Дистилляционная установка для получения пресной воды Советский патент 1982 года по МПК C02F1/04 B01D3/00 C02F103/08 

(54) ДИСТИЛЛЯЦИОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ Изобретение относится к компрессорным холодильным машинам с поршневым компрессором и может быть использовано в нефтяной промышленностиИзвестна опреснительная установка в которой последовательно установлены испаритель хладагента, компрессор конденсатор и дросселирующий вентиль причем в контуре осуществляется холодильный цикл, а получение пресной воды достигается вымораживанием воды на охлаждающей поверхности испарителя (льдогенератора), с последующим удалением слоя льда с поверхности теплообмена L1. Однако метод опреснения с косвенным замораживанием характеризуют бол шой расход электроэнергии, металлоем кость и ухудшение условий эксплуатации -из-за нарастания слоя льда на теплопередающей поверхности и снижения величины теплового потока. ПРЕСНОЙ ВОДЫ Наиболее близкой к предлагаемой является достилляционная установка, в которой последовательно устаноолены в контуре дистиллята кипятильник с поверхностью нагрева крепкого р.аствора и охладитель дистиллята с поверх ностью охлаждения паров дистиллята для их конденсации, а также устройство для отвода из парового пространства охладителя дистиллята неконденсирующихся газов и создания в нем давления ниже атмосферного (вакуума), которая работает следующим образом. Слабый раствор поступает в кипятильник, куда в поверхность нагрева подается, например, греющий пар. Греющий пар, отдав свое тепло раствору, конденсируется и отводится в схему энергетического использования (или охлажденные горячие газы выбрасываются в атмосферу), а образовавшийся, водяной пар поступает в охладитель дистиллята, куда в поверхность охлаждения подается холодная забортная вода (слабый раствор). Полученный в охладителе дистиллят поступает в расходные емкости, крепкий раствор из кипятильника выводится и откачивается а сток. Для обеспечения отвода неконденсирующихся газов и создания необходимого вакуума используют вакуим-компрессор водокольцевого или эжекторного типа. Для автоматизации его пуска и останова широко применяют датчики уровня жидкого дистиллята в охладителе и давления паров в его паровом пространстве, воздействующих на исполнительный механизм, управляющий включением и остановкой компрессора Г2. i Недостатками предлагаемой установ ки являются зависи ость производительности установки по пресной воде от колебания расхода и параметров греющего источника (по давлению и температуре) колебаний расхода и температуры охла ; дающей среды, невозможность поддержания стабильного значения вакуума в паровом пространстве, особенно в переходных режимах эксплуатации, из-за значительной инердионности и нестабильной произво дительности водокольцевых или эжекто ных вакуум-компрессоров, значительны расход энергии на привод насосов под ми охлаждающей среды е поверхность охлаждения дистиллята и на привод вакуум-компрессора из-за их низкой объемной производительности.Цель изобретения - повышение экономичности путем снижения энергозатрат на получение дистиллята. Поставленная цель достигается тем что в установке охлаждающий элемент, один из цилиндров компрессора и нагревательный элемент соединены замкну тым циркуляционным контуром для хлад агента, а между нагревательным и охла хдающими элементами дополнительно установлен дрос,селируюи;ий вентиль, н всасывающем и нагнетательном трубопроводах одного из цилиндров компрессора дополнительно установлены управляемые трехходовые вентили, при этом вентиль на всасывающем трубопроводе компрессора подключен к циркуляционному контуру хладагента И к паровому пространству охладителя дистиллятаj а вентиль на нагнетательном трубопроводе - к циркуляционному контуру хладагента и к дополнительно установленному воздухоохладителю, связанному 9 8 с циркуляционным контуром хладагента, а один из выходов исполнительного механизма соединен с управляемыми трехходовыми вентилями. На чертеже представлена принципиальная схема установки. Дистилляционная установка представляет собой двухконтурную систему - по дистилляту и по хладагенту В дистилляционном контуре последовательно размещены регенеративные теплообменники 1 и .2, кипятильник 3 и охладитель k дистиллята, связанные трубог|роводами слабого раствора 5, крепкого раствора 6, паров дистиллята 7 и жидкого дистиллята (пресной воды) 8, на которых установлены соответствующие вентили 9-11. На охладителе установлены датчик уровня. 12 жидкого дистиллята, датчик давления 13 в паровом пространстве охладителя 4, и соленоидный вентиль 1, которые линией связи 15 подсоединены к исполнительному механизму 16,, Трубопровод 17 связывает паровое пространство охладителя k по меньшей мере с одним из цилиндров 18 компрессора 19. В замкнутом циркуляционном контуре хладагента Последовательно размещены охлаждающий элемент 20 в охладителе дистиллята i, по меньшей мере один из цилиндров 21 компрессора 19, нагревательный элемент 22 в кипятильнике 3 дросселирующий вентиль 23. Всасывающий трубопровод 2k связывает элемент 20 с цилиндрами 18 и 21 компрессора 19, нагнетательный трубопровод 25 связывает цилиндры 18 и 21 компрессора 19 с элементом 22. Один из цилиндров 18 компрессора 19 оснащен трухходовыми всасывающим I 2б и нагнетательным 27 вентилями, причем всасывающий вентиль 2б подсоединен к трубопроводам 17 и 2, а нагнетательный 27 к трубопроводу 25 и к воздухоотделителю 28. Последний трубопроводом 29 сообщается с атмосферой, а трубопроводом 30 через дроссель-вентиль 31 со всасывающим трубопроводом 24. Вентили 2б и 27 имеют линию связи 32 с исполнительным механизмом 16. Дистилляционная установка работает следующим образом. Слабый раствор по трубопроводу 5 подается последовательно через теплообменники 1 и 2, где подогревается обратными потоками крепкого раствора

и дистиллята, и при открытом вентиле 9 поступает в кипятильник 3. Компрессор 19 включается в работу, причем цилиндр 21 работает в режиме отвода паров хладагента через трубопровод 2k из поверхности охлаждения 20, при этом температура в паровом пространстве охладителя 4 понижается. Одн временно цилиндр 18 через вентиль 26 и трубопровод 17 производит отвод неконденсирующихся газов из парового пространства охладителя k. и через трубопровод 7 из парового пространства кипятильника 3, понижая в них давление ниже атмосферного. Соленоидный вентиль при этом будет закрыт, Воздух и другие некондексируюшиеся газы через вентиль 27 нагнетаются в воздухоотделитель 28, откуда через трубопровод 29 выводятся в атмосферу

При достижении в паровом пространстве охладителя k заданного разряжения датчик давления 13 по линии связи 15 подает сигнал на исполнительный механизм 16, который по линии связи 32 переключает вентили 2б и 27, подключая их к трубопроводам 2k и 25 и вводят цилиндр 18 в работу на циркуляционный контур хладагента, Парь хладагента после цилиндров компрессора 19 по трубопроводу 25 поступают в элемент 22 и теплом конденсации нагревают слабый раствор, из которого испаряют дистиллят (воду), пары которого поступают, под действием разности давлений в аппаратах 3 и по трубопроводу 7 8 охладитель k, где конденсируются на охлаждающей поверхности 20, отддеая тепло конденсации кипящему хпвдагенту. При накоплении в охладителе 4 опрейеленной массы дистиллята датчик уровня 12 по линии свнзи 15 подает сигнал на исполнительный механизм 16. Последний дает сигнал на открытие соленоидного вентиля 1 и сообщение парового пространства охладителя с атмосферой, и дистиллят при открытом вентиле t1 по трубопроводу 8 выводится в емкость для потребления. По мере увеличения концентрации раствора в кипятильнике 3 производят его замену на свежий раствор, а крепкий раствор через вентиль 10 по трубопроводу 6 проходит последовательно через теплообменники 1 и 2, подогревают слабый раствор и дистиллят выводится из установки. После вывода дистиллята из охладителя

сигналу датчика 12 исполнительный механизм 16 закрывает соленоидный вентиль и по линии связи 32 лереключает вентили 26 и 27 на понижение давления в паровом пространстве охладителя k. Последовательность работы установки повторяется. По ме ре накопления в воздухоотделителе 28 хладагент перепускают в циркуляционный контур хладагента по трубопроводу 30 через вентиль 31 , путем отсоса паров хладагента цилиндром 21 к жпрессора 19.

Использование предлагаемой дйстилляционной установки в качестве источника тепла и холода замкнутого циркуляционного контура хладагента с комбинироваи -:ыг использованием пор1 невсго многоцялиндрового компрессора позволяет обеспечить низкую те -1пературу кипения водь из раствора в кипят ;льт5ике и .низкую температуру конденсации паров в охладителе в словиях стабильного вакуума и отсутствия в ST-K аппаратах неконденсируюихся. гсЭзоБ, что практически устраняет накипеобразования на поверхностях теплообмена. Практически равные по вел ;ч1-не значения коэффициента теплоотдачи со стосюны паров и конденсата воды, соотЕетственно, паров и конденсата хладагента обеспечивают максимальные знамения коэф | -щиента теплопередачи в кипятильнике и ох-. адителе и уменьшают репичину перепада температур между среда «1 s аппаратах. -Малый перепад температур, а

следовательно и давлений конденсации кипения в цикле хладагента обуславп.,шагт незнацительну О степень сжатия

8 компрессоре, мтс существенно сокаш.зет затраты энергии на привод ком рес-сора и ос тцествление комбинированого геп,лохладоц 4 ша. Отсутствуют затраты энергии на подвод охлаждаК(дей среду для конденсации паров дист1 ллята. .

Формула изобретения

Дистилляционная установка для получения пресной ооды, содержащая кипятильник с размещенным внутри нагревательным элементом, охлади-. тель дистиллята с размещенным внутри охлаждающим элементом, регенератив-; . ные теплообменники, установленные на линиях крепкого и слабого раствора, паров и жидкого дистиллята, порине- ,