CS229404B1 - Bloc short travel evaporator with a wiped film - Google Patents

Description

229404 2

Vynález sa týká blokovej krátkoeestnej odparky so stieraným filmom pře jedno- aleboviacstupňová vákuová a molekulová destiláciu pre velkokapacitní! výrobu. Všetky doteraz známe krátkocestné odparky so stieraným filmom majú odparnd plochuvytvořená na povrchu valca, a to na jeho vonkajšej straně napr. podlá čs. AO 181 054, alebona jeho vnátornej straně napr. podlá U. S. Pat. 3 020 211. Aj ked obidva tieto typy odparieksa vyznadujd vysokým měrným odparným výkonom, svojou produkdnou kapacitou pre mnohépriemyselné výroby nestadia. Pri limitovanej výške odparnáho valca, urdenej procesovýmiparametrami na 2 až 3 a, zvadšovanie odparnej plochy zvadšovaním priemeru valca jeobmedzená pevnostnými a strojársko-výrobnýml faktormi. Pri odparnom válci vyšěom ako jeoptimálna výška, využltie odparnej plochy vyžaduje vysoká Jcvapallnové zatažením obvoduodparky spracovávanou kvapalinou, do vedle k hrubým a rýchlostekajdcim filmom, dlm klesáměrný odparný výkon zariadenia. So zvádšením priemeru odparnáho valca rastle aj hrúbkajeho steny do tej mlery, že zhoršený přestup tepla opatovne znižuje měrný odparný výkon.

Strojová opracovanle odparných valcov s priemerom nad 1,5 m je technicky náročnéL pri-čom kruhovitost valca klesá pod přípustná toleranciu. Zvýšenie kapacity prevádzkovej výrobyznásobením počtu menších samostatných odpariek je dasto spojená so zvýšenou ádržbou a v mno-hých technológiách obmedzuje aplikáciu filmových odpariek pre priemyselná velkotonážnu výrobu,ako je napr. recyklizácia a rafinácia minerálnych olejov.

Dlhodobý chod velkokapacltných odpariek je limitovaný postupným zanášením povrchu zbyt-kami z rozkladu po tepelnom spracovaní destilovanej kvapallny. Pri použití stieradov voformě rotujúcich segmentov so smyslom otáčania proti směru prlrodzenáho toku filmu je filmnadvihovaný, do zvyšuje riziko postupného zanášania odparnej plochy, takže zariadenie vyžadujeperiodická čistenie. Pri vysokých odparných valcooh vzniká tiež možnost torznej deformáciestierača v dolnej časti odparky. Všetky tieto nevýhody sa odstránla v blokovej krátkoeestnej odparke so stieraným filmompodlá vynálezu, podstata ktorej spočívá v tom, že v jednej alebo viacerých vákuových komoráchsú striedavo umiestnená rovnoběžná zvlslé dvojstranná ploché odparovade a dvojstranná plochéchladiče, tvoriace sávlslý blok. Oddelovacie přepážky na dne vytvárajá striedavo zberná žla-by destilátu s odvodnými rárkami destilátu a zberná žlaby zbytku s odvodnými rárkami zbytku. Nástreková rárky pre přívod destilovanej kvapaliny sd vedené dnom cez dvojstranná plo-chá odparovade do rozdělovačích žlabov v ich hornéj časti. Každý dvojstranný plochý odparovadje uchytený v dne cez prívodná rárku ohrevného média a odvodná rárku ohrevného média.

Na každom dvojstrannom plochom odparovadi je na obidvoch jeho stranách uložený nosný rámstlerada, ktorý je uchytený na kotádoch cez excentricky umiestnená kolíky, pričom vždy dvo-jice kotdčov je uložená na hnanom hrladeli, ktoráho ložiskový dom je sádasfou dvojstrannéhoplochého odparovade.

Pre pohyb nosného rámu spolu so stieracími segmentami je hnací hriadel cez hnacieozubená koleso přepojený s hnaným ozubeným kolesom. Stlerací segment, tvořený stieracoulištou s přepadovými otvormi a zasunutou v nosnom žlabe, je naseděný do vodiacich otvorovna nosnom ráme stlerada a pritlédaný pružinou. Na nosnom ráme stierača sá uchytené deflagmad-ná pásy, ktoré zasahujá za nosný rám stierača.

Pre viacstupňová destiláciu nástreková rflrka vákuovej komory vyššieho vákuového stupnaje spojená bud s odvodnou rfirkou zbytku vákuovej komory nižšieho vákuového stupňa pre postup-ný odběr frakclí, alebo s odvodnou rdrkou destilátu vákuovej komory nižšieho vakuového stupňapre redásttláclu tak, že tvoří kvapallnový uzávěr medzi nižším vákuovým stupňom a vyššímvákuovým stupňom. V porovnaní s doteraz známými krátkocestnými odparkami so stieraným filmom mé blokovákrátkocestná odparka podlá vynálezu rad výhod. Jej konštrukcia dovoluje bez náročnýchvýrobno-technických dknnov instalovat bloková molekulová odparku s efektívnou odparnou plo- 3 229404 2 chou například 70 až 80 a , ktorá v kontinuálnej výrobě mCže spracovať až 40 000 t nástrekuze rok. Principiálně je možná postavit aj zariadenia s ešte vačšou kapacitou, pričom početkomponentov bloku obmedzuje iba dlžka vákuovej komory.

Doteraz najvačSie známe krátkocestné odparky na báze válcových telies majú odparnúplochu 36 m2; táto plocha sa však dosahuje zvačšovaním výšky odpamého valca pri menšomjeho priemere v protiřečení s teoretickými požiadavkaml na molekulbvú destiláclu, čo sni-žuje odparovaclu kapacitu zariadenia. V praxi běžná odpamá plocha sa pohybuje okolo 10až 20 m2.

Bloková odparka podlá vynálezu je výrobce jednoduchšia, keáže sa nevyžaduje opracováva-nie aalcovej odparnej plochy na velkých prlemeroch s poměrně přísným požiadavkom na zacho-vanie kruhovitosti. Je tiež podstatné jednoduchšia sériová výroba stieraclch segmentov voformě rovných líšt, ako aj rovných deflegmačných pásov. Z týchto ddvodov je aj výrobnácena zariadenia nižšia.

Odstránenlm kruhového pohybu stierača v blokovéj odparke podlá vynálezu minimalizovalosa i riziko odstrekovanla mikrokvaplék z rotujúceho stierača. V dčsledku toho je možnézúžit vzdlalenost medzi dvojstranným plochým odparovačom a dvojstranným plochým chladičom,čo nielenže je v súlade s teoretickými požiadavkaml molekulovej destilácie, ale redukujesa tým aj prázdny priestor pre evakuáciu. Súčaane sa vyléčila torzla nosných tyči stieračov na dlhých valcoch s jediným náhonompre kruhový pohyb. Montáž, údržba, a prevádzka je jednoduchá. Pri otvorenom vlku komory jemožné funkčně odskúšat správné rozdelenle nástreku po celom obvode jednotlivých dvojstran-ných plochách odparovačov, ako aj funkciu stierača. Pohyb stierača vyžaduje nenáročnérlešenie s běžnou vákuovou upchávkou hriadela, otáčajúeeho sa s nízkou frekvenciou.

Aj pri zaručení vysokej kapacity zariadenia s využitím oboch stráň dvojstranného ploché-ho odparovača ostává hrúbka steny, tvoriacej odparnú plochu, relativné malá, s čím je spojenávyššia tepelná účinnost procesu a snížený tepelný rozklad pri menšom teplotnom gradientemedzi filmom a ohrevným médiom. Přechod tepla do okolia je minlmálny, s čím je spojená výhod-ná energetická bilaneia a vylúčenie tepelného namáhania vákuových těsnění.

VeSkou výhodou kruživého pohybu stierača je jeho dvojfázový charakter, káé pri pohybestierača smerom nahor dochádza k nadvihovaniu, prevracaniu a homogenizácli filmu, a pri pohy-be stierača smerom nadol ku kontinuálnemu samočisteniu odparnej plochy, čo umožňuje dlho-dobú nepřetržitá prevádzku. Vlaceré vákuové komory blokovej odparky podlá vynálezu napr.s postupnou gradáciou vákua a teploty je možné vzájemné pospájat bez použltia medzičerpa-dlel.

Na připojených výkresoch je schématicky na obr. 1 znázorněný pozdížny rez a na obr. 2prléčny rez vákuovou komorou blokovej odparky podlá vynálezu, na obr. 3 je schéma pružnéhouchytenia stieracích segmentov v nosnom rámě stierača, na obr. 4 je bokorys uehytenia stiera-cích segmentov z obr. 3, na obr. 5 je v pOdoryse stieracia lišta s nosným žlabom a na obr. 6je schéma vzájomného spojenia niekolkých vákuových komOr viacstupňovej molekulovej odparky.

Bloková krátkocestná odparka so stieraným filmom na obr. 1 a 2 je tvořená vákuovoukomorou X, v ktorej sú striedavo ualestnené rovnoběžné svislé dvojstranné ploché odparovačeX a dvojstranné ploché chladiče 2, pričcm tento blok vždy začína a končí dvojstranným plo-chým chladičem 2« Vzdlalenost medzi dvojstranným plochým odparovačom X a dvojstrannýmplochým chladičem 2 j· taká, aby zaručila mechanismus krátkocestného odparovanla, t.j. 30až 60 mm. Dvojstranný plochý odparovač X je uohytený v dne

Dvojstranný plochý chladič 2 j· uchytený vo veku X rovnoběžně a svislo voči dvojstranné-mu plochému odpaiíovačz X privodnou rúrkou 24 chladiaceho média a odvodnou rúrkou 25 chladla- 229404 4 čeho média. Dvojstranný plochý odparovač 1 je uchytený v dne 2 cez prívodnú rúrku 22 ohrevného mádla 22 a odvodnú rúrku ohrevného média 23 a rovnako tiež cez nástrekovú rúrku12. ktorá za účelom rovnoměrnějšíeho přívodu nástreku míže byť prlmerane znásobená. Nástreko-vá rúrka 12 prechádza vnútrom dvojstranného plochého odparovaSa g a ústi v jeho hornejčasti v zubovito resp. hrebeňovlto ukončenom rozdelovacom Srabe li, ktorý s výhodou mčžebyt nastavitelný, zaisťujúc tak jednoducho horizontálnu rovinu vrcholu dvojstranného plo-chého odparovaša g. Nad rozdelovacím žlabom 13 je zachytávaC 14 plen. Dno g je pomoeouoddělovacích prepážok 2 rozdělené striedavo na zbemé žlaby g destilátu a na zberné žlabyg zbytku podlá toho, ktorá sekcla sa nad příslušným žlabom nachádza. V zbernom žlabe8 destilátu je vyústěná odvodná rúrka 10 destilátu, ktorá je mimo vákuovej komory i při-pojená na spoločné potrubie, spéjajúce všetky zberné žlaby 8 destilátu.

Rovnako v zbernom žlabe 2 zbytku je vyústěná odvodná rúrka 11 zbytku spojená s potru-bím, spájajúclm všetky zberné žlaby 2 zbytku vákuovej komory J_. Stieraš g je uložený na odpor-né j ploché z oboch stráň dvojstranného plochého odparovaSa Na bočnej stene dvojstrannéhoplochého odparovaša g, najvýhodnejšie na štyroch miestach, sú vytvořené ložiskové domy 12,z ktorých každý má v ložiskách uložený hnaný hriadel 18. na oboch koncoch ktorého sú kotúče17. ktoré nesú na sebe excentricky blízko svojho obvodu umlestnené kolíky lg.

Stieraš g, tvořený nosným rámom 15. v ktorom sú pružné uchytené stleracie segmenty 26.je cez tento nosný rám 15 uložený na kolíkoch 16 cez púzdra alebo ložiská. Nosný rám 15mčže byť na kolíkoch 16 aj odpružený pomoeou pružin, nasunutých na kolíky lg. Přenos to-čivého momentu na hnaný hriadel 18 je cez hnané ozubené koleso 38 a hnacie ozubené kolesoJZ z hnacieho hriadela 20, ktorý je uložený v dne 2 v ložisku 39 a je utěsněný vákuovouupehávkou 21. prišom přenos tošivého momentu zabezpečuje reťaz 36. Přenos točivého momentu je možné realizovat aj ozubeným prevodom medzi hnacím hriadelom20 a hnanými hriadelaml 18. V tomto případe je účelné z priestorovýeh dfivodov umiestniť hna-né ozubené koleso 38 v spodnej časti dvojstranného plochého odparovaša g. Stierací segment26 na obr. 3 pozostáva zo stieracej lišty 27. ktorá je obvykle z vhodnej plastickej látky,napr. z PTFE, a ktorá je opatřená přepadovými otvormi 28. orientovanými bud kolmo na osstieracej lišty 27. alebo pod uhlom do 45° na jednu alebo druhů stranu od osi kolmej naos stieracej lišty 27. Stieracia lišta 27 je tvarovo vhodné upravená tak, aby v miestekontaktu s dvojstranným plochým odparovačom g sa vytvořil pozdlžný žlab.

Stieracia lišta 27 je zasunutá v nosnom žlabe 22« ktorý jej dodává mechanická pevnost.Takto vytvořený stierací segment 26 je nasadený do vodiacich otvorov 30 na nosnom ráme lgstierača g, ktoré mfižu byť orientované bud kolmo na odparnú plochu, alebo pod malým uhlomdo 30°. Pružina 31 na nosnom ráme 15 zabezpečuje pružné pritláčanie vždy dvoch susedných stie-racích segmentov 26 k dvojstrannému plochému odparovaču g, pričom na okraji nosného rámu15 v jeho zvislej časti dosadá pružina 31 iba na jeden stierací segment 26.

Vzdialenosť medzi jednotlivými stieracími segmentami 26 je asi 70 až 90 % z prlemerukružnice, opisovanéj kolíkmi jg na kotúčoch 17. Na nosnom ráme 15 je umiestnená sústavadeflagmačných pásov 32 vo formě optickej clony. Deflagmačné pásy 32 zasahujú za nosný rámlg. Vákuová komofa 1 je připojená k zdrojů vákua jedným alebo viacerými hrdlami pre pripo-jenie vákua 33 pričom sa dbá na ich umiestnenie tak, aby os hrdla pre pripojenie vákua 33bola nasměrovaná voči dvojstrannému plochému chladičů g.

Ako zdroj vákua sa mfižu použiť velkokapacitné vývevy napr. Bootsove v komblnácil s pa-roprúdovými. Pri viacstupňovom usporiadaní odparky s viacerými vákuovými komorami, zapojenýmiv sérii podlá obr. 6, je nástreková rúrka 12 vo vákuovej komoře 1 vyššieho vákuového stupňa35 spojená bud s odvodnou rúrkou 11 zbytku vákuovej komory J. nlžšieho vákuového stupňa ggv případe postupného odběru frakcií spracovávanej kvapaliny, alebo s odvodnou rúrkou 10 5 229404 destilátu vákuovej komory j. nižšieho vákuového stupňa 34 v případe redestilácie. Umiestne-nie nižšieho vákuového stupňa 34 a vyššieho vákuového stupňa 35 Je vhodné volené tak, abysa příslušná kvapalina z nižšieho vákuového stupňa 34 privádzala nástrekovou rúrkou. 12vo vyšěom vákuovom stupni 3¾ na vrchná část dvojstranných plochých odparovačov 4 samospádoví,tvoriac tak medzi oboma stupňami kvapalinový uzávěr.

Spracovávaná kvapalina s výhodou po predbežnom predohriatí a odplynení vstupuje nástrekovými rárkami 12 cez vnátro dvojstranného plochého odparovača 4 do rozdělovačieho žlabu13. Dvojstranný plochý odparovač £ je v podstatě dutá stená, ktorej obe strany sá využívanéna odparovanie a ktorej vnátro je vhodné konstruované tak, že jednak umožňuje orientovanýusměrněný prietok ohrevného média pozdlž čelej odparnej plochy, jednak dodává dvojstrannémuplochému odparovaču 4 požadovaná mechanická pevnost.

Optimálna výška plochého dvojstranného odparovača £ je asi 2 m, šířka 2 až 3 m, hrábka0,2 m. Zachytávač .14 pien nad rozdelovacím žlabom 13 bráni vzniku sávislých plen a ichrozstrekovaniu. Spracovávaná kvapalina rovnoměrně stéká po odparnej ploché na oboch stra-nách plochého dvojstranného odparovača £, pričom stieranie kvapalinového filmu zabezpečujestierač £. Ir i přivedení točivého, momentu na hnaný hriadel* 18 vykonává celý stierač 6kruživý pohyb po odparnej ploché, pri ktorom film destilovanéj kvapaliny sa periodicky najprvnadvihuje a potom posáva v smere svojho prirodzeného -toku. S cielom zabránit mikroprestreku spracovévanej kvapaliny z dvojstranného plochého odpa-rovača 4 na dvojstranný plochý chladič j., a čiastočne aj s cielom zvýšit deliacu áčinnosť,je s výhodou umiestnená na nosnom ráme 15 sástava deflegmačných pásov 32 vo formě optickejclony. Kondenzát z deflegmačných pásov 32 sa potom zachytává na najbližšom nižšom stieracomsegmente 26 a vracia sa spát na odparná plochu. Deflegmačné pásy sa však nedotýkají! ani odpařnej plochy ani povrchu filmu. '

Kondenzácia pér prebieha na dvojstrannom plochom chladiči na oboch jeho 3tranách,s výnimkou prvého a posledného v bloku s kondenzáciou iba na jednej straně. Dvojstrannýplochý chladič 5, je v podstatě konstruovaný podobné ako dvojstranný plochý chladičje v podstatě konstruovaný podobné ako dvojstranný plochý odparovač £. S ohladom na to,že na ňom neprebieha stieranie filmu, je možné na jeho íňieste s výhodou vytvořit příslušnástenu pomocou sástavy rárok, najlepšie s viaochodým usporiadaním. Kondenzát je odvádzanýcez zberný žlab destilátu 8 a odvodná rárku 10 destilátu,^ destilačný zbytok cez zberný žlab2 zbytku a odvodná rárku 11 zbytku. 1

Pre nerušená kontinuálnu vákuová a molekulová destiláciu je nevyhnutné odstrániť zo spracovávanej kvapaliny prchavé zložky, So sa obvykle odohráva v samostatných vákuových komorách,ktoré spravidla pracujá pri vyššom pracovnom tlaku. V niektorých případech je okrem tohoáčelné podrobit destilát opakovanej destilácii. Obidva tieto případy vyžadujá viacstupňovéusporiadanie s viacerými vákuovými komorami v sérii. *'

Bloková krátkocestná odparka so stieraným filmom podlá vynálezu je určená pre šetrnádestiláciu tepelne nestálých látok a látok s nízkou tenziou pár najma vo velkokapacitnomprevádzkovom měřítku, ako je regenerácia opotřebovaných mazacích olejov, čistenie monoglyceridov, retardérov horenia a iných látok. Popísaný princip stieraných dvojstranných plochýchodparovačov sa mCže výhodné použit aj ako konštrukčný prvok filmových reaktorov bez alebov spojení s kontinuálnym odpařováním (predpolymerácia, esteriflkácia, neutřelizácia), alebopri realizácii heterogenných filmových reakcií (oxidécia, redukcia, sulfonécia).

Claims (6)

1. 229404 6 PREDMET VYNÁLEZU

   1. Bloková krátkoeestná odparka so stieraným filmom, vyznačujúca sa tým, že sa skládáz jednej alebo viaeerých vékuových komor (1), vo ktorých sú striedavo umiestnené rovnoběžnézvislé dvojstranné ploché odparovače (4) so stieračmi (6) pre stieranie odparnýoh pldch advojstranné ploché chladiSe (5), tak, že tvoria súvislý blok, a na dne (2) sú pomoeou oddě-lovacích prepážok (7) vytvořené striedavo pod dvojstrannými plochými chladlčmi (5) zbernéžl'aby (8) destilátu s odvodnými rúrkami (10) destilátu a pod dvojstrannými plochými odparo-vačmi (4) zberné žl’aby (9) zbytku s odvodnými rúrkami (11) zbytku, pričom nástrekové rúrky (12) sú vedené dnom (2) a dvojstrannými plochými odparovačmi (4) do rozdělovačích žlabov (13) v hornej časti dvojstranných plochách odparovačov (4).
2. 2. Bloková krátkoeestná odparka podl’a bodu 1, vyznačujúca sa tým, že každý dvojstrannýplochý odparovač (4) je uchytený v dne (2) cez prívodnú rúrku (22) ohrevného média a odvodnúrúrku (23) ohrevného média, a každý dvojstranný plochý chladič (5) je uchytený vo veku (3) cez prívodnú rúrku (24) chladlaceho média a odvodnú rúrku (25) chladiaceho média.
3. 3. Bloková krátkoeestná odparka podlá bodu 1 a 2, vyznačujúca sa tým, že stierače (6)na oboch stranách dvojstranných plochých odparovačov (4) sú tvořené nosnými rámami (15),uchytenými na kotúčoch (17) cez excentricky umiestnené kolíky (16), pričom vždy dvojicakotúčov (17) je uložená na hnanom hriadeli (18), ktorého ložiskový dom (19) je súčasťoudvojstranného plochého odparovača (4), a pre pohyb nosného rámu (15) spolu so stieracímisegmentami (26) je hnací'hriadel (20) cez hnacie ozubené koleso (37) přepojený s hnanýmozubeným kolesom (38), například reťazou (36).
4. 4. Bloková krátkoeestná odparka podlá bodu 1 až 3, vyznačujúca sa tým, že stieracísegment (26), tvořený stieracou lištou (27), opatřenou přepadovými otvormi (28) a zasunutouv nosnom žlabe (29), je naseděný do vodiacich otvorov (30) na nosnom ráme (15) a přitlačenýpružinou (31).
5. 5. Bloková krátkoeestná odparka podlá bodu 1 až 4, vyznačujúca sa tým, že na nosnomráme (15) stierača (6) sú uchytené .deflegmačné pásy (32), ktoré zasahujú za nosný rám (15).
6. 6. Bloková krátkoeestná odparka podlá bodu 1 až 5, vyznačujúca sa tým, že pre viac-stupňovú vákuovú a molekulová destiláciu je nástreková rúrka (12) vákuovej komory (1)vyššieho vákuového stupňa (35) spojená s odvodnou rúrkou (11) zbytku vákuovej komory (1)nižšieho vákuového stupňa (34)\pre postupný odběr frakcií alelo spojená s odvodnou rúrkou(10) destilátu vákuovej komory (1) nižšieho vákuového stupňa (34) pre redestiláciu tak,že tvoří kvapalinový uzávěr medzi nižším vákuovým stupňom (34) a vyšším vákuovým stup-ňom (35). 4 výkresy