RU2297868C2 - Method of self-evaporation of processing solution and device for realization of this method - Google Patents
Method of self-evaporation of processing solution and device for realization of this method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2297868C2 RU2297868C2 RU2004129031/15A RU2004129031A RU2297868C2 RU 2297868 C2 RU2297868 C2 RU 2297868C2 RU 2004129031/15 A RU2004129031/15 A RU 2004129031/15A RU 2004129031 A RU2004129031 A RU 2004129031A RU 2297868 C2 RU2297868 C2 RU 2297868C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- self
- evaporation chamber
- evaporation
- flow
- Prior art date
Links
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 title claims abstract description 74
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 180
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 43
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 10
- 239000006193 liquid solution Substances 0.000 claims 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 abstract description 4
- 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 description 13
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
Description
Изобретения относятся к аппаратам, используемым в алюминиевой промышленности, и могут быть применимы в других отраслях техники, где осуществляется испарение перегретых растворов или суспензий для их концентрирования или получения пара.The invention relates to apparatuses used in the aluminum industry, and may be applicable in other branches of engineering, where superheated solutions or suspensions are evaporated to concentrate them or to produce steam.
Известен способ самоиспарения технологического раствора, реализуемый с помощью устройства (SU 1376295 А1, кл. 6 В01D 3/6, опубл. 27.07.1996.), включающий подачу перегретого раствора (жидкости), формирование потока кипящего раствора в камере самоиспарения при давлении меньше равновесного с образованием всплывающих пузырьков пара. Поток формируют в виде ступенчатого течения потока, используя отбойник и переливной порог с дальнейшим отводом из камеры самоиспарения прокипевшего охлажденного раствора и образованного пара (прототип).A known method of self-evaporation of a technological solution, implemented using a device (SU 1376295 A1, class 6 B01D 3/6, publ. 07/27/1996.), Including the supply of superheated solution (liquid), the formation of a stream of boiling solution in the chamber of self-evaporation at a pressure less than equilibrium with the formation of pop-up bubbles of steam. The flow is formed in the form of a stepped flow, using a chipper and an overflow threshold with a further discharge from the self-evaporation chamber of a boiled cooled solution and formed steam (prototype).
Авторы используют термин «равновесное давление», т.к. широко известно, что кипение самоиспаряющегося (или прокипающего) раствора в аппарате происходит при поступлении раствора, имеющего давление больше равновесного; в результате перепада давлений и соответствующих температур происходит вскипание раствора, сопровождаемое снижением температуры раствора, и, следовательно, прокипевшего раствора на выходе из аппарата.The authors use the term "equilibrium pressure" because it is widely known that the boiling of a self-evaporating (or boiling) solution in the apparatus occurs upon receipt of a solution having a pressure greater than equilibrium; as a result of the pressure drop and the corresponding temperatures, the solution boils up, accompanied by a decrease in the temperature of the solution, and, therefore, the boiled solution at the outlet of the apparatus.
Однако при реализации известного способа происходят потери прокипающего раствора с потоком отводимого раствора и загрязнение конденсата, образующегося при конденсации пара. Причиной возникновения указанных нежелательных явлений является бурное вскипание у переливного порога потока перегретого раствора, при котором образуется множество мелких капель и брызг раствора, выбрасываемых вверх в паровую зону аппарата. Эти капли уносит поток образующегося пара, обусловливая вышеуказанные недостатки.However, when implementing the known method, there is a loss of the boiling solution with the flow of the discharged solution and contamination of the condensate formed during steam condensation. The reason for the occurrence of these undesirable phenomena is the rapid boiling of an overheated solution stream at the overflow threshold, in which many small droplets and solution splashes are formed, which are thrown up into the vapor zone of the apparatus. These drops are carried away by the flow of the generated vapor, causing the above disadvantages.
Одновременно поток кипящего раствора в камере самоиспарения, переливаясь через переливной порог, погружается в массу отводимого прокипевшего раствора. Погружение кипящего раствора, падающего с порога, неизбежно сопровождается захватом пара в отводимый из камеры самоиспарения прокипевший охлажденный раствор и распределением пузырьков пара преимущественно в нижней части этого потока. В результате отводимый поток раствора уносит с собой существенную часть пара.At the same time, the flow of boiling solution in the self-evaporation chamber, overflowing over the overflow threshold, is immersed in the mass of the discharged boiled solution. The immersion of a boiling solution falling from the threshold is inevitably accompanied by the capture of steam in the boiled cooled solution discharged from the self-evaporation chamber and the distribution of vapor bubbles mainly in the lower part of this stream. As a result, the diverted stream of the solution carries with it a substantial part of the vapor.
Задача, на решение которой направлен заявляемый способ, заключается:The problem to be solved by the claimed method is aimed at:
- в уменьшении потерь технологического раствора;- in reducing the loss of technological solution;
- в предотвращении загрязнения образующегося пара и увеличении его количества;- in preventing pollution of the generated steam and increasing its amount;
- в разработке камеры самоиспарения с оптимальными размерами.- in the development of self-evaporation chambers with optimal sizes.
Поставленная задача в отношении способа решается тем, что в способе самоиспарения технологического раствора, включающем подачу перегретого раствора; при давлении меньше равновесного формирование в канале горизонтальной цилиндрической камеры самоиспарения прокипающего потока со всплывающими пузырьками пара, отвод из камеры самоиспарения прокипевшего охлажденного раствора и образовавшегося пара, согласно изобретению от отводимого прокипевшего охлажденного раствора отделяют часть в виде циркулирующего раствора, затем смешивают перегретый раствор и циркулирующий раствор с последующей подачей образованного смешанного потока в камеру самоиспарения, причем формируют поток с выполнением неравенства:The problem in relation to the method is solved in that in the method of self-evaporation of the technological solution, including the supply of superheated solution; at a pressure less than equilibrium, the formation of a boiling flow stream with pop-up bubbles in the channel of a horizontal cylindrical self-evaporation chamber, removal of the boiled cooled solution and steam formed from the self-evaporation chamber, according to the invention, a part is removed from the evacuated boiled cooled solution in the form of a circulating solution, then the superheated solution and the circulating solution are mixed followed by feeding the formed mixed stream into the self-evaporation chamber, moreover, a stream with inequality:
при предварительно заданных значениях S, h, L, G, VП,at predefined values of S, h, L, G, V P ,
где S - ширина потока, м;where S is the width of the stream, m;
h - глубина одного потока, м;h is the depth of one stream, m;
L - протяженность потока, м;L is the length of the stream, m;
G - заданный расход перегретого раствора, м3/с;G is the specified flow rate of the superheated solution, m 3 / s;
VП - скорость всплывания пузырьков пара, м/с;V P - the rate of emergence of vapor bubbles, m / s;
при этом предварительно перед формированием прокипающего потока подаваемый смешанный раствор в камере самоиспарения распределяют по ширине канала.in this case, prior to the formation of the boiling stream, the supplied mixed solution in the self-evaporation chamber is distributed along the channel width.
Целесообразно распределять поток прокипающего раствора равномерно по ширине канала.It is advisable to distribute the flow of the boiling solution evenly across the width of the channel.
Авторы предлагают устройство, наилучшим образом реализующее способ, предварительно ссылаясь на аналоги.The authors propose a device that best implements the method, previously referring to analogues.
Известен самоиспаритель (Мальц Н.С. Автоклавное выщелачивание бокситов. М., Металлургия, 1980 г., с.42-43), включающий цилиндрическую камеру самоиспарения с вертикальным корпусом с крышками в торцевых частях в виде верхнего и нижнего эллиптического днищ; средство вывода прокипевшей пульпы в виде разгрузочной трубы, установленной в нижней крышке камеры, а также средство подачи перегретого раствора (перегретой бокситовой пульпы).A self-evaporator is known (Maltz N.S. Autoclave leaching of bauxite. M., Metallurgy, 1980, p. 42-43), including a cylindrical self-evaporation chamber with a vertical body with covers in the end parts in the form of upper and lower elliptical bottoms; means for removing boiled pulp in the form of an unloading pipe installed in the bottom cover of the chamber, as well as means for supplying an overheated solution (superheated bauxite pulp).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, относятся: малая степень прокипания раствора, вынос большого количества пара с уходящим раствором, а с другой стороны, загрязнение пара. Это объясняется следующим.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below include: a small degree of boiling of the solution, removal of a large amount of steam with the leaving solution, and, on the other hand, steam pollution. This is explained by the following.
Вскипание в камере самоиспарения имеет «взрывной» характер вследствие большого перепада температур входящего перегретого раствора и равновесной. Кроме того, самоиспарение раствора в подобных аппаратах происходит в кипящем объеме с поверхности зеркала, имеющей небольшую площадь относительно объема кипящего раствора. Входящий перегретый раствор находится в камере малое время и, падая вниз, почти мгновенно вместе с значительным количеством пара выходит из аппарата.The boiling in the self-evaporation chamber has an "explosive" character due to the large temperature difference of the incoming superheated solution and equilibrium. In addition, the self-evaporation of the solution in such devices occurs in a boiling volume from the surface of the mirror, which has a small area relative to the volume of the boiling solution. The incoming superheated solution is in the chamber for a short time and, falling down, almost instantly, together with a significant amount of steam, leaves the apparatus.
В качестве ближайшего аналога, выбранного в качестве прототипа, найден аппарат мгновенного вскипания (SU 1376295 А1, кл. 6 В01D 3/6, опубл. 27.07.1996), включающий горизонтальную цилиндрическую камеру самоиспарения (испарения) с крышками в торцевых частях, с патрубком отвода пара (неконденсирующихся газов), патрубками ввода перегретого раствора и отвода охлажденного раствора, в терминологии известного описания названные патрубками входа и выхода испаряемой жидкости. Поток прокипающего раствора в камере самоиспарения течет по каналу, представляющему собой нижнюю часть цилиндрической обечайки камеры. В камере установлен отбойник и перегородка.As the closest analogue, selected as a prototype, an instant boiling apparatus was found (SU 1376295 A1, class 6 B01D 3/6, publ. 07.27.1996), including a horizontal cylindrical self-evaporation chamber (evaporation) with caps in the end parts, with a nozzle removal of steam (non-condensable gases), nozzles for entering an overheated solution and for removing a cooled solution, in the terminology of the well-known description, called nozzles for entering and leaving the evaporated liquid. The flow of the boiling solution in the self-evaporation chamber flows through the channel, which is the lower part of the cylindrical shell of the chamber. A chipper and a partition are installed in the chamber.
Устройство в его неизменном виде не приводит к достижению указанного ниже результата по следующим причинам:The device in its unchanged form does not achieve the result indicated below for the following reasons:
Во-первых, у переливного порога происходит бурное вскипание перегретого раствора, выходящего из-под отбойника, при этом образуется множество мелких брызг, выбрасываемых в паровое пространство устройства. Эти капли уносит поток образующегося при кипении пара, что является причиной потерь раствора и загрязнения конденсата, образующегося при охлаждении этого пара.Firstly, at the overflow threshold there is a rapid boiling of an overheated solution coming out from under the chipper, and a lot of small splashes are formed, which are ejected into the vapor space of the device. These droplets are carried away by the flow of steam formed during boiling, which is the reason for the loss of solution and contamination of the condensate formed during cooling of this steam.
Во-вторых, поток кипящего раствора в камере самоиспарения, переливаясь через переливной порог, погружается в массу отводимого прокипевшего раствора. При этом погружение кипящего раствора, падающего с порога, неизбежно сопровождается распределением пузырьков пара преимущественно в нижнюю часть потока раствора и захватом пара в отводимый из камеры самоиспарения прокипевший охлажденный раствор.Secondly, the stream of boiling solution in the self-evaporation chamber, overflowing over the overflow threshold, is immersed in the mass of the discharged boiled solution. In this case, the immersion of a boiling solution falling from the threshold is inevitably accompanied by the distribution of vapor bubbles mainly in the lower part of the solution flow and the capture of steam into the boiled cooled solution discharged from the self-evaporation chamber.
Задача, на решение которой направлено заявляемое устройство, заключается:The problem to be solved by the claimed device is aimed at:
- в уменьшении потерь технологического раствора;- in reducing the loss of technological solution;
- в предотвращении загрязнения образующегося пара и увеличении его количества;- in preventing pollution of the generated steam and increasing its amount;
- в создании камеры самоиспарения с оптимальными размерами.- in creating a self-evaporation chamber with optimal sizes.
Поставленная задача в отношении устройства решается тем, что устройство для самоиспарения технологического раствора, включающее горизонтальную цилиндрическую камеру самоиспарения с крышками в торцевых частях, с патрубком отвода пара; с выполненным в виде нижней части камеры самоиспарения каналом для потока прокипающего раствора, выходящего из камеры самоиспарения через средство отвода прокипевшего раствора; и средство ввода перегретого раствора, в котором согласно изобретению средство отвода прокипевшего раствора выполнено с возможностью разделения прокипевшего раствора на циркулирующий раствор и отводимый раствор, устройство снабжено средством подачи смеси циркулирующего и перегретого растворов, имеющего вход и выход, а камера самоиспарения снабжена коллектором для приема смеси растворов, причем канал содержится в камере в количестве, по меньшей мере, одного, и каждый канал свыше одного установлен между нижней частью камеры и коллектором с возможностью прохода пара, образующегося при самоиспарении потока в установленном ниже канале; коллектор выполнен с возможностью перелива смеси растворов, по меньшей мере, в один канал; выход средства подачи смеси растворов сообщается с коллектором для приема смеси растворов, вход - со средством ввода перегретого раствора и средством отвода перегретого раствора.The problem with the device is solved in that a device for self-evaporation of the technological solution, comprising a horizontal cylindrical self-evaporation chamber with covers in the end parts, with a steam outlet pipe; with a channel for the flow of the boiling solution leaving the self-evaporation chamber through the means for removing the boiled solution made in the form of the lower part of the self-evaporation chamber; and means for introducing a superheated solution, in which according to the invention the means for draining the boiled solution is made with the possibility of separating the boiled solution into a circulating solution and a drained solution, the device is equipped with a means for supplying a mixture of circulating and superheated solutions having an inlet and an outlet, and the self-evaporation chamber is equipped with a collector for receiving the mixture solutions, and the channel is contained in the chamber in an amount of at least one, and each channel over one is installed between the bottom of the chamber and collectively ohms, with the passage of vapor formed during samoisparenii flow below the established channel; the collector is configured to overflow the mixture of solutions into at least one channel; the output of the means for supplying the mixture of solutions communicates with the collector for receiving the mixture of solutions, the input with the means for introducing the superheated solution and the means for discharging the superheated solution.
Наилучшие варианты использования заявляемого устройства для самоиспарения технологического раствора возможны при следующих конструктивных особенностях.The best options for using the inventive device for self-evaporation of a technological solution are possible with the following design features.
Предпочтительно, чтобы коллектор для приема был выполнен в виде трубы с отверстиями по ее длине.Preferably, the collector for reception was made in the form of a pipe with holes along its length.
Возможно коллектор устанавливать с возможностью перелива смеси растворов в направлении крышки торцевой части корпуса.It is possible to install the collector with the possibility of overflowing the mixture of solutions in the direction of the cover of the end part of the housing.
Целесообразно, чтобы коллектор был установлен с возможностью растекания смеси раствора по крышке торцевой части корпуса.It is advisable that the collector be installed with the possibility of spreading the mixture of the solution on the cover of the end part of the housing.
Предпочтительным вариантом устройства является выполнение средства для подачи смеси растворов в виде струйного насоса.A preferred embodiment of the device is the implementation of means for supplying a mixture of solutions in the form of a jet pump.
Возможно средство для отвода прокипевшего охлажденного раствора выполнять в виде двух патрубков.Perhaps the means for draining the boiled cooled solution to perform in the form of two nozzles.
Целесообразно также, чтобы каждый канал свыше одного установлен с зазорами относительно цилиндрической обечайки корпуса.It is also advisable that each channel over one is installed with gaps relative to the cylindrical shell of the housing.
Возможно также каждый канал свыше одного устанавливать с зазорами относительно крышек в торцевых частях.It is also possible to install each channel over one with gaps relative to the covers in the end parts.
Заявляемый способ самоиспарения технологического раствора объединен с заявляемым устройством для его осуществления в группу, поскольку оба изобретения решают одну и ту же техническую задачу.The inventive method of self-evaporation of the technological solution is combined with the claimed device for its implementation in a group, since both inventions solve the same technical problem.
Технический результат предложенного способа выражается в том, что отделение части прокипевшего охлажденного раствора в виде циркулирующего раствора предваряет операцию смешивания упомянутого раствора и подаваемого перегретого раствора. Смешивание перегретого раствора с частью отведенного охлажденного раствора из камеры самоиспарения (далее - камеры) дает возможность уменьшить температуру поступающего в камеру раствора и соответственно разность температур поступившего смешанного раствора и равновесной температуры кипения его в камере. Уменьшение разности температур обусловливает уменьшение интенсивности вскипания поступающего в камеру перегретого раствора и, как следствие, происходит уменьшение количества образующихся мелких капель, уносимых образующимся в результате самоиспарения паром. Таким образом, смешивание части охлажденного раствора и перегретого раствора влияет на снижение потерь самоиспаряющегося раствора.The technical result of the proposed method is expressed in that the separation of a part of the boiled cooled solution in the form of a circulating solution precedes the operation of mixing said solution and the supplied superheated solution. Mixing an overheated solution with a part of the allocated chilled solution from the self-evaporation chamber (hereinafter referred to as the chamber) makes it possible to reduce the temperature of the solution entering the chamber and, accordingly, the temperature difference of the incoming mixed solution and its equilibrium boiling point in the chamber. A decrease in the temperature difference causes a decrease in the boiling intensity of the overheated solution entering the chamber and, as a result, a decrease in the number of small droplets formed, carried away by the vapor formed as a result of self-evaporation. Thus, the mixing of a part of a cooled solution and an overheated solution affects the reduction of losses of a self-evaporating solution.
Возможность формирования установившегося безвихревого потока при выполнении математической зависимости (1) реализована за счет выявления связи между временем, при котором обеспечивается быстрый вывод из потока пузырьков образующегося при самоиспарении пара и временем прокипания раствора.The possibility of the formation of a steady vortex-free flow when the mathematical dependence (1) is fulfilled is realized by identifying the relationship between the time at which the vapor is rapidly removed from the bubble stream during self-evaporation and the solution boiling time.
Так, в установившемся безвихревом прокипающем потоке пузырьки, всплывая вверх, выходят из потока по кратчайшему пути. При этом время выхода пузырьков определено только глубиной потока h и скоростью их всплывания VП, находящихся в зависимости:So, in a steady vortex-free boiling stream, the bubbles, floating up, exit the stream along the shortest path. At this time, the output of bubbles determined only by the depth h and the flow rate of their floating V P which are in the relationship:
Для обеспечения выхода всех пузырьков время пребывания каждого элементарного объема раствора в емкости должно быть равно времени всплытия пузырьков или превосходить его. Время пребывания раствора в камере или, иными словами, необходимое время прокипания (или самоиспарения) раствора равно:To ensure the release of all bubbles, the residence time of each elementary volume of the solution in the tank should be equal to or greater than the bubble rise time. The residence time of the solution in the chamber or, in other words, the necessary boiling time (or self-evaporation) of the solution is:
где S - ширина потока, м; h - высота поперечного сечения (глубина) потока, м; L - протяженность потока, м; G - расход перегретого раствора, м3/с.where S is the width of the stream, m; h is the cross-sectional height (depth) of the flow, m; L is the length of the stream, m; G is the flow rate of the superheated solution, m 3 / s.
Из вышеприведенных рассуждений следует, что при предварительно заданных значениях входящих параметров заявляемая зависимость:From the above reasoning, it follows that, at predetermined values of the input parameters, the claimed dependence:
позволяет в конкретных условиях определить необходимые и достаточные оптимальные параметры процесса прокипания: необходимое время прокипания раствора при определенной скорости его течения в камере самоиспарения.It allows in specific conditions to determine the necessary and sufficient optimal parameters of the boiling process: the necessary boiling time of the solution at a certain rate of its flow in the self-evaporation chamber.
Предпосылкой организации прокипающего потока с предварительно заданными значениями S, h, L (соответственно ширина, глубина и длина потока) является распределение поступающего в камеру смешанного раствора по ширине канала.A prerequisite for organizing a boiling stream with predefined values of S, h, L (width, depth, and length of the stream, respectively) is the distribution of the mixed solution entering the chamber along the channel width.
По предварительно заданным значениям S, h, L при конструировании камеры для с горизонтальным цилиндрическим корпусом определяют ее рациональные размеры. Так, если есть ограничения по ширине камеры и ширина потока S мала, то применяют более высокие скорости движения раствора и по заявляемому соотношению находят необходимую при этом протяженность потока и соответствующую длину камеры самоиспарения. Иными словами, для сохранения необходимого времени
Заявляемый способ предусматривает формирование потока в канале камеры как вдоль горизонтальной камеры, так и поперек камеры при ее рациональных размерах.The inventive method provides for the formation of a stream in the channel of the camera along the horizontal camera, and across the camera with its rational size.
Технический результат применения заявляемого устройства выражается особенностью выполнения средства для отвода прокипевшего раствора и определяется необходимостью отделения от прокипевшего раствора его части, представленной в виде циркулирующего раствора, необходимого для охлаждения первоначального перегретого раствора.The technical result of the use of the claimed device is expressed by the peculiarity of the execution of the means for removing the boiled solution and is determined by the need to separate from the boiled solution part of it, presented in the form of a circulating solution, necessary for cooling the initial superheated solution.
Наиболее рационально и технологично выполнять средство отвода прокипевшего раствора в виде двух патрубков: один для циркулирующего раствора, другой - для отводимого.The most rational and technologically advanced way to remove the boiled solution in the form of two nozzles: one for the circulating solution, the other for the discharge.
Для охлаждения раствора, подаваемого в камеру самоиспарения (далее - камера), средство ввода перегретого раствора и средство отвода прокипевшего раствора сообщаются с входом средства подачи смеси растворов. Вход средства подачи сообщается с технологическим пространством камеры (в нашем случае с введенным в камеру коллектором), таким образом, при поступлении раствор имеет температуру ниже исходного перегретого раствора, и процесс вскипания на входе в технологическое пространство камеры происходит менее бурно. Следствием вышеупомянутого эффекта является уменьшение количества образующихся мелких капель, загрязняющих поток пара при кипении технологического раствора.To cool the solution supplied to the self-evaporation chamber (hereinafter referred to as the chamber), the means for introducing the superheated solution and the means for removing the boiled solution communicate with the input of the means for supplying the mixture of solutions. The input of the supply means communicates with the technological space of the chamber (in our case, with a collector introduced into the chamber), thus, upon receipt, the solution has a temperature lower than the initial superheated solution, and the boiling process at the entrance to the technological space of the chamber is less violent. A consequence of the aforementioned effect is a decrease in the number of small droplets that form, polluting the steam stream during boiling of the technological solution.
Выполнение средства для подачи смеси растворов в виде струйного насоса объясняется его широким применением в технике.The implementation of the means for supplying a mixture of solutions in the form of a jet pump is explained by its widespread use in technology.
При числе каналов, превышающих один, выполненный в виде нижней части камеры, становится возможным увеличить фактическую ширину потока, которая становится равной сумме значений ширины потоков, самоиспаряющихся в каждом канале. Такое увеличение ширины потока позволяет уменьшить глубину потока и тем самым уменьшить время всплытия паровых пузырьков. Последний из упомянутых факторов обусловливает уменьшение необходимой длины камеры самоиспарения и влияет на выбор оптимальных размеров камеры в целом.With the number of channels exceeding one, made in the form of the lower part of the camera, it becomes possible to increase the actual width of the stream, which becomes equal to the sum of the values of the width of the streams, self-evaporating in each channel. Such an increase in the width of the stream allows to reduce the depth of the stream and thereby reduce the time of ascent of steam bubbles. The last of the mentioned factors leads to a decrease in the required length of the self-evaporation chamber and affects the choice of the optimal size of the chamber as a whole.
Отвод пара, образующегося в каждом канале свыше одного, возможен благодаря особенности их установки. Наиболее приемлемым и технологичным вариантом является образование зазоров между установленным каналом свыше одного и цилиндрической обечайкой камеры.The removal of steam generated in each channel in excess of one is possible due to the features of their installation. The most acceptable and technological option is the formation of gaps between the installed channel over one and the cylindrical shell of the chamber.
Подача смеси растворов осуществляется в коллектор камеры. Особенностью конструктивного выполнения коллектора является возможность перелива подаваемой смеси растворов, по меньшей мере, в один канал - нижнюю часть камеры. Так, переливаясь из коллектора, подаваемая охлажденная смесь растворов более плавно стекает и поток, образованный вследствие перепада давлений, течет по каналу.The mixture of solutions is supplied to the chamber collector. A feature of the design of the collector is the ability to overflow the supplied mixture of solutions into at least one channel — the lower part of the chamber. So, overflowing from the collector, the supplied cooled mixture of solutions flows more smoothly and the stream formed as a result of the differential pressure flows through the channel.
При наличии каналов свыше одного смесь растворов стекает через зазоры относительно крышек в торцевых частях камеры.If there are channels over one, the mixture of solutions flows through the gaps relative to the covers in the end parts of the chamber.
Целесообразность установки коллектора с возможностью перелива подаваемой смеси растворов в направлении крышки торцевой части камеры объясняется соответствием длины движения прокипающего раствора и длины канала (каналов).The expediency of installing a collector with the possibility of overflowing the supplied mixture of solutions in the direction of the cover of the end part of the chamber is explained by the correspondence of the length of movement of the boiling solution and the length of the channel (channels).
Выполнение коллектора в виде трубы с отверстиями по ее длине целесообразно с точки зрения равномерного распределения переливающегося вскипающего раствора по ширине камеры.The execution of the collector in the form of a pipe with holes along its length is advisable from the point of view of the uniform distribution of iridescent boiling solution over the width of the chamber.
Кроме того, установив коллектор так, чтобы переливающийся раствор, попадая на крышку, растекался по ее поверхности, обеспечивается наиболее полноценно эффект равномерного по скорости и глубине потока, по меньшей мере, в одном канале в виде нижней части камеры.In addition, by installing the collector so that the overflowing solution, falling on the cover, spreads over its surface, the effect is fully achieved that is uniform in speed and depth of flow in at least one channel in the form of the lower part of the chamber.
Установив канал свыше одного с зазорами относительно цилиндрической обечайки камеры, становится возможным отводить пар, образуемый в канале, соответствующем нижней части камеры.Having established a channel over one with gaps relative to the cylindrical shell of the chamber, it becomes possible to divert the vapor generated in the channel corresponding to the lower part of the chamber.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной группы изобретений как для объекта-способа, так и для объекта-устройства, позволил установить, что не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам способа и устройства. Выбор одного и того же прототипа позволил выявить совокупность существенных признаков и уровня техники. Заявитель считает, что каждый их объектов заявленной группы изобретений соответствует критериям охраноспособности: «новизна» и «существенные отличия».The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed group of inventions for both an object method and an object device, made it possible to establish that no analogues with characteristics were found identical to all the essential features of the method and device. The choice of one and the same prototype revealed a combination of essential features and prior art. The applicant believes that each of the objects of the claimed group of inventions meets the eligibility criteria: “novelty” and “significant differences”.
Пример осуществления способа приведен для процесса выщелачивания технологического раствора, а именно бокситовой пульпы, и иллюстрируется схематическим изображением устройства, приведенным на фиг.1.An example implementation of the method is shown for the leaching of the technological solution, namely bauxite pulp, and is illustrated by a schematic representation of the device shown in figure 1.
Перегретый раствор бокситовой пульпы подают в смеситель в виде емкости 1. Одновременно из горизонтальной цилиндрической камеры самоиспарения 2 отводят через патрубки 3 часть прокипевшей охлажденной бокситовой пульпы в виде циркулирующего раствора и по трубопроводу 4 его подают в емкость 1. Полученный смешанный раствор, имеющий температуру ниже исходного перегретого раствора, из емкости 1 нагнетают с помощью насоса 5 в камеру самоиспарения 2 через патрубок 6, установленный в крышке торцевой части корпуса. Подаваемый смешанный раствор в камере самоиспарения 2 равномерно распределяют по ширине канала 7 в виде нижней части камеры самоиспарения 2. Равномерное распределение потока осуществляется с помощью отбойной перегородки 8 и порога 9, последние установлены в камере самоиспарения 2. Смешанный раствор заполняет пространство между отбойной перегородкой 8 и порогом 9, начинает вскипать в указанном пространстве и, переливаясь через порог 9, вследствие разности давлений и температур равномерно распределенный по ширине канала 7 поток бокситовой пульпы перетекает к отводящему патрубку 10 камеры самоиспарения 2. Выделяющийся из прокипающего раствора бокситовой пульпы пар отводится через патрубок 11.The superheated solution of bauxite pulp is fed into the mixer in the form of a container 1. At the same time, part of the boiled cooled bauxite pulp in the form of a circulating solution is withdrawn from the horizontal cylindrical self-evaporation chamber 2 through the nozzles 3 and it is supplied through the pipe 4 to the container 1. The resulting mixed solution having a temperature lower than the initial superheated solution from the tank 1 is pumped with a pump 5 into the self-evaporation chamber 2 through the pipe 6 installed in the cover of the end part of the housing. The supplied mixed solution in the self-evaporation chamber 2 is evenly distributed along the width of the channel 7 in the form of the lower part of the self-evaporation chamber 2. The flow is evenly distributed using the baffle plate 8 and threshold 9, the latter are installed in the self-evaporation chamber 2. The mixed solution fills the space between the baffle plate 8 and threshold 9, begins to boil in the specified space and, overflowing through threshold 9, due to the difference in pressure and temperature evenly distributed over the width of channel 7, the flow of bauxite Ulpa flows to the outlet pipe 10 of the self-evaporation chamber 2. Steam released from the boiling solution of bauxite pulp is discharged through the pipe 11.
Формирование потока бокситовой пульпы осуществляют, выполняя условие:The formation of the flow of bauxite pulp is carried out, fulfilling the condition:
при предварительно заданных значениях S, h, L, G, VП.at predefined values of S, h, L, G, V P.
В таблице 1 приведены значения входящих в неравенство величин при значениях VП скорости выхода пузырьков пара, установленной экспериментально. Так, VП находится в интервале от 0,10 до 0,25 м/с.Table 1 shows the values included in the inequality for values of V P the output velocity of the vapor bubbles, established experimentally. Thus, V n is in the range from 0.10 to 0.25 m / s.
Как следует из таблицы 1, заявляемое неравенство (1) выполняется.As follows from table 1, the claimed inequality (1) is satisfied.
При этом расчет значений S, h, L позволяет выбрать рациональные размеры камеры самоиспарения.Moreover, the calculation of the values of S, h, L allows you to choose the rational dimensions of the self-evaporation chamber.
Пример конкретного выполнения устройства для самоиспарения технологического раствора поясняется с помощью приложенных чертежей:An example of a specific implementation of the device for self-evaporation of the technological solution is illustrated using the attached drawings:
На фиг.2 приведено схематическое изображение устройства при продольном разрезе камеры самоиспарения;Figure 2 shows a schematic illustration of a device in a longitudinal section of a self-evaporation chamber;
фиг.3 - разрез А-А на фиг.2;figure 3 is a section aa in figure 2;
фиг.4 - альтернативный вид конструкции устройства, представленного на фиг.2;figure 4 is an alternative view of the design of the device shown in figure 2;
фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.4.5 is a section bB in figure 4.
Заявляемое устройство состоит (см. фиг.2) из горизонтальной цилиндрической камеры самоиспарения 12 (далее - камера) с каналом 13 в виде нижней части камеры 12; камера закрыта по торцам крышками 14. Кроме того, устройство содержит средство ввода перегретого раствора в виде трубопровода 15, средство для отвода прокипевшего раствора в виде двух патрубков 16, 17, из которых: патрубок 16 - для отвода прокипевшего раствора, патрубок 17 - для отвода циркулирующего раствора. Средство подачи смеси циркулирующего раствора и перегретого раствора в виде струйного насоса 18, имеющего вход в виде рабочего сопла 19 и всасывающего патрубка 20 и выход в виде нагнетательного патрубка 21. Камера самоиспарения 12 снабжена коллектором для приема смеси растворов в виде трубы 22, установленной вдоль крышки 14 камеры 12 (иными словами, поперек продольной оси камеры 12). По всей длине трубы 22 в ее нижней части выполнены сливные отверстия 23 (см. фиг.3). Нагнетательный патрубок 21 струйного насоса 18 сообщается с трубой 22, а рабочее сопло 19 - с трубопроводом 15 подачи перегретого раствора, всасывающий патрубок 20 - с патрубком 17 циркулирующего раствора. Устройство содержит патрубок отвода пара 24.The inventive device consists (see figure 2) of a horizontal cylindrical self-evaporation chamber 12 (hereinafter referred to as the chamber) with a
На фиг.4 изображен альтернативный вариант устройства, содержащий два канала 13 и 25; канал 25 установлен по высоте камеры 12 между первым каналом 13 в виде нижней части камеры 12 и трубой 22.Figure 4 shows an alternative embodiment of the device containing two
На фиг.5 показан вид в плане устройства с каналом 25. Зазоры 26 и 27 образованы каналом 25 с цилиндрической обечайкой камеры 12 и крышками 14 в торцевых частях соответственно.Figure 5 shows a plan view of a device with a
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Перегретый раствор технологического раствора (бокситовой пульпы) из трубопровода 15 поступает в рабочее сопло 19 струйного насоса 18 и с большой скоростью вытекает из него через нагнетательный патрубок 21. За счет энергии этого потока через патрубок 17 отвода циркулирующего раствора и всасывающий патрубок 20 в насос 18 подсасывается циркулирующий раствор бокситовой пульпы в виде части прокипевшего раствора. Циркулирующий раствор имеет более низкую температуру, чем подаваемый перегретый раствор бокситовой пульпы; так, циркулирующий раствор снижает температуру перегретого раствора, выходящего из рабочего сопла 19. Иными словами, охлажденная смесь поступает в трубу 22 и через отверстия 23 перетекает в канал 13, предварительно попадая на крышку 14. При этом в канале 13 образуется установившийся безвихревой поток, перетекающий к патрубкам 16, 17. Часть раствора в виде циркулирующей бокситовой пульпы отводится через патрубок 17 к всасывающему патрубку 20 насоса 18. Основной поток отводится из камеры 12 через патрубок 16. Пузырьки пара, образовавшегося в потоке самоиспаряющегося раствора, всплывают вверх и, достигая поверхности, выделяются в паровое пространство камеры 12. Образующийся пар в процессе самоиспарения бокситовой пульпы отводится из камеры через патрубок 24.The superheated solution of the technological solution (bauxite pulp) from the
При наличии в камере самоиспарения 12 второго канала 25 (см. фиг.4 и 5) прокипающий раствор из трубы 22 стекает через зазоры 27 в канал 13 в виде нижней части цилиндрической камеры; образуемый пар из канала 13 проходит через зазоры 26 и отводится из камеры 12 через патрубок 24.If there is a
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004129031/15A RU2297868C2 (en) | 2004-10-04 | 2004-10-04 | Method of self-evaporation of processing solution and device for realization of this method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004129031/15A RU2297868C2 (en) | 2004-10-04 | 2004-10-04 | Method of self-evaporation of processing solution and device for realization of this method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004129031A RU2004129031A (en) | 2006-03-27 |
| RU2297868C2 true RU2297868C2 (en) | 2007-04-27 |
Family
ID=36388454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004129031/15A RU2297868C2 (en) | 2004-10-04 | 2004-10-04 | Method of self-evaporation of processing solution and device for realization of this method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2297868C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB906611A (en) * | 1959-01-19 | 1962-09-26 | Bethlehem Steel Corp | Flash evaporator |
| US3192131A (en) * | 1960-06-20 | 1965-06-29 | Aqua Chem Inc | Multi-stage flash evaporator with removable stages |
| US3197387A (en) * | 1963-05-20 | 1965-07-27 | Baldwin Lima Hamilton Corp | Multi-stage flash evaporators |
| SU1733032A1 (en) * | 1989-12-25 | 1992-05-15 | Уральский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института им.Ф.Э.Дзержинского | Stage of flash-boiling evaporator |
| SU1376295A1 (en) * | 1985-11-19 | 1996-07-27 | Сибирский филиал Научно-производственного объединения "Техэнергохимпром" | Apparatus for instantaneous boiling |
-
2004
- 2004-10-04 RU RU2004129031/15A patent/RU2297868C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB906611A (en) * | 1959-01-19 | 1962-09-26 | Bethlehem Steel Corp | Flash evaporator |
| US3192131A (en) * | 1960-06-20 | 1965-06-29 | Aqua Chem Inc | Multi-stage flash evaporator with removable stages |
| US3197387A (en) * | 1963-05-20 | 1965-07-27 | Baldwin Lima Hamilton Corp | Multi-stage flash evaporators |
| SU1376295A1 (en) * | 1985-11-19 | 1996-07-27 | Сибирский филиал Научно-производственного объединения "Техэнергохимпром" | Apparatus for instantaneous boiling |
| SU1733032A1 (en) * | 1989-12-25 | 1992-05-15 | Уральский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института им.Ф.Э.Дзержинского | Stage of flash-boiling evaporator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004129031A (en) | 2006-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR880000800B1 (en) | Apparatus for treating mixtures of liquid and gas | |
| US7488373B2 (en) | Device and method for treating a gas/liquid mixture | |
| KR910004124B1 (en) | Devices for processing liquid and gas mixtures | |
| EP0122747B1 (en) | Apparatus for deinking | |
| US4759315A (en) | Deaerator tray for a steam boiler feedwater heater system | |
| KR0169155B1 (en) | Desalination plant, especially for use in marine and off-shore installations | |
| WO2017061697A1 (en) | Cyclone type liquid-vapor separator and forced circulation type evaporator including same | |
| US4213865A (en) | Apparatus for separating sludge, oil and the like from contaminated water | |
| RU2297868C2 (en) | Method of self-evaporation of processing solution and device for realization of this method | |
| EP0083811A1 (en) | Apparatus for separating mixtures of liquid and gas | |
| JP5074689B2 (en) | nozzle | |
| RU44065U1 (en) | DEVICE FOR SELF-EVAPORATION OF TECHNOLOGICAL SOLUTION | |
| CN105176572A (en) | A foamy crude oil three-phase separator | |
| JP3068244B2 (en) | Method and apparatus for heating and multi-step degassing of makeup water using steam in a power plant | |
| JPS6335799A (en) | Horizontal feed treatment apparatus | |
| RU2096069C1 (en) | Device for gas cleaning | |
| JPH07310699A (en) | Method and apparatus for transferring liquid using gas | |
| JPS6271516A (en) | Method and device for desulfurizing waste gas from boiler or the like | |
| US2564584A (en) | Deaerating feed-water heater | |
| US3711070A (en) | Foam-type apparatus for carrying out heat and mass transfer processes | |
| RU2135841C1 (en) | Method of operation of vacuum-building pump-and ejector plant and devices for realization of this method | |
| SU1328297A1 (en) | Deaerating unit | |
| SU1615459A1 (en) | Apparatus for treating water | |
| RU2115461C1 (en) | Gas treatment apparatus | |
| RU2227123C1 (en) | Vacuum deaerator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091005 |