HU211816B - Destillation apparatus - Google Patents

Description

A leírás terjedelme: 8 oldal (ezen belül 2 lap ábra)

HU 211 816 Β is, amelynek feladata a fejlesztett gőz nyomásának és hőmérsékletének megnövelése azt megelőzően, hogy a gőzt az elemek belsejébe vezetnék.

A találmány lényegi részét az képezi, hogy valamennyi elem (3) belseje az elem egyik végétől a másik végéig terjedő, függőleges irányú, párhuzamos gőzcsatornákra (12) oszlik, és a gőznek a csatornákba történő bejuttatása és az elem belsejébe történő bevezetése az elem felső szélénél (4) elhelyezett nyílásokból (25) történik. Az elemek (3) felső szélénél egy az elemmel lényegében azonos szélességű, méhsejtszerkezetű záróréteg (4) van, amely záróréteg az elem belsejébe vezető, egymástól válaszfalakkal elkülönített, párhuzamos bevezető csatornákat (25) tartalmaz. A csatornák az elem végének teljes szélességében vezetik a gőzt az elem belsejébe. Ezen túlmenően a záróréteg (4) olyan, azonos módon kialakított csatornákat (26) is tartalmaz, amelyek az elpárologtatandó folyadékot az elemfelület teljes szélessége felett juttatják be.

A találmány tárgya egy folyadék el párologtatására és ezt követő kondenzációjára szolgáló desztillálóberendezés. A berendezés egymással szemben elhelyezett, vékony film anyagból, például műanyag filmből kialakított lapos, zsákszerű elemek sokaságát tartalmazza, amely elemek hőcserélőként szolgálnak az elemek külső felülete mentén áramló elpárolgó folyadék és az elemek belsejébe bevezetett kondenzáló gőz között, továbbá a berendezés magában foglal egy kompreszszort is, amely a fejlesztett gőznek az elemek belsejébe történő bevezetését megelőző nyomás- és hőmérsékletnövelésére szolgál.

A fenti meghatározás szerinti desztillálóberendezést ismertet például a 79 948. számú finnországi, közzétett szabadalmi bejelentés és az ennek megfelelő. WO 90/01 977 közzétételi számú nemzetközi (PCT) szabadalmi bejelentés. Az ilyen típusú desztillálóberendezések elsődlegesen a tengervízből történő édesvíz-előállításban kerültek alkalmazásra. A szakirodalomból ismert, tengervíz desztillációjára alkalmazott csöves vagy lemezes hőcserélők hajlamosak voltak az elszennyeződésre, és a tengervíz korrozív viselkedése számos korróziós problémát okozott ezek anyagában. Emiatt drága, nemkorrodálódó anyagok, például titán vagy kupronikkelötvözet alkalmazására volt szükség. A műanyag filmből készült, zsákszerű desztillációs elemek alkalmazásával ezek a hátrányok kiküszöbölhetők, mivel a műanyag film olcsó, nem korrodálódó, valamint - rugalmasságának köszönhetően nem hajlamos az elszennyeződésre. A membránokra esetleg rátapadó bármely szennyeződés az elemek belsejében uralkodó nyomás változtatásával lerázható. A műanyag önmagában gyenge hővezetése kompenzálható oly módon, hogy a desztillálóberendezésben nagyon vékony filmet és igen nagyszámú vékony elemet, azaz nagy hőcserélő felületet alkalmaznak.

A 79 948. számú finnországi, közzétett szabadalmi bejelentés szerinti desztillálóberendezés az elpárologtatandó víz számára a fenti műanyag membrán elemek felett egy közös elosztó tartályt tartalmaz, amelyből a folyadék csöveken keresztül az elemek közötti csatornákba folyik. Az elemek külső felületein fejlesztett gőzt egy ventilátorhoz (blower) vezetik, amely a gőzt magasabb nyomáson és hőmérsékleten az elemek oldalain lévő nyílásokon keresztül az elemek belsejébe fújja. Az ismertetett rendszernek az a hátránya, hogy a kondenzálandó gőz nem képes nagyon egyenletesen szétterülni az elemek belsejében, s így a berendezés potenciális kondenzálóképességének egy része kihasználatlan marad. Az ismertetett berendezésben nem a lehetséges legjobb módon történik az elpárologtatandó folyadék szétterülése az elemek külső felületein. Ily módon az elemek külső felületein történő folyadékelpárolgás és az elemek belsejében történő gőzkondenzáció közötti hőcsere tökéletlen marad.

A jelen találmány tárgya egy olyan desztillálóberendezés, amelyben - a kondenzálandó gőznek az elemek belsejében történő, a szakirodalomból ismertnél egyenletesebb szétterülése által - a hőcsere különösen nagymértékben fokozott. A találmányra az jellemző, hogy valamennyi zsákszerű elem belseje az elem egyik végétől a másik végéig terjedő, függőleges irányú, párhuzamos gőzcsatornákra oszlik, és a gőznek a csatornákba történő bejuttatása és az elem belsejébe történő bevezetése az elem felső szélénél elhelyezett nyílásokból történik.

A találmány szerinti rendszer segítségével a gőz az elemek belsejébe irányítható, s így elérhető, hogy a gőz az elemek tetejéről, azok teljes szélessége felett egyenletesen szétoszlatva áramoljon lefelé az elemek belsejében. Az elemek kondenzálókapacitását ily módon maximálisan kihasználhatjuk.

A találmány szerinti zsákszerű elemekben kialakítandó gőzcsatornákat létrehozhatjuk az egyes elemek szemközti membránjainak függőleges illesztővonalak mentén történő egymáshoz illesztésével. Az illesztővonalakban olyan megszakításokat hagyva, amelyeknél a párhuzamos csatornák egymással kapcsolatba kerülhetnek, a gőz és az abból kondenzáló folyadék bizonyos mennyiségeinek az egyik csatornából egy másik csatornába történő átjutása az áramlás kiegyenlítését segíti elő.

A kondenzálandó gőznek a bevezetését előnyösen egy olyan, méhsejtszerkezetű zárórétegen keresztül végezhetjük, amely záróréteg lényegében az elemmel azonos szélességű, s amely az elemek felső szélénél kerül elhelyezésre. Egy ilyen záróréteg, amely nagyszámú párhuzamos, egymástól válaszfalakkal elkülönített bevezető csatornát tartalmaz, alkalmas a betáplálandó gőznek az elem belsejébe történő egyenletes bejuttatására, s egyidejűleg elősegíti az elem kezelését és beállítását.

Egy előnyös, találmány szerinti megoldás értelmében a méhsejtszerkezetű záróréteg előnyösen egy olyan, méhsejtszerkezetű lapot tartalmaz, amelyben az ellentétes falak közötti teret keresztirányú (transz2

HU 211 816 Β verzális), egymással párhuzamos válaszfalak egyenlő szélességű, párhuzamos csatornákká osztják. Az ilyen méhsejtszerkezetű műanyag lap egyszerűen hozzáférhető kereskedelmi termék, amelyet már hosszú ideje alkalmaznak az olyan, különféle tartó- és szigetelőszerkezetekben, amelyekben a csatornák egyrészt szigetelésként szolgáló, másrészt az anyag szerkezetét könnyebbé tevő üres tereket alkotnak. A jelen találmány szerinti megoldásban azonban ezek a csatornák egyszerű és könnyen előállítható folyadékcsatomarendszerként működnek, amely rendszer a folyadékot az elem végének teljes szélességében egyenletesen bejuttatja az elemek belsejébe, s ugyanakkor érzéketlen a desztilláló folyadékok korrozív hatásával szemben.

Az elemek zárórétegében lévő gőzbevezető csatornák előnyösen lényegében függőleges irányúak, a gőzbetáplálás iránya azonos a gőznek az elemek belsejében kialakított gőzcsatomákban lévő fő áramlásirányával. A bevezető csatornák megfelelő orientációját oly módon tudjuk egyszerűen kialakítani, hogy a záróréteget egy két szemközti fallal és köztük egymással párhuzamos válaszfalakkal rendelkező nagyobb, méhsejtszerkezetű lapból kivágjuk, mégpedig úgy, hogy a vágás az említett válaszfalakhoz viszonyítva egy megfelelő szögben történik.

A találmány egyik előnyös megvalósítására az jellemző, hogy az elem zárórétege egy olyan, méhsejtszerkezetű anyagból áll, amelyben a két szemközti fal közötti egyik tér a kondenzálandó gőznek az elem belsejébe történő bevezetésére szolgáló párhuzamos csatornákra oszlik, másrészt a két szemközti fal közötti, az előbbivel szomszédos terek legalább egyike az elpárologtatandó folyadéknak az elem külső felületére történő bejuttatására szolgáló párhuzamos csatornákra oszlik. Ennek a rendszernek az alkalmazásával egyidejűleg megvalósul egyrészt a kondenzálandó gőznek az elem belsejében történő maximálisan egyenletes eloszlása, másrészt az elpárologtatandó folyadéknak az elem külső felülete feletti maximálisan egyenletes eloszlása, s így elérjük a kondenzáló gőz és az elpárolgó folyadék közötti lehető legjobb, optimális hőcserét.

Az előbbiekben említett rendszer legelőnyösebb megoldása szerint a záróréteget alkotó méhsejtszerkezet az elemek belsejébe vezető gőzbevezető csatornák mindkét oldalán olyan bevezető csatornákkal rendelkezik, amelyek az elpárologtatandó folyadékot az elem mindkét oldali külső felületén oszlatják el.

Az elemek felső végein lévő, méhsejtszerkezet zárórétegeken kívül a találmány szerinti desztillálóberendezés magában foglalhat valamennyi elem alsó végénél egy az elemmel lényegében azonos szélességű, méhsejtszerkezetű záróréteget, amely záróréteg az elem belsejében kondenzált folyadék számára nagyszámú kifolyó csatornát tartalmaz. Az elem alsó végénél lévő zárórétegként ugyancsak alkalmazhatunk olyan, kereskedelmi forgalomban hozzáférhető, méhsejtszerkezet lapot, amelyben az ellentétes falak közötti teret keresztirányú (transzverzális), egymással párhuzamos válaszfalak egyenlő szélességű, párhuzamos csatornákká osztják.

Az elem alsó végén lévő záróréteg előnyösen olyan méhsejtszerkezetből áll, amelynek közepén a két fal közötti tér az elem belsejében kondenzált folyadék számára szolgáló párhuzamos kifolyó csatornákra oszlik, valamint amelyben az említett tér egyik oldalán, előnyösen mindkét oldalán lévő, a szemközti falak közötti tér az elem külső felületein visszamaradt, el nem párolgott folyadék számára szolgáló párhuzamos kifolyó csatornákra oszlik. A kapott desztillátumból álló kondenzált folyadék számára szolgáló kifolyó csatornák egy az elemek oldalánál elhelyezett közös gyűjtőtérbe irányulnak, míg az el nem párolgott folyadék számára szolgáló kifolyó csatornák előnyösen függőlegesek, s így ebben az esetben a legrövidebb úton juttatják a folyadékot a berendezés aljára.

Az alábbiakban példák segítségével és a mellékelt ábrákra történő hivatkozással részletesebben ismertetjük a találmányt. Az

1. ábra a találmány szerinti egyik desztillálóberendezés vázlatos keresztmetszetét mutatja be. A

2. ábra az 1. ábra szerinti desztillálóberendezéshez tartozó egyik zsákszerű elem oldalnézetét mutatja be. A

3. ábra a 2. ábrán látható ΙΠ-ΙΠ tengelyen felvett metszetet mutatja be. A

4. ábra a 2. ábrán látható IV-IV tengelyen felvett metszetet mutatja be. Az

5. ábra a 2. ábrán látható V-V tengelyen felvett metszetet mutatja be. A

6. ábra a 2. ábrán látható VI-VI tengelyen felvett metszetet mutatja be.

Az 1. ábra szerinti 1 desztillálóberendezés magában foglal egy 2 tartószerkezetet, s a 2 tartószerkezet által meghatározott térben nagy számú, egymással szemközt elhelyezett, vékony műanyag filmből kialakított, lapos, zsákszerű 3 elemet. Valamennyi 3 elem felső végénél egy méhsejtszerkezetű műanyag 4 záróréteg van, amelynek egyik vége - valamennyi elemhez csatlakozva összeköttetésben áll az elpárologtatandó folyadékot tartalmazó 5 elosztó tartállyal, és felső oldala - ugyancsak valamennyi elemhez csatlakozva - kapcsolatban áll a kondenzálandó gőzt tartalmazó 6 gőzbetápláló kamrával. Valamennyi 3 elem alsó végénél egy méhsejtszerkezetű műanyag 7 záróréteg van, amelynek egyik vége összeköttetésben áll egy a gőzből kondenzált desztillátum számára szolgáló e gyűjtőedénnyel, és a 7 záróréteg alatt a tartószerkezet egy a berendezésben el nem párologtatott állapotban visszamaradt folyadék számára szolgáló 9 gyűjtőtartályt fonnál. A 4 és 7 zárórétegek között valamennyi zsákszerű 3 elem két olyan, egymással szemközti műanyag 11 membránból épül fel, amelyek függőleges irányban, cikcakkos vonalban haladó 10 illesztővonalak mentén egymáshoz vannak hegesztve. A 10 illesztővonalak a 3 elem belsejében az elem egyik végétől a másik végéig terjedő 12 függőleges irányú csatornákat határolnak el, amely csatornákban a gőz folyadékká kondenzál. A 10 illesztővonalak nem folyamatosak, hanem megszakításokat

HU 211 816 Β tartalmaznak, amelyeknél a gőz vagy folyadék - korlátozott mértékben - átjuthat az egyik 12 függőleges irányú csatornából a másikba. A 3 elemek külső felületeire bejuttatott folyadékból fejlesztett gőz az eleinek közötti terekből az 1. ábrán látható 13 nyilaknak megfelelően egy az elemeket körülölelő 14 szívókamrába áramlik, amely kamrából egy kompresszorként funkcionáló 15 ventillátor a gőzt - magasabb nyomáson és hőmérsékleten - egy 16 csövön keresztül a berendezés felső végénél lévő 6 gőzbetápláló kamrába fújja.

A desztillálandó folyadék számára szolgáló, az 5 elosztó tartályba csatlakozó bevezető csövet a 17 hivatkozási számmal jelöljük az 1. ábrán. Ugyanott a kapott desztillátum kivezető csövét a 18 hivatkozási számmal, míg az el nem párologtatott folyadék kivezető csövét a 19 hivatkozási számmal láttuk el. A kilépő desztillátumot, illetve a kilépő, el nem párologtatott, visszamaradt folyadékot a 20 hőcserélőkben a desztillálandó folyadék előmelegítésére használjuk fel.

Az 1 desztillálóberendezés valamennyi egyedi 3 elemének szerkezetét és működését nagyobb részletességgel láthatjuk a 2-6. ábrán. Az elem felső végénél lévő 4 záróréteg feladata az, hogy a 6 betápláló kamrába befúvatott, kondenzálandó gőzt a lehető legegyenletesebben eloszlassa az elem belsejében lévő 12 függőleges irányú csatornákban, valamint az, hogy az 5 elosztó tartályban lévő elpárologtatandó folyadékot a lehető legegyenletesebben eloszlassa az elem átellenes 21 külső felületein. Az elem alsó végénél lévő 7 záróréteg feladata egyrészt az, hogy az elem belsejében lévő 12 függőleges irányú csatornákban kondenzált folyadékot összegyűjtse és az így kapott folyadékot, azaz a kapott desztillátumot a 8 gyűjtőedénybe vezesse, másrészt az, hogy az elem 21 külső felületein el nem párologtatott állapotban visszamaradt folyadékot a berendezés alján lévő 9 gyűjtőtartályba engedje belefolyni.

Az elem felső 4 zárórétege - a 2—4. ábrának megfelelően - három egymás melletti, lényegében négyszögletes, műanyag 22 méhsejtlapból előállított méhsejtszerkezetű anyagból áll. A 22 méhsejtlapok mindegyikében a két 23 szemközti fal közötti teret keresztirányú, egymással párhuzamos 24 választófalak egymással azonos szélességű, párhuzamos csatornákra osztják. A réteg középső méhsejtlapjában lévő csatornák a kondenzálandó gőznek az elem belsejébe történő bevezetésére szolgáló 25 csatornákat alkotják, míg a réteg két szélén lévő méhsejtlapokban lévő csatornák az elpárologtatandó folyadéknak az elem szemközti 21 külső felületeire történő bevezetésére szolgáló 26 bevezető csatornákat alkotják. Amint az a 2. ábrán látható, a kondenzálandó gőz bevezetésére szolgáló 25 csatornák függőleges irányúak, s ebben az esetben a 25 csatornák a gőzt függőlegesen az elemek belsejében lévő 12 függőleges irányú csatornákba juttatják, míg az elpárologtatandó folyadék számára szolgáló 26 bevezető csatornák a 4 záróréteg 27 végétől rézsútosan annak 28 oldalához futnak, ahonnan a folyadék az elem 21 külső felületeire szétoszlik. A 3 elem belsejébe irányuló gőz és a 3 elem 21 külső felületeire jutó folyadék egyaránt egyenletesen oszlik el az elem teljes szélessége felett, s ily módon a gőzfázis és a folyadékfázis között a lehető legjobb hőcsere érhető el.

A valamennyi elem alsó végénél lévő, méhsejtszerkezetű 7 záróréteg szerkezeti szempontból az elem felső végénél lévő 4 záróréteghez hasonló. Ugyanakkor jelentős különbség közöttük, hogy a 7 záróréteg három egymás melletti 29 méhsejtlapja közül a középső olyan 31 csatornákat tartalmaz, amelyek - összeköttetésben állva az elem belsejében lévő 12 függőleges irányú csatornákkal - rézsútosan a záróréteg 30 végéhez vezetnek, s így az elem belsejében kondenzált folyadék számára kifolyó csatornaként szolgálnak, míg a záróréteg két szélső méhsejtlapjában lévő 32 csatornák függőleges irányúak, s az el nem párologtatottan visszamaradt folyadék számára szolgáló kifolyó csatornaként funkcionálnak.

Az ezen a területen jártas szakember számára nyilvánvaló, hogy a találmány különféle megvalósítási formái nem korlátozódnak a fenti példákra, hanem a mellékelt szabadalmi igénypontok által megszabott oltalmi körön belül számos további változtatásra nyílik lehetőség. Ilyen előnyös módosítás lehet például az, hogy a szomszédos elemekben lévő, cikcakkos vonalban haladó 12 függőleges irányú csatornák egymáshoz viszonyítva ellentétes irányúak, így ebben az esetben az elemek nem tapadnak egymáshoz, és az elpárologtatandó, lefelé folyó folyadék még egyenletesebben oszlik szét az elemek 21 külső felületein. Amennyiben a 3 elemek azonosak, szükségessé válik minden második elem megfordítása, s ebben az esetben a berendezésben lévő 5 folyadékelosztó tartályt és e desztillátum-gyújtőedényt csatlakoztatni kell mind a felső 4 záróréteg, mind az alsó 7 záróréteg végeihez.

A találmány szerinti desztillálóberendezés alkalmazása ugyancsak változtatható. A tengervíz desztillációján kívül a berendezés ugyancsak felhasználható egyebek között különféle oldatok és szuszpenziók koncentrálására, így például a cellulózfehérítő malmokból származó szennyvizek betöményítésére.

Claims (10)

1. Desztillálóberendezés (1) folyadék elpárologtatására és ezt követő kondenzációjára, amely berendezés egymással szemben elhelyezett, vékony film anyagból, például műanyag filmből kialakított lapos, zsákszerű elemek sokaságát tartalmazza, amely elemek hőcserélőként szolgálnak az elemek külső felülete (21) mentén áramló elpárolgó folyadék és az elemek belsejébe bevezetett kondenzáló gőz között, továbbá a berendezés magában foglal egy kompresszort (15) is, amely a fejlesztett gőznek az elemek belsejébe történő bevezetését megelőző nyomás- és hőmérséklet-növelésére szolgál, azzal jellemezve, hogy valamennyi zsákszerű elem (3) belseje az elem egyik végétől a másik végéig terjedő, függőleges

HU 211 816 Β irányú, párhuzamos gőzcsatomákra (12) oszlik, az elem felső szélénél (4) nyílások (25) helyezkednek el, melyeken keresztül közvetve, vagy közvetlenül a kompresszorhoz (15) kapcsolódik.

2. Az 1. igénypont szerinti desztillálóberendezés, azzal jellemezve, hogy a gőzcsatomák (12) mentén egy zsákszerű elem (3) szemközti membránjai (11) függőleges illesztővonalak (10) mentén egymáshoz vannak rögzítve.

3. A 2. igénypont szerinti desztillálóberendezés, azzal jellemezve, hogy az illesztővonalak (10) megszakításokkal rendelkeznek amelyeknél a párhuzamos gőzcsatornák (12) egymással kapcsolatban vannak.

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti desztillálóberendezés, azzal jellemezve, hogy az elemek (3) felső szélénél egy az elemmel lényegében azonos szélességű, méhsejtszerkezetű záróréteg (4) van, amely záróréteg az elem belsejébe vezető egymástól válaszfalakkal elkülönített, párhuzamos bevezető csatornákat (25) tartalmaz.

5. A 4. igénypont szerinti desztillálóberendezés, azzal jellemezve, hogy az elem (3) belsejébe vezető csatornák (25) lényegében függőleges irányúak.

6. A 4. vagy 5. igénypont szerinti desztillálóberendezés, azzal jellemezve, hogy a záróréteg (4) előnyösen egy olyan, műanyag méhsejtlapot (22) tartalmaz, amelyben a két szemközti fal közötti teret keresztirányú, egymással párhuzamos válaszfalak (24) egyenlő szélességű, párhuzamos csatornákra (25) osztják.

7. A 4-6. igénypontok bármelyike szerinti desztillálóberendezés, azzal jellemezve, hogy a záróréteg (4) olyan, méhsejtszerkezetű anyagból áll, amelyben a két szemközti fal közötti tér a kondenzálandó gőznek az elem (3) belsejébe történő bevezetésére szolgáló párhuzamos csatornákra (25) oszlik valamint amely anyagban a szemközti falak közötti, az előbbi tér két oldalán lévő terek legalább egyike az elpárologtatandó folyadéknak az elemek külsó felületeire (21) történő bevezetésére szolgáló párhuzamos csatornákra (26) oszlik.

8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti desztillálóberendezés, azzal jellemezve, hogy valamennyi elem (3) alsó végénél egy az elemmel lényegében azonos szélességű, méhsejtszerkezetű záróréteg (7) van, amely záróréteg az elem belsejében kondenzált folyadék számára szolgáló, kifolyó csatornákat (31) tartalmaz.

9. A 8. igénypont szerinti desztillálóberendezés, azzal jellemezve, hogy az elem (3) alsó végénél lévő záróréteg (7) egy olyan, műanyag méhsejtlapot (29) tartalmaz, amelyben a két szemközti fal közötti teret keresztirányú, egymással párhuzamos válaszfalak egyenlő szélességű, párhuzamos csatornákra (31) osztják.

10. A 8. vagy 9. igénypont szerinti desztillálóberendezés, azzal jellemezve, hogy az elem (3) alsó végénél lévő záróréteg (7) olyan, méhsejtszerkezetű anyagból áll, amelyben a két szemközti fal közötti tér az elem belsejében kondenzált folyadék számára szolgáló párhuzamos kifolyó csatornákra (31) oszlik, valamint amely anyagban a szemközti falak közötti, az előbbi tér két oldalán lévő szomszédos terek legalább egyike az elem külső felületein (21) el nem párologtatott állapotban visszamaradt folyadék számára szolgáló kifolyó csatornákra (32) oszlik.