171214. lajstromszámú szabadalom • Eljárás illékony és kevésbé illékony komponenseket tartalmazó folyadékok kezelésére, főleg sós víz tisztítására

3 171214 4 felszíni víz, kútvíz vagy más hasonló víz, amelyre jellemző, hogy 100 ppm vagy ennél több oldott szilárd anyagot tartalmaz, az ún. brakkvíz (édesvízzel kevert tengervíz), amely kb. 10 000 ppm, a tengervíz, amely kb. 35 000 ppm és bármely más víz, amely kb. 75 000 ppm oldott szilárd anyagot tartalmaz. A sósvíz elnevezés még tágabb értelemben magába foglal minden szennyvizet vagy bármely más vizet, amely az oldhatóság határáig tartalmaz szilárd részeket, amely az elpárologtatott gőzök kondenzálásával tisztítható és amelyből iható vagy még nagyobb tisztasági fokú víz előállítható. A találmány szerinti javított vízkezelő eljárás nemcsak abból a szempontból értékes, hogy tisztított vizet szolgáltat, hanem az eljárással a szennyvizeket koncentráljuk is, s ezzel térfogatukat csökkentve a szennyvíz megsemmisítésének problémáját egyszerűsítjük és csökkentjük. Az 1. ábra szerinti elrendezés a víz tisztítására szolgál. Az ábrán a 10 rendszer magába foglalja a 12, lényegileg függőleges, belső elgőzölögtetésű oszlopot vagy kamrát, amely a 14 töltetet tartalmazza. Az ábrán látható a 16 külső kamra, amely a 12 kamrával koncentrikus elhelyezésű és azzal gyűrűs teret képez, ez a tér alkotja a 12 belső kamra körül a 18 kondenzáló kamrát. A sós víz a 22 bevezető nyíláson és a levegő a 24 gázvezetéken jut a rendszerbe kis nyomással, amit kompresszor biztosít (az ábrán nem látható). Mind a levegő, mind a víz a 12 kamrán lefelé halad, a víz a 14 tölteten leszálló film alakjában. A 26 vezetéken gőz jut a rendszerbe, ez a gőz melegíti a 12 kamra legalsó részeit. Amint a bevezetett víz és levegő a 12 kamrán iefelé halad, a melegítést úgy végezzük, hogy a sós vízből a folyadék elgőzölög a levegőbe, amely így nedves vagy vízgőzben dús lesz. Az el nem gőzölgött melegített 27 vízkoncentrátum a 12 kamra 28 fenekéről lecsepeg, a 31 medencében gyűlik össze és a vízkoncentrátum eltávolítására szolgáló 30 melegített lefolyón távozik. A vízgőzökben feldúsult levegő a 12 kamra 28 fenekéről távozik és a 12 és 16 kamra közötti 18 gyűrűs kondenzáló kamrán halad felfelé, ahogyan azt a 40 nyilak mutatják. Amint a gőzökben feldúsult levegő a 18 kondenzáló kamrában felfelé halad, a 12 kamra falával érintkezik és a kamra falán át hőcsere következik be. Ez a hő melegíti a gáz-folyadék közeget a 12 kamra hidegebb felső részeiben, s ennek következtében a 12 kamra külső falánál a gáz-gőz-keverék lehűl és kondenzálódik. A kondenzátum a falon lefelé halad és a 12 kamra feneke körül elhelyezkedő 32 medencében gyűlik össze. Ezt a vizet a 34 vezetéken távolítjuk el és mint tisztított vizet fogjuk fel. A 36 válaszfal a 12 kamra alsó része körül 38 másik gyűrűs teret képez. Ebben a 38 gyűrűs térben foglal helyet a kondenzátumot tartalmazó 32 medence. Ebbe a 38 gyűrűs térbe vezetjük be a 26 vezetéken a már említett gőzt, ami a 12 kamra legalsó részeinek hőt ad át és azokat erősen felmelegíti. Ez a hő és a vivőgáz-gőz keverékből származó hő biztosítja a 12 kamrában szükséges, lefelé növekvő hőmérsékletet. A 36 válaszfalnak még az a funkciója, hogy megakadályozza a 40 nyilakkal jelölt gáz-gőz keveréknek a 12 kamra legalsó részeivel történő érintkezését, és a keveréket ezek felett azokra a részekre irányítja, amelyeket jobban ér a 26 vezetéken bevezetett gőz. így a 36 válaszfal lehetővé teszi, hogy a gáz-gőz keverék elkerülje a kamra legalsó részeit és ezzel lényegileg a forró gőz és a hidegebb gáz-gőz keverék keveredését megakadályozza. Ez viszont lehetővé teszi, hogy a 26 vezetéken bejuttatott gőz a 12 kamra legalsó részét fűtse fel a gyakorlatilag legmagasabb hőmérsékletre és hogy a hidegebb gőz-gáz keverék a 12 kamra felsőbb részeit és az abban tartózkodó gáz-folyadék közeget melegítse. A 36 válaszfal előnyösen úgy van kiképezve, hogy a vivő 5 gáz-gőz keverék a kamra legalsó részeit elkerüli, ami megkönnyíti azt, hogy a szükséges, lefelé növekvő hőmérsékleti viszonyokat fenntartsuk. Kevésbé előnyös, ha a vivő gáz-gőz keverék a belépő gőzzel keveredik, mert a gradiens ugyan így is fenntartható, de az eljárás 10 nehezebben irányítható és a termelékenység csökken. Miután a gáz-gőz keverék fölfelé haladt a 12 kamra külső fala mentén a körgyűrű alakú 18 kondenzáló kamrán keresztül, abból a 43 nyíláson lép ki és átvezethetjük a 44 hőcserélőn, ahol a gázáramból a még maradék gő-15 zök legnagyobb része lecsapódik és a 46 vezetéken távozik. Kondenzátumot távolítunk még el a hőcserélőből a 48 kondenzátumfelfogó vezetéken is. A találmány szerinti eljárásnak az 1. ábra alapján történő kivitelezése szerint az is lehetséges, hogy kondenzálás a 16 külső 20 kamra belső fala mentén is végbemenjen. Ez a kondenzátum a 16 kamra belső falán halad lefelé és az 50 medencében gyűlik össze, amelyből mint egy további kondenzációs termék az 52 vezetéken távozik. Az 54 válaszfal az 50 medencét az el nem gőzölgött víz eltávolítására 25 szolgáló 31 medencétől elválasztja. A 16 kamra külső falát előnyösen hőszigeteléssel látjuk el, hogy a légkörbe jutó hőveszteséget a minimumra csökkentsük és a hatásfokotjavítsuk, ami viszont a külső falon történő kondenzálást csökkenti. 30 A fentiekben ismertetett rendszertípusban 0,45 kg betáplált gőzre számítva 22,5 kg kondenzátumot sikerült kitermelni. Ez a sós vizek tisztításához széles körben használatos konvencionális, többlépcsős egyensúlyi desztillációs rendszerek 3—20 : 1 kitermelési arányához 35 viszonyítva önmagában is igen versenyképes. A találmány szerinti javított rendszer előnye továbbá kis alapárra és egyszerűsége, ami a többlépcsős egyensúlyi desztillációs berendezéshez hasonlítva, a költségeket lényegesen csökkenti. Amint a későbbiekben látni fogjuk, a talál-40 mány szerinti javított rendszer kombinálható már meglevő konvencionális többlépcsős egyensúlyi rendszerekkel, ami minimális költséggel vagy tőkebefektetéssel lényegesenjobb hatásfokot eredményez. Ami a megfelelő betáplálandó folyadékot illeti 45 — amint azt már említettük — a javított találmány szerinti eljárás kiváltképpen alkalmas víz, így sós víz tisztítására, de más folyadékoknál is alkalmazható. Ezek közül némelyik folyadék-oldószer rendszer is lehet, amely oldott, nem illó anyagot, így oldott szilárd anyagot tar-50 talmaz. Ilyen oldószer-rendszer természetesen lehet tengervíz, brakkvíz, vagy sósvíz és számos vegyi vagy más szennyvíz. Tágabb értelemben a találmány vonatkozik minden olyan folyadékra, amelynek legalább egy része vagy törtrésze illékony. Víz vagy más oldószer-rendsze-55 rek esetében az összes oldószer illékonynak tekinthető. Ha azonban víz és alkohol keverékéről van szó, akkor az alkohol az illékonyabb folyadék, ami elgőzölögtethető, kondenzálható és kitermelhető, a javított eljárásnak megfelelően alkoholban dús terméket és vízben dús terméket 60 előállítva. A koncentrált víz természetesen mint hasznos termék elkülöníthető. A víz-alkohol, például víz-metanol rendszer kezelése során a tolyadékot levegővel vagy más gázzal vezetjük be és áramoltatjuk lefelé a 12 kamrán keresztül. A gáz metanolgőzöket vesz fel és a 12 kamra 65 külső fala mentén, a 18 kondenzáló kamrán halad felfelé, 2