Способ концентрирования водных растворов Советский патент 1988 года по МПК F25C1/12 

Изобретение относится к концентрированию водных растворен солей н может быть использовано для обессолива- иия природных и сточньж вод, в част-- кости стоков прсдприяти1 черной металлургии, а также использог)г;но Б других отраслях народного хозяйства.

Целью изобретения яг.)1:яется уменьшение потерь пресной воды и снижение энергозатрат,:

новки для ос уществления предлагаемого способа,

Способ концентрировлпия состоит в том, что исходный раствор охлаждают, кристаллизацию раствора 1рооодят в две стадии с отделением на каждой стадии кристаллов льда м их (фомыв- кой пресной водой. нрич:: м на первой стадии перед промывкой apeciioH водой кристаллы промьшают исход, раство-- ром, а Hci BTO pcn f стадии - кстнпепт ;а - тоМ;, пол ченнь м на нерпой ста.дии,.

Установка состоит ия олока вымораживания, в Состав которого входит деаэратор 1 5 соединенный :ак1-;ией 2 подачи исходного продукта с помощью H..CiJса 3 через рекуперативнпгй теплообме:;ник 4 с проздявным сепаратором 5. Промывной сепаратор 5 представ.г. яет собой пустотелую колонку 6 гидродииами-чес-- кого действия, имеющую в с;редие1 1 -iac- ти перфорированные отперсугия 7, окруженные герметичной рубашкой 8, ti верхней части колонки устан овлена вращающаяся дисковая гиповка с ножами 9 и щеляки 10 д.пя прохода, лов „

Нижняя часть промыв1 О1 о сепаратора 5 соединена редирку;1Я):, линией 1 1 подачи раствора с кс нтактпым кристаллизатором 12, п: к-отсрого льдорастворная пульпа ласг/сом 13 по 14 связи черег пред,вари- тельный разделитель 15 поступает в центральную частт) ко лоики 6, Предиа- рительный разделитель 5 представляет собой перфорированнь.й участок трубопроводаэ окруже НЬ зг 1 ерметичной рубашкой для отбора части К()нг. та, Предварительный разделитель 15 соединен линией 16 подачи: ко1;пент1 а- та с верхней головкой г:1;омызно1 о сепаратора 17 второй стугенм зыморали ;- вающего блока „ Пром гвиса ; селаратоп 1 аналогичен по устройству промывному сепаратору з .ниггаем его является отс% тствие пер-форированно;1

рубашки, окружающей колонку в сред- части, Пром1э1вной сепаратор 17 связан рециркуляционной ;п1нией 18 по1 дачи раствора с контактным кристаллизатором 19 второй ступени блока яыкораживания, Льдорастворная пульпа из кристаллизатора 19 насосом 20 по лиь ии 21 подачи через предварительный разделитель 22 подается в

промывной сепаратор 17, Предварительный разделитель 22 связан линией 23 подачи готового KonnefiTpaTa, прокачиваемого насосом 24 через рекупера5 тивнь теплообменник 25, а также дегазатор 26, с 67ГОКОМ термохимического осаждения солей, Промтявной сепаратор 1 7 связаь линией 27 подачи льдо- растворной пульпы с контактным крис0 таллизатором 12 первой ступени блока вь;морал пвания, а промывной сепаратор 5 связан ли П-гей 28 подачи водно-ле- Л.ЯНОЙ пульпы с конгдентратором-плави- телем 29 холо, ;и.1илшй установки. Прес5 пая вода подается в сепаратор 5 из разделителя 30 холодильного агента и воды по линии 3 связи. Схема и работа холодиль н о и уста нов ки, обе луживаюи;ей блок пыморажива; и.я,, состоит в том,

0 что из конденсатора-плавителя 29

сконденсирс.вавшийся при мепосредст- BeiiHOM ко ;такте со льдом, поступающим из npoMt.iBHoro сепаратора 5, хла- noHj например фреон--318, направляется F5 раздел;5тепь 30 по 31 связи,, где за счет 1зазности плсггиостей во- jU- i и фреона разде: яется и поступает к дроссельны - органам 33 и 34 соот- г етстве1тно перед кpиcтaл п зaтopaми 12 и 19 первой и второй степеней. Жидкий хладон, дросселируясь в дрос- ссмгьиьк органах 33 и 34 до давлений, с пределяемых температураь и кристаллизации вымораживаемого раствора в

кристаллизаторах 12 и 19 первой и второй ступеней, поступает в эти кристаллизаторы и кипит там при не- посредственп ом контакте с раствором, о 1Чзодя тепло кристаллизации на соот- ,. гзетствующих температурпьк уровнях. Пары фреона, образовавишеся при кипении в кристаллизаторе 19 ни жней ступени, отсасываются компрессором 35 vi сжимаются им до давле шя, при котором происходит кипение хладона при ,че теплоты кристаллизации p- ici liopa, вымс ражнваемот о в кристал- л-:заторе 12 верхней ступени, Ком- прес.сор 36 верхней ст;, пени нижней

3

ветви холодильной машины отсасыва ет смесь парав хладона из кристаллизатора 12 и компрессора 35 нижней ступени, сжимает их до давления, определенного температурой плавления льда в конденсато- ре-плавителе 29. Для полной конденсации хладона в конденсаторе-плавителе 29 служит холодильная машина верхней ветви, работающая, например, на хла доне-22 и состоящая из испарителя 37 встроенного в конденсатор-плавитель 29, компрессора 385 конденсатора 39 и регулирующего вентиля 40,,

Способ концентрирования раствора осуществляется следующим образом.

Исходный раствор, освобожденный от воздуха в деаэраторе 1, прокачивается насосом 3 через рекуперат гш- ный теплообменник А и частично через теплообменник 25 к средней зоне промывного сепаратора 5, где, проходя через перфорированные отверстия 7 внутрь колонки 6, oTivftiBaeT от кон- центрата ледяные кристаллы в виде поршня, подпираемых гидростатическими и гидродинамическими силами к вращающейся головке с ножами 9,и, смешиваясь с этим концентратом и пресной водой5поступающей через водопроницаемую головку 9, направляется по рециркуляционной линии 11 в кристаллизато 12„ В кристаллизаторе 12 происходит охлаждение и вымораживание кристалло льда из раствора за счет кипения в нем хладона. Из кристаллизатора 12 льдорастворная пульпа насосом 13 перекачивается через предварительньш разделитель 15 в промывной сепаратор 5. Транспортировка кристаллов льда по упомянутым линиям связи осуществляется за счет рециркуляционной линии 11 связи, поддерживающей 10-15% льдосодержания по объему в этом кон- туре. Раствор, отобранньш в предвари тельном разделителе 15, т.е. концентрат, полученный на первой стадии по линии 16 связи, подается на ножевую головку 9 промывного сепаратора 17, проходя через нее, попадает на ледяные кристаллы, пoдпиpae ГDIe гидростатическими и гидродинамическими силами к своей головке 9, отмывает эти кристаллы от концентрата, образовав- шегося в кристаллизаторе 12 и удерживаемого ими. Далее раствор из нижней части сепаратора 17 по рециркуляционной линии 18 подается в кристаллизатор 19 второй ступени, где из него вымораживается лед за счет кипения в растворе холодильного агента. Образовавшаяся льдорастворная пульпа насосом 20 перекачивается через пред- варительньш разделитель 22 в промыв- ной сепаратор 17, где отмывается пресной водой. Концентрат, отделенньгй в предварительном разделителе 22 и вымороженный до конеч ой концентрации, определяемой температурой насьш(ения его солью максимального содержания, через рекуперативньп теплообменник 25; а также дегазатор 26 направляет-; ся в блок термокиздгческого осаждения солей.

Рециркуляционная линия 18 связи позволяет поддерживать льдосодержа- нне раствора в кристаллизационном контуре второй ступени в пределе 10- 15% (по объему), что обеспечивает транспортировку льда в этом контуре,

Льдорастзоркая смесь, образующаяся после срезания льда с ледяного поршня в проьшном сепараторе, 17 по линии 27 связи подается в кристаллизатор 12 первой ступени;р где происходит дорашчванпе переохлажденных кристаллов льда в концентрате, образующемся в кристаллизаторе первой ступени (с темпгратурой, определяемой условием образования 80-85 мас„% тгьда в кристал.та-тзгторе первой ступени) , Льдорастворкая пульпа, образовавшаяся в кристаллизаторе nepBoi ступени вым ораж шающей установки, насосом 13 по линии 14 связи перерсачивается в центральную нижнюю часть промыпого сепаратора 5 где за счет разности удельньк весов лед всплывает вверх и, постепенно уплотняясь, образует порше1гь из ледяных кристаллов. Ледяной поршень за счет гидростатических и гидродинамических сил подпирается к вращающейся головке с ножами 9, через щели 10 которой срезанные кристаллы выкосятся потоком пресной воды из проьшвного сепаратора 5. Далее льдоводная пульпа по лин1П1 28 связи направляется в конденсатор-плавитель 29 холодильной машины вьт-{ораживающей установки, где кристаллы льда плавятся при непосредственнхтм коь:такте хладона и льда. Затем смесь пресной воды и хладона по ли1ПП1; 32 связи направляется в paздeлитeJ7ь 30 фреон-а и воды, откуда основной fie поток

идет через рекуперативньш теплообменник 4 и дегазатор 41 к потребите- лЮд а часть потока по линии 31 связи отбирается дли промывки кристаллов

Снижение энергозатрат обеспкчива- ится тем, что доращнваиие кристаллов льда, полученньк на второй ста;1;ии кристаллизации5 производится концент ратом, полученным на первой стадии, имеющим более высокую температуру, При этом режиме обеспечивается значительное снижение потерь пресной в оды.

-

10

15

Формула изобретения

Способ концентрирования водных растворов, включающий охлаждение исходного раствора, кристаллизацию его в две стадии, последующее отделение на каждой стадии и отмывку кристаллов пресной водой, отличающий- с я тем, что, с целью уменьшения потерь пресной воды и снижения энергозатрат, перед отмт 1вкой пресной водой кристаллы на первой стадии промывают исходным раствором, на второй стадии - концентратом, по11 ченным на первой стадии.

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к способам концентрирова1 ия водных растворов, и может использовано для обесголивания стоков предприятий черной металлургии. Цель изобретения - уменьшение потерь пресной воды и снижение энергозатрат. Способ концентрирования водных растворов предусматривает проведение кристаллизации в две стадии, на первой из которых после отделения кристаллов производят их промывку исходным раствором, а затем пресной водой. На второй стадии про- кывку отделенных кристаллов осуществляют концентратом, полученньм на первой стадии, а затем производят отмывку кристаллов льда пресной водой. 1 ил.

5§

1Р

V

Составитель Е.Новико)эа Редактор Т„Парфенова Техред J.СердюковаКорректор ИоМуска

Заказ 2660/42

Тираж 482

ВНИШТО Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Рауиская иаб,, д, 4/5

Подписное