200284. lajstromszámú szabadalom • Elpárologtató berendezés termálvízből nyert kristály, oldat és gőz tartalmú három fázisú közeg kigőzölögtetésére, szeparálására
1 HU 200284 B 2 A találmány tárgya elpárologtató berendezés termálvízből nyert kristály, oldat és gőztartalmú háromfázisú közeg kigözölögtetésére és szeparálására. Az ismert sótermelö technológiák egyik leglényegesebb készüléke a kristályosító. A kristályosítóban játszódik le ugyanis a telített sóoldatban a kristályközpontok kialakulása, majd a kristályok kívánt mértékű növekedése. A kristályosító megfelelő üzeme alapvetően meghatározza -a sótermelés gazdaságosságát, üzembiztonságát, hőfogyasztását, valamint a termék minőségét. A műszaki gyakorlatban akár a természetes, akár a kényszerkeringésű kristályosítóknál a készülék két egymástól jól elhatárolható részből áll: az egyik a hőcserélő, a másik az elpárologtató. Ezek a készülékrészek vagy közvetlenül vannak összeépítve, vagy összekötő csővezetékkel és keringtető szivattyúval kapcsolódnak egymáshoz. Elrendezésük szerint lehetnek fekvő, vagy állótest készülékek. A fenti különbségek mellett azonban megegyeznek abban hogy a hőcserélőben mindig külső hőbevitel hatására a keringő oldat-zagy keverék belső energiájának növelése, az elpárologtatóban pedig a telített oldat-zagy keverék kipárolgása megy végbe. Ennek eredményeként az elpárologtatóban a szabályozott folyadékfelszin szintjén mindig telített sóoldat, ill. a telített sóoldattal egyensúlyt tartó sókristály, és a telítés hőmérsékletéhez tartozó nyomású oldószer, gőz van jelen. (A sókristályt tartalmazó telített oldatot a szakirodalomban .zagy’-nak nevezik.) Az elpárologtató készülék alján - általában kúpos edényfenékben - gyűlik össze a kipárolgott oldat-zagy keverék, amely egy ejtócsövön és szivattyún keresztül jut a hőcserélöhöz. Ennek eredményeként az oldatsó-zagy keverék csak a folyadék felszínén telített. A felszíntől távolodva a geodetikusán alacsonyabb telepített hőcserélő felé haladva az oldat egyre távolabb kerül a telített állapottól, minthogy hőmérséklete változatlan, ugyanakkor nyomása nő. Ilyen telített, utóhűit állapotban kerül az oldat a hőcserélőbe, ahol a korábban elmondottak szerint külső hőbevitel hatására nő belső energiája. Az oldat melegítéssel azonban a hőcserélő kilépési pontjában a telítési állapotot csak megközelíteni lehet, mert ha azt elérnék, vagy túllépnék, akkor a kristályosodás már a hőcserélőben kezdődne meg. Ez azért veszélyes, mert a kristályosodás lerakódást okozna és ez a hőcserélő lerakódásához vezetne. A gyakorlatban bevált módszer, hogy a fűtés intenzitását úgy szabályozzák, hogy a hőcserélőből kilépő oldat hőmérséklete 2-3 °C értékkel alacsonyabb legyen, mint a kilépő keresztmetszetben uralkodó nyomáshoz tartozó telítési hőmérséklet. A hőcserélőből a majdnem telitett sókristályokat is tartalmazó oldat-zagy a geodétikusan felette elhelyezett kigőzölögtetőbe, elpárologtatóba áramlik, ahol kisebb nyomáson az oldat telitetté válik, kigőzölög. Az elpárologtatóban keletkezett gőz a készülék teteje felé áramlik, ahol a cseppleválasztó helyezkedik el. Az iránytörés elvén működő cseppleválasztó szűri ki a gőz által elragadott kisméretű oldatcseppeket, amiket az elpárologtatóba vezetnek vissza. A cseppmentesített oldószer-gőz az elpárologtató készülék tétjén távozik. A telitett oldat-zagy keverék a készülék alján gyűlik össze és újra az ejtócsövön keresztül kerül a hőcserélőbe, hogy ismételt hőközlés után az elpárologtatóban újra kigőzölöghessen. Ezáltal a körfolyamat bezárul, és ez ismétlődik újra meg újra. (Lásd például: Dr. Mucskai: .Kistályosítós' - Műszaki K. Bp. 1971-5. fejezet.) A kristályosító körhöz csatlakozik a pót-oldat bevezetése és a leiszapoló vezeték. A tápvezetéket általában a hőcserélő előtt szokás csatlakoztatni, míg a leiszapolás - azaz a sókristályok elvétele - az elpárologtató ejtöcsövébe van kötve. A fent elmondottak miatt az alábbi működésű elpárologtatók terjedtek el leginkább. Az elpárologtatóba a hőcserélőből érkező, kigőzölögtetendő, majnem telített oldat-zagy keveréket a készülék alsó harmadában az elpárologtató oldat szintje alatt vezetik be. Teszik ezt azért, hogy üzembiztosán akadályozzák meg a hőcserélőben a telített állapot elérését és a kigőzölgés, kristályosodás lejátszódását ugyanis a megfelelő magasságban tartott folyadékszint hidrosztatikai nyomása a hőcserélő kilépő pontján gyakorlatilag állandó nyomóst biztosit, ezáltal a fütőgőz nyomásának beállításával egyszerű szabályozással biztosítható, hogy az elgőzölgés és kristályképződés csak az elpárologtatóban menjen végbe. Ennek követelményei viszont az alábbiak: a kigőzölgés és az elpárologtató terében egész keresztmetszetben robbanásszerűen megy végbe, ezért hogy a keletkezett gőz csak kis sebességgel lépjen ki és ne okozzon nagy fröcskölést, cseppelragadást, az elpárologtató testet nagyra kell méretezni. Kellően nagyra méretezett elpárologtató készülékkel meg lehet takarítani a cseppelválasztó beépítését is. Ebben az esetben a készülék nagyon drága. Ha kisméretű elpárologtatót építenek jó hatásfokú cseppleválasztóval, akkor bár az elpárologtató olcsó, de a beruházási terheket növeli a cseppleválasztó költsége és további költségvonzatok is jelentkeznek. Egyrészt a cseppleválasztó nyomásesése miatt a kondenzátorba áramló gőz nyomása kisebb lesz mint a telített gőz nyomása, ezért a kondenzátort nagyobbra kell méretezni, vagy azonos kondenzátor esetén a hűtőrendszert kell másként kialakítani, ami . többletberuházást és többlet-üzemköltséget jelent. A termálvízből történő gyógysó termelésekor egy további probléma is fellép. Annak érdekében ugyanis, hogy a gyógysó minden 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
