессах, в которых коррозионные условия обусловливают проблемы с материалами. Обычно подобные проблемы возникают при нагревании, выпаривании и кристаллизации сильнокислотных растворов, таких как растворы сульфатов металлов.
В погружных выпаривателях погружную трубу обычно устанавливают вертикально, чтобы как можно меньше материала соприкасалось с обрабатываемой жидкостью.
В US 4278494 описан погружной выпариватель с одной большой трубой для подачи горячего газа. При такой конструкции возникает вибрация выпаривателя и разбрызгивание жидкости, поэтому выпариватель снабжен горизонтальной камерой сгорания и соединительным элементом с
сильфоном. При увеличении количества газа размер образующихся пузырьков тоже возрастает, так как газ не может подаваться с очень большой скоростью, поскольку, как известно, проникающая способность газовой струи увеличивается с увеличением скорости. При сравнительно небольшой скорости газ плохо поглощается жидкостью, в которую его подают, и поэтому из-за выталкивающей силы происходит интенсивное образование газовых пузырьков.
В US 2867972 описан погружной выпариватель, в котором для минимизации вибрации используют газовыпускную трубу, снабженную зубьями с пилообразным профилем.
Погружной выпариватель согласно DE 3447337 работает с использованием всасывания, поэтому газовыпускная труба может быть погружена только на очень небольшую глубину. В устройстве используются отдельные установленные наклонно трубы. Недостатком этого выпаривателя является необходимость вынимать систему труб при обслуживании и ремонте, поэтому крышка должна иметь отверстие соответствующего размера.
В устройстве согласно FI 85337 газ подают в выпариваемую жидкость по нескольким довольно маленьким вертикальным трубам. Преимущество такого решения состоит в том, что газ можно подавать со сравнительно большой скоростью, но из-за небольшого размера сопла проникающая способность остается небольшой. Несмотря на это на практике ослабление волнения оказывается недостаточным.
ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы уменьшить недостатки, свойственные погружным выпаривателям, такие как поверхностное волнение, которое вызывает разбрызгивание, приводящее к коррозии и вибрации всего выпаривателя, что дополнительно усиливает волнение.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ Основные особенности изобретения указаны в его формуле.
Изобретение относится к погружному выпаривателю, содержащему цилиндрический контейнер для жидкости, прикрепленную к нему погружную трубу, по которой горячий газ через несколько отдельных каналов и соединенные с ними сопла подается в жидкость ниже ее поверхности, и циркуляционную трубу с отверстиями, охватывающую погружную трубу, причем к внутренней стенке циркуляционной трубы прикреплены по меньшей мере три радиальные вертикальные пластины.
Количество вертикальных пластин, прикрепленных к циркуляционной трубе составляет по меньшей мере 3, предпочтительно от 4 до 6. Обычно между вертикальными пластинами и погружной трубой выпаривателя имеется зазор, позволяющий удалять погружную трубу, оставляя на месте циркуляционную трубу.
Согласно одному варианту осуществления изобретения, к вертикальным пластинам прикреплена горизонтальная пластина, расположенная по существу в горизонтальном положении вблизи поверхности жидкости, но ниже этой поверхности. Ширина горизонтальной пластины предпочтительно составляет 2 - 8% от длины окружности циркуляционной трубы.
Согласно другому варианту осуществления изобретения, резервуар для жидкости содержит решетку из пластин, состоящую из двух перпендикулярных друг другу пластин. Решетка находится ниже поверхности жидкости, а ее высота составляет 2 - 7% от высоты цилиндрической части резервуара.
ПЕРЕЧЕНЬ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 схематично показан известный погружной выпариватель, На фиг. 2 - другой известный погружной выпариватель, На фиг. 3 - погружной выпариватель со средствами ослабления волнения, согласно изобретению, и
На фиг. 4 - разрез погружного выпаривателя, представленного на
фиг. 3.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг. 1 схематично изображен известный погружной выпариватель, содержащий резервуар 1 с выпариваемой жидкостью 2 и одну большую погружную трубу 3, по которой в жидкость ниже ее поверхности подается горячий газ. Жидкость поступает в резервуар через патрубок 4, а газы выходят через патрубок 5. Кристаллизированную соль извлекают из нижней части резервуара через патрубок 6. Известно, что вокруг газовой струи образуется зона разрежения, в результате чего раствор в этой зоне, особенно около выпускного отверстия, хорошо смешивается со струей. Чем больше скорость струи, тем интенсивней смешивание.
При использовании погружных выпаривателей, особенно больших, скорость газа нужно уменьшить, чтобы снизить его проникающую способность. Поэтому газ выходит на поверхность жидкости в виде больших пузырьков. Как схематично показано на чертеже и известно из практики, большие пузырьки создают заметное поверхностное волнение, вызывающее вибрацию всего погружного выпаривателя.
На фиг. 2 показан другой погружной выпариватель, состоящий из резервуара 7 и погружной трубы 8. В нижней части погружной трубы имеется несколько направленных вниз трубок 9, по которым газ поступает в находящуюся в резервуаре жидкость 10. Жидкость подают в резервуар через патрубок 11, газы удаляют через патрубок 12, а кристаллизованную соль -через нижний патрубок 13. Система погружных трубок образована отдельными газовыми каналами, окруженными циркуляционной трубой 14 с отверстиями, из которых газ, подаваемый в жидкость, или газожидкостная смесь могут поступать в жидкость.
В погружном выпаривателе, изображенном на фиг. 2, сначала образуются отдельные небольшие струи, но они имеют тенденцию объединяться в сравнительно большие струи, образующие пузырьки, поднимающиеся вверх в циркуляционной трубе. Преимуществоэтого способа по сравнению со способом согласно фиг. 1 состоит в большей скорости газового потока при сохранении достаточной проникающей способности газа. В результате значительно уменьшается выталкивающая сила и, как следствие, поверхностное волнение будет меньше, чем в выпаривателе
согласно фиг. 1. В отношении потока решение, представленное на фиг. 2, очень хорошее, однако практика показала, что использование отдельных труб не является самым лучшим решением.
На фиг. 3 и 4 показан выпариватель 15 согласно изобретению, содержащий цилиндрический резервуар 16 для жидкости и погружную трубу 17. Жидкость, подлежающую нагреванию и выпариванию, подается через патрубок 18, газ выводится через патрубок 19, а кристаллизованное твердое вещество - через выпускную трубу 20, соединенную с нижней конической частью резервуара. В дне погружной трубы имеется несколько каналов 21, выполненных либо при изготовлении трубы, либо при ее последующей механической обработке. Износ каналов в погружной трубе меньше, чем износ отдельных трубок. Погружная труба окружена циркуляционной трубой 22, снабженной отверстиями, через которые газ, подаваемый в жидкость, или газожидкостная смесь могут поступать в жидкость.
Для ослабления поверхностного волнения жидкости 23 и вызываемой им вибрации погружного выпаривателя в циркуляционной трубе установлены по меньшей мере три вертикальные пластины 24, предпочтительно от четырех до шести вертикальных пластин 24. Количество вертикальных пластин зависит от размера циркуляционной трубы. Когда вертикальных пластин не меньше трех, можно предотвратить поверхностное волнение по двум направлениям, т.е. в вертикальном и поперечном направлениях. Вертикальные пластины прикреплены предпочтительно радиально к внутренней стенке циркуляционной трубы и обычно они проходят по всей ее длине. Между вертикальными пластинами и стенкой погружной трубы имеется зазор, позволяющий беспрепятственно извлекать погружную трубу для обслуживания и ремонта, оставляя на месте циркуляционную трубу. Вертикальные пластины могут в значительной мере предотвращать образование брызг, из-за которых подвергается коррозии часть погружной трубы, находящаяся над поверхностью жидкости, а также предотвращать поверхностное волнение.
Для предотвращения поверхностного волнения циркуляционная труба предлагаемого погружного выпаривателя может дополнительно содержать горизонтальные пластины 25, прикрепленные к вертикальным пластинам 24 и предпочтительно отходящие горизонтально от их обеих
боковых сторон. Горизонтальные пластины расположены вблизи поверхности жидкости, но ниже этой поверхности. Горизонтальные пластины отходят от стенки циркуляционной трубы к погружной трубе на такое же расстояние, как и вертикальные пластины. Ширина горизонтальной пластины такова, что она не является существенным препятствием для поднимающихся газовых пузырьков. Типичная ширина одной горизонтальной пластины составляет 2 - 8% от длины окружности циркуляционной трубы.
Для дополнительного ослабления поверхностного волнения в резервуаре 16 погружного выпаривателя снаружи от циркуляционной трубы и ниже поверхности жидкости 23 установлена пластинчатая решетка 26. Решетка состоит из двух перпендикулярных друг к другу пластин. Решетка расположена горизонтально, доходит до краев резервуара и имеет высоту, равную примерно 2 - 7% от высоты цилиндрической части резервуара. Особенно выгодно иметь пластинчатую решетку в сравнительно небольших выпаривателях.
Хотя на фиг. 3 и 4 представлены три различных способа ослабления волнения поверхности жидкости в погружном выпаривателе, согласно изобретению, можно использовать вертикальные пластины без горизонтальных пластин или без пластинчатой решетки, или в сочетании только с горизонтальными пластинами или только с пластинчатой решеткой.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Погружной выпариватель (15), содержащий цилиндрический резервуар (16), соединенную с ним погружную трубу (17), по которой горячий газ подается ниже поверхности через несколько отдельных газовых каналов (21), и циркуляционную трубу (22) с отверстиями, охватывающую погружную трубу, отличающийся тем, что на внутренней стенке циркуляционной трубы закреплены по меньшей мере три радиальные вертикальные пластины (24).
2. Погружной выпариватель по п. 1, отличающийся тем, что количество вертикальных пластин равно по меньшей мере 3, предпочтительно 4-6.
3. Погружной выпариватель по п. 1, отличающийся тем, что между вертикальными пластинами (24) и погружной трубой (17) имеется зазор для удаления погружной трубы, когда циркуляционная труба (22) остается на месте.
4. Погружной выпариватель по п. 1, отличающийся тем, что к вертикальным пластинам (24) прикреплена горизонтальная пластина (25), расположенная по существу горизонтально вблизи поверхности жидкости (23), но ниже этой поверхности.
5. Погружной выпариватель по п.п. 1 и 4, отличающийся тем, что ширина горизонтальной пластины (25) составляет 2 - 8% от длины окружности циркуляционной трубы (22).
6. Погружной выпариватель по п. 1, отличающийся тем, что резервуар (16) для жидкости снабжен пластинчатой решеткой (26), состоящей из двух балок, установленных перпендикулярно друг к другу.
7. Погружной выпариватель по п.п. 1 и 6, отличающийся тем, что пластинчатая решетка (26) расположена по существу ниже поверхности (23) жидкости по существу в горизонтальном положении, а ее высота составляет 2 - 7% от высоты цилиндрической части резервуара (16).
8. Погружной выпариватель по п. 1, отличающийся тем, что газовые каналы (21) выполнены в дне выпаривателя.
Погружной выпариватель
Погружной выпариватель
Фиг.4
