200284. lajstromszámú szabadalom • Elpárologtató berendezés termálvízből nyert kristály, oldat és gőz tartalmú három fázisú közeg kigőzölögtetésére, szeparálására
3 HU 200284 B 4 - a termálvízben jelenlévő - hatóanyagot tartalmazza, azaz különleges lúgozás nélküli kristályosítást kell alkalmazni. Ez azt jelenti, hogy a kristályosítóból mindig csak szilárd halmazállapotú, adott végnedvességű sókristély vehető el, anyalúgot az odatból elengedni nem lehet, hanem azt mindig vissza kell vezetni a kristályosítóba. Ennek eredményeként a sótermelésben szokásos 20-40-szeres besűrítés helyett 150-200-szoros besűrítési arány adódik, minek következtében a nehezen kristályosodó ,összetevők az oldatban rendkívüli módon feldúsulnak. Ez a feldúsulás az oldat fizikai jellemzőit (belső súrlódás, felületi feszültség stb.) alapvetően megváltoztatja ezért itt olyan jelenségek is fellépnek, ami a szokásos sótermelő technológiákban nem jelentkeznek. Ilyen pl. a habzés, amelyet sóüzemekkel kapcsolatosan a szakirodalom még csak meg sem említ. Az elterjedt elpárologtatóknak az a megoldása, hogy besűrítendő oldatot a folyadékszint alá vezetik be, rendkívül hátrányos a habzás szempontjából. A folyadéktérfogatban keletkező gőz ugyanis segíti a hab keletkezését, gyakorlatilag felveri azt. Az oldat bevezetésének iránya általában kétféle: tangenciális (lásd pl. Escher-Wyss, vagy Linde készülékei) vagy radiális (lásd pl. HPD készülékek). Összefoglalva: sótermelő berendezések kristályosítóiban alkalmazott kigőzölögtető készülékekben a telített. oldat sókristály-zagyot a telítési nyomásnál kisebb nyomású térben kigőzölögtetik, majd a sókristályokat, telitett oldatot és az oldószer gőzt különválasztják és azokat külön-külön elvezetik. A fenti folyamatot megvalósító készülékek különböző telepítésűek, de közös hátrányuk, hogy vagy rendkívül nagy méretűek, sok folyadékot ragadnak magukkal, vagy a belőlük kinyert gőz nyomása jelentősen alacsonyabb a telítési nyomásnál. Célunk a fent említett hátrányok kiküszöbölése, amelyet a találmány szerinti berendezéssel biztosítunk. A találmány szerinti berendezés újdonsága abban van, hogy az előtte levő hőcserélőben az elgőzölgést nem geodetikusán meghatározott hidrosztatikai nyomással, harnen alkalmasan méretezett szűkülő keresztmetszet fojtó hatáséval érjük el. A szűkülő toldatot egy bővülő szakasz követi, amely a nyomásesés közben felszabaduló energiát úgy alakítja át, hogy a nyomási energiacsökkenést a fázisok felgyorsítására fordítja, azaz sebességi energiát nyer majd ezt a sebességi energiát a fázisok szétválasztására használja fel görbült alakú kényszerpályán történő áramlás segítségével. A görbült kényszerpá“ lyán történő rendezett áramlás eredményeként az elpárologtató szintje fölötti bevezetéssel megoldható a szilárd, a cseppfolyós és a gőznemű fázis szétválasztása, majd az egymástól elkülönült ill. megfelelően párosított fázisáramok kezelése. Ennek megfelelően a 4 találmány szerinti kigőzölögtető berendezésbe ha folyadék és szilárd fázist tartalmazó, közel telített állapotú közegáram érkezik, a berendezés biztosítja, hogy ez a vegyes közegáram a berendezés egy meghatározott pontjáig együtt maradjon, azaz hogy új gázis-góz ne keletkezzen. Majd ezt követi a berendezésnek olyan szakasza, ahol görbült tengelyű fúvókákbán a közeg expandáltatésa megy végbe, azaz megjelenik a gőz-fázis. A görbült áramlás eredményeként a fázisok egymástól szétválasztódnak. A berendezés harmadik része az előzőhöz hasonló, de rá merőleges tengelyű ívelt pályaszakasz, ahol a szilárd folyadékfázis leválasztása megtörténik. Ez a szilárd folyadékfézis a készülék alján lévő oldat-zagy gyűjtő térbe kerül, a gőz pedig centrifugálás cseppleválasztást követően felül lép ki a készülékből. A találmány szerinti berendezés előnye, hogy az ismert és azonos műszaki feladatot ellátó berendezéshez képest súlya és költsége kb. annak fele és a kipárolgó gőz minősége oldattartalma legalább azonos vagy jobb /kisebb oldattartalmú/ a hagyományos megoldásénál. A találmány szerinti berendezésnek többféle készülék kialakítása is lehetséges. Egy példakénti kiviteli alakot rajz alapján ismertetünk részletesebben. Az 1. ábra a találmány szerinti berendezésnek kiviteli alakját szemlélteti oldalnézetben, a 2. ábra pedig metszetben. A készülék csatlakozásánál belépő folyadék-kristály-zagy egy vízszintes tengelyű 1 fúvókába kerül, aminek első szakasza a szűkülő szakasz. A szűkülés mértékét és a 2 legszűkebb keresztmetszetet úgy kell meghatározni, hogy a 2 legszűkebb keresztmetszetben vett sebességgel és a szűkítés ellenállási tényezőjével számolt dinamikus nyomásesés 1-1,5 °C telítési hőmérséklet változásának feleljen meg a kristályosítás hőmérsékletén. A szőkítési szög célszerűen 30° értékre vehető. Mint ahogy azt az áramlástanból ismerjük, ezután következik az ábrán max. 15° kúpszögű 3 bővülő szakasz. A 2 legszűkebb keresztmetszetben a telítési nyomásig expandál az oldat, minek hatására az oldat egy része elgőzölög, majd a telítési nyomástól a kívánt nyomásra történő expanzió közben az oldat kigőzölög. Miután az oldat oldott sóban telített, a kigőzölgés egyben sókristály keletkezését is jelenti. A kigőzölgés miatt az áramló közeg térfogata jelentősen megváltozik, ezért a fúvókának ez a 3 bővülő szakasza görbült tengelyű. Ezt a 3 bővülő szakaszt úgy kell méretezni, hogy a közeg nyomása a kívánt kigőzölgési nyomásra csökkenjen. A görbült tengely következtében a fázisok impulzusainak arányában a különböző fázisok különválnak. A 4 legkisebb görbületű pályát a kristály, az 5 középső pályát a folyadék, a 6 legnagyobb pályát a gőz foglalja el. Az egész 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
