KR800000333B1 - Concentration process by multistage multiple effect evaporator - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 본 발명에 의한 2단 2중 효용관계의 플로우씨이트를 나타낸 원리도1 is a principle diagram showing the flow sheet of the two-stage dual utility relationship according to the present invention
제2도는 5단 2중 효용관계의 일예의 플로우 씨이트, 매스바란스, 온도분포를 나타낸 것이다.2 shows a flow sheet, mass balance, and temperature distribution as an example of a five-stage dual utility relationship.
제3도는 4단 2중 효용관계와 단증발관계를 조합한 일예의 플로우 씨이트, 매스바란스, 온도분포를 나타낸 것이다.3 shows an example of a flow sheet, mass balance, and temperature distribution that combines a four-stage dual utility relationship and a short evaporation relationship.
본 발명은 개량된 다단 다중 효용관에 의한 농축방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for enrichment by an improved multistage multi-effect tube.
종래, 다단으로 분할된 증발관으로써는 다단 프랏슈관이 알려졌다. 다단 프랏슈관은 다량의 관액을 순환하고 관액의 현열(顯熱)만을 증발의 잠열(潛熱)로 전환하는 것이다. 따라서 각단(各段)의 각각에 가열기를 구비하지 않으므로 단사이의 관액 농도차이의 구별이 어렵고, 관액의 농축배율이 상승되지 않는다. 또 관액의 비점 상승이 크게 되면 열효율이 현저히 저하하고 실용화되지 못하는 것은 잘 알려졌다. 또 다른 다중효용관이 알려졌다. 다중 효용관에서는 제1효용관에서 발생한 증기의 증발의 잠열을 제2효용관의 증발의 잠열로 그대로 전환된다. 따라서 농축배율을 높이기 쉽다. 그러나 종래 공지의 다중효용관에서는 증기의 흐름에서 보면, 전체의 관은 직렬로 흐른다.In the past, a multi-stage pushsch tube is known as a multi-stage evaporation tube. The multi-stage frusc tube circulates a large amount of liquid and converts only the sensible heat of the liquid into the latent heat of evaporation. Therefore, since each heater is not provided in each stage, it is difficult to distinguish the pipe liquid concentration difference between stages, and the concentration magnification of the pipe liquid does not increase. In addition, it is well known that when the boiling point of the pipe solution increases, the thermal efficiency is significantly lowered and it is not practically used. Another multi utility tube is known. In the multiple utility pipe, the latent heat of evaporation of steam generated in the first utility pipe is converted into the latent heat of evaporation of the second utility pipe. Therefore, it is easy to raise the concentration magnification. However, in the conventionally known multi-utility tube, the whole tube flows in series as seen from the steam flow.
다중효용관계(多重劾用罐系)와 다단 프랏슈계의 병열설치하는 것도 알려졌다.It is also known to install a parallel utility between a multi-utility relationship and a multi-stage fraternity system.
즉, 다중효용관계의 제1관의 급액을 다단 프랏슈시스템에 의해 가열하는 것 등도 있다.In other words, the liquid supply of the first pipe of the multi-utility relationship is heated by a multi-stage flush system.
이외, 다단 프랏슈계를 다계열 설치하고 가열원에 대하여 다단프랏슈계를 직열 혹은 병열로 배치하고 각 계열마다 차례로 농축율을 높인 것 등이 알려졌다.In addition, it has been known that multi-stage frash systems are installed in multiple series, and the multi-stage flash systems are arranged in series or in parallel with respect to a heating source, and the concentration ratio is increased in sequence for each series.
그러나, 각단마다 가열기를 갖지 않기 때문에, 농축 배율은 높이기 어렵고 비점 상승이 큰 액을 취급할 때의 열효율의 큰 저하는 피하지 않을 수 없다.However, since each stage does not have a heater, it is difficult to increase the concentration magnification and a large decrease in thermal efficiency when handling a liquid with a large boiling point rise is inevitable.
본 발명은 각 효용마다 적어도 2단 이상으로 분할된 관군(罐群)으로 된 다중 효용관을 사용하고, 제1효용관군중 보다 고압의 증기압력을 갖는증기를 발생하는 단에 의하여 발생하는 증기로써, 제2효용관군중 보다 고온도의 관액을 갖는 단을 가열하는 것을 특징으로 하는 다단다중 효용관에 의한 농축방법을 제공한다.The present invention uses a multi-efficiency pipe consisting of a group of pipes divided into at least two stages for each utility, and is a steam generated by a stage generating steam having a higher pressure steam pressure than the first group of pipes. It provides a method for concentrating by a multi-stage multi-effect pipe, characterized in that for heating the stage having a tube liquid of higher temperature than the second group of utility pipes.
본 발명의 방법은 종래 공지의 것보다, 보다 고농도, 즉 보다높은 비점 상승을 갖는 액을 효과적으로 농축한다.The method of the present invention effectively concentrates a liquid having a higher concentration, that is, a higher boiling point, than that known in the art.
다음에 본 발명의 원리를 제1도에 따라 설명한다.Next, the principle of the present invention will be described with reference to FIG.
제1도에서는, 2단 2중 효용관에 대하여 설명하고 있으나, 다시 다단의 것과 다중의 것에 대하여도 같은 원리가 성립한다.In FIG. 1, the two-stage, double-utility pipe is explained, but the same principle holds for the multi-stage and the multi-stage.
제1효용관군은 격벽에 의하여 분할된 2단의 관(11) (12)로 된다.The first utility pipe group is composed of two stages of
제2효용관군은 격벽에 의하여 분할된 2단의 관(21) (22)로 된다.The second utility pipe group is composed of two stages of
각 단은 각각의 관액을 가열하는 가열기 (110) (120) (210) (22)을 갖는다.Each stage has
제1효용관의 열원라인(111) (121)는 증기에 있어서도 고온의 액체인 것도 좋다. 이 열원의 온도는 (111)
(1)은 급액라인, 각단의 관액은 각각의 관에서 차례로 증발 농축되고 라인 (112) (122) (212)를 거쳐 라인(3)으로 배액된다.Numeral 1 denotes a liquid supply line, and the pipe liquid of each stage is evaporated and concentrated in turn in each tube, and then drained to line 3 via
(11)에서 발생한 증기는 (220)의 가열기의 열원에 이용된다. (12)에서 발생한 증기는 (210)의 가열기의 열원에 이용된다. 즉 2중 효용적으로 작용한다. 농축한 드레인(drain)은 라인(2)로 배출된다.The steam generated in (11) is used for the heat source of the heater of (220). The steam generated in (12) is used for the heat source of the heater of (210). In other words, it acts as a dual effect. The concentrated drain is discharged to the line 2.
(21) 및 (22)에서 발생한 증기(213) 및 (223)은 냉각수에 의하여 냉각 응축된다.The
제1효용관 군이 2단으로 분할되기 때문에 (11)의 관액 농도는 (12)의 관액 농도 보다도 낮으므로서 비점 상승도 적다. 따라서 (11)에서 발생하는 증기 (221)의 증기 압력은 (12)에서 발생하는 증기(211)의 증기 압력보다도 높다.Since the first effective pipe group is divided into two stages, the pipe liquid concentration in (11) is lower than the pipe liquid concentration in (12), and the boiling point rise is also small. Therefore, the vapor pressure of the
따라서 제2효용관중보다 고온도의 관액을 갖는 단(22)의 관액을 보다 유효하게 가열한다.Therefore, the pipe | tube liquid of
이 효과는 종래 공지의 단순한 2중효용관계와 대비하면 아주 명확하다.This effect is very clear as compared with the simple double utility relationship known in the art.
종래 공지의 단순한 1중효용관계에 있어서, 급액 및 배액의 농도가 각각 제1도의 급액(1) 및 배액(3)의 농도가 동일하다면, 제1효용관의 관액종도는 (12)의 관액 농도와 같고, 제2효용관의 관액 농도는 (22)의 관액농도와 같게 된다.In the conventionally well-known simple single-use relationship, if the concentrations of the liquid supply and drainage are the same in the concentrations of the liquid supply 1 and the drainage 3 of FIG. 1, respectively, the tube length of the first utility pipe is the fluid concentration of (12). It is equal to, and the fluid concentration of the second utility pipe is equal to the fluid concentration of (22).
가열원의 온도가 같게 되면, 종래의 계(系)이었다면 제1효용관에서 발생하는 증기의 증기 압력은 (211)과 같다.When the temperature of the heating source is the same, the vapor pressure of the steam generated in the first utility pipe is equal to (211) if it is a conventional system.
냉각원의 온도가 같게되면, 종래의 계이었다면 제2효용관의 관액온도는 (22)와 같게 된다. 즉, 단순한 2중 효용관이라면 (211)에 상당하는 증기에서 (22)의 관액을 가열하여야 하기 때문에 비능율적이다.If the temperature of the cooling source is the same, if the conventional system, the pipe liquid temperature of the second utility pipe is equal to (22). That is, if it is a simple double utility pipe, it is inefficient because it needs to heat the pipe liquid of (22) in the steam equivalent to (211).
본 발명의 계에서는 각 효용관이 2단으로 분할되어 있기 때문에 다음과 같은 관계가 성립한다.In the system of the present invention, since each utility pipe is divided into two stages, the following relationship is established.
(11)의 관액농도＜(12)의 관액농도,Pipeline concentration of (11) <Pipeline concentration of (12),
그러므로, 가열원이 동일하다면, (221)의 증기 압력＞(211)의 증기 압력, 21의 관액농도＜(22)의 관액농도 그러므로, 냉각원이 동일하다면 (21)의 관액온도＜(22)의 관액온도.Therefore, if the heating source is the same, the steam pressure of (221)> the steam pressure of (211), the pipe liquid concentration of 21 (condensing liquid concentration), therefore, if the cooling source is the same, the pipe liquid temperature of (21) <(22) Tube temperature.
따라서, 본 발명에서는, 종래의 2중 효용관계에 비하여 가열기(220); (210)에서 보다 큰 유효 온도차를 취하는 것은 명확한 것이다.Therefore, in the present invention, the
바꾸어 말하면, 보다 적지 않은 전열면적에서 목적을 달성한다.In other words, a goal is achieved in a less heat transfer area.
혹은, 냉각원, 가열원의 온도가 동일하다면 보다 농후한 농도까지 농축한 관액을 라인(3)에서 얻게 된다.Alternatively, if the temperatures of the cooling source and the heating source are the same, the tube liquid concentrated to a richer concentration is obtained in the line (3).
본 발명의 플로우 씨이트의 특징은 제1도에서 명확한 바와 같이 관액은 전체의 단을 직열로 흐르지만 발생하는 증기는 전체의 단을 직열로 흐르지 않는다.The characteristics of the flow sheet of the present invention are clear in FIG. 1 as the pipe fluid flows through the entire stage in direct heat, but the generated steam does not flow through the entire stage in direct heat.
종래 공지의 다중효용관계이라면, 발생하는 증기는 전체의 단을 반드시 직열로 흐른다.In a conventionally known multi-utility relationship, the generated steam necessarily flows through the entire stage in direct heat.
종래 공지의 다단 프랏슈관 계이라면, 단수의 수는 단수로 분할되어 있으나 본 발명과 같이, 각 단 전체에 (11) (120) (210) (220)이 상당하는 가열기를 갖는 것을 필요조건으로 하지 않는다.In the conventionally known multi-stage push system, the number of stages is divided into stages, but as in the present invention, it is not a requirement that the stages (11), 120, 210, and 220 have a corresponding heater. .
제1도에서는 2단 2중 효용계에 대하여 원리를 설명하였으나, 보다 다단으로 분할하면 제1효용관 군중 제1단의 관액농도는 저하하고, 그것에 대하여 증발하는 증기의 압력이 높게되고, 따라서 최초의 관과 제2효용관 군의 최후의 관과의 온도차를 크게 가져오게 된다. 이 때문에, 전계(全系)의 전열 면적은 작게 된다. 혹은 보다 고농도의 액을 라인(3)에서 얻게 된다.In FIG. 1, the principle of the two-stage dual utility system is explained. However, if the system is divided into multiple stages, the pipe liquid concentration of the first stage crowded with the first stage decreases, and thus the pressure of vapor evaporated increases. The temperature difference between the tube of and the last tube of the 2nd utility pipe group brings a big difference. For this reason, the heat transfer area of the electric field becomes small. Alternatively, a higher concentration of liquid can be obtained in line 3.
제1도에서 발생증기(213) (223)을 이용한 다음에 제3효용관 군을 가열하면 본 발명의 효과를 유지하게 되고 다음에 열효율을 높이는 것은 명확하다.In FIG. 1, after using the generated
가열된(111) (121)은 증기에서도 액에서도 좋고 또, (111)과 (121)은 가열원이 직열로 연결되어도 병열로 연결되어도 좋다.The heated (111) and (121) may be either vapor or liquid, and the (111) and (121) may be connected in parallel or in parallel with the heating source.
가열원이 고온의 액의 현열에 의하여 부여되는 경우에는 열원의 온도 강하가 일반적으로 크기 때문에 다단으로 분할되어 있지 않아도 유효온도 차를 취하는 것이 어렵게 되는 것이 보통이다. 일반적으로, (11)의 관액온도＞(12)의 관액온도로써, (111) (121)은 직열로 연결하는 것이 열효율적으로 유리하다.When a heating source is given by sensible heat of a high temperature liquid, since the temperature drop of a heat source is generally large, it is common to make it difficult to take an effective temperature difference even if it is not divided into multiple stages. In general, it is advantageous that the pipe liquid temperature of (11)> pipe liquid temperature of (12), so that (111) and (121) are connected in series in a thermally efficient manner.
본 발명의 방법은 다단 프랏슈관, 다중효용관, 단증발관, 자기증기압측관 등과 조합하여도 실시할 수 있다.The method of the present invention can also be carried out in combination with a multi-stage push tube, a multi-utility tube, a single evaporation tube, a magnetic vapor pressure side tube and the like.
가열기(110) (120) (210) (220)등은 자연 순환에서도, 강제순환식에서도, 강하박막식에서도 좋다. 또, 관내에 내장하는 형식에 있어서도, 관외에 배열하는형식에 있어서도 좋다.The
관액으로서는 원리적으로는 어느 것도 좋으나 비점상승이 높은 농후한 액을 처리하는 때의 것이 단 사이에서의 비점 상승의 차가 크게 되므로써 본 발명의 효과가 현저하게 된다.In principle, any of the pipe liquids may be used. However, when the thick liquid having a high boiling point is treated, the difference in boiling point between the stages is increased, thereby making the effect of the present invention remarkable.
예를들면, 가성소다, 가성칼리, 사탕등의 수용액의 농축에 적합하다.For example, it is suitable for the concentration of aqueous solutions, such as caustic soda, caustic cauliflower, and candy.
(213) (223)등의 증기를 응축시키기 위한 냉각원으로서는 종래 공지의 것을 사용하여 바로메트릭 콘덴서, 서페이스 콘덴서등을 사용하여 냉각수등에 의하여 냉각시키면 좋다. (213) (223)등의 증기는 냉각원에 의하여 병열로 냉각시켜도 직열로 냉각시켜도 좋다.As the cooling source for condensing the vapors such as (213) and (223), a conventionally well-known one may be used and cooled by a coolant or the like using a barometric condenser, a surface condenser, or the like. Steam, such as (213) (223), may be cooled by parallel cooling by a cooling source, or may be cooled by direct heat.
본 발명을 다음의 실시예에 따라 상술하면 다음과 같다.The present invention is described in detail according to the following examples as follows.
[실시예 1]Example 1
제2도에 도시한 바와같은 플로우 씨이트에 의하여 5단 2중 효용관계에 의하여 18%(중량)의 농도에서 48%(중량) 농도까지 가성소다의 농축을 행하였다.By the flow sheet as shown in FIG. 2, caustic soda was concentrated from a concentration of 18% (weight) to a concentration of 48% (weight) by a five-stage dual utility relationship.
제1효용관군의 가열원으로서는 양이온 교환막에 의하여 양극실과 음극실로 분할된 식염의 전해조에 있어서, 음극실에서 생성하는 18%(중량)의 농도에서 90℃의 온도를 갖는 가성소다 수용액을 사용한다.As a heating source of the first group of effective pipes, an aqueous solution of caustic soda having a temperature of 90 ° C. at a concentration of 18% (weight) produced in the cathode chamber is used in the electrolytic cell of the salt divided into the anode chamber and the cathode chamber by the cation exchange membrane.
가열원으로서 사용한 후의 18%가성소다 수용액은 다공판 탑에서 음극액 탱크에 의하여 발생하는 수소가스의 흡수냉각에 사용된 후, 음극실탱크로 되돌아 와서 재차 음극실로 순환된다.The 18% caustic soda solution after use as a heating source is used for absorption cooling of hydrogen gas generated by the catholyte tank in the porous plate column, and then returns to the cathode chamber tank and is circulated again to the cathode chamber.
이리하여 18%가성소다 수용액을 열매체로서, 전해조에서 발생하는 열을 사용하여 가성소다의 농축을 행한다. 이때의 매스 바란스 및 온도 분포를 제2도에 나타내었다.Thus, the caustic soda is concentrated using the heat generated in the electrolytic cell as the heat medium using an aqueous 18% caustic soda solution. Mass balance and temperature distribution at this time are shown in FIG.
참고로 하기 위하여, 동일의 가열원과 냉각원을 사용하여 종래 공지의 단순한 2중 효용관계를 적용한 경우에 대하여 설명하면, 제1효용관의 관액 온도는 본 발명의 제1효용관의 제5단의 온도와 동일하게 되고 발생하는 증기의 포화 온도도 동일한 58.7℃로 된다. 이것에서 이미 제2효용관에서 48%까지 농축하는 것이 불가능한 것임을 명확하게 알았다.For reference, a case in which the conventionally known simple utility utility is applied using the same heating source and cooling source will be described. The liquid temperature of the first utility pipe is the fifth stage of the first utility pipe of the present invention. The temperature is the same as and the saturation temperature of the generated steam is the same 58.7 ℃. From this, it was clearly seen that it was impossible to concentrate up to 48% in the second utility tube.
따라서, 본 발명의 효과도 명확하다.Therefore, the effect of this invention is also clear.
또, 제2도에 있어서,In addition, in FIG.
(311)-(315)는 5단의 제1효용과군,(311)-(315) are the first group of 5 utility groups,
(321)-(325)는 5단의 제2효용관군,(321)-(325) are the second group of the second utility pipe,
(33)은 바로메트릭 콘덴서, (331)은 냉각수, (341)은 제2효용관군의 가열기에서 생성한 응축수, (34)는 음극액 탱크, (342)는 전해조의 음극실로 순환가성소다 수용액, (343)는 전해조에서 되돌아 온 18%(중량) 가성소다 수용액, (344)는 음극액 탱크에서 분리된 수소가스, (345)는 제1효용관군의 가열기의 열원에 사용된 90℃, 18%(중량)의 가성소다 수용액, (346)은 제1효용관군으로 급액된 가성소다 수용액, (35)는 다공판 탑이고 여기서 수소가스중의 수분이 80℃의 가성소다에 의하여 흡수냉각된다.Reference numeral 33 denotes a barometric condenser, 331 denotes cooling water, 341 denotes condensate produced by a heater of the second group of ducts, 34 denotes a catholyte tank, and 342 denotes an aqueous circulating caustic solution in a cathode chamber of an electrolytic cell. 343 is an aqueous 18% caustic soda solution returned from the electrolyzer, 344 is hydrogen gas separated from the catholyte tank, and 345 is 90 ° C., 18% used for the heat source of the heaters of the first group of ducts. A caustic soda solution of (weight), 346, a caustic soda solution supplied to the first group of effective tubes, 35 is a porous plate column, where water in hydrogen gas is absorbed and cooled by a caustic soda at 80 ° C.
[실시예 2]Example 2
제3도에 도시한 바와같은 플로우 씨이트에 의하여, 4단 2중 효용관계와 단증발관을 조합한 계에 의하여 25%(중량)에서 48%(중량)의 농도까지 가성소다의 농축을 행하였다.The flow sheet as shown in FIG. 3 concentrated the caustic soda to a concentration of 25% (weight) to 48% (weight) by a system combining a four-stage dual utility relationship and a short evaporation tube. .
제1효용관군의 가열원으로서는 양이온 교환막에 의하여 양극실과 음극실로 분할된 식염의 전해조에 있서서, 음극실에서 생성한 25%(중량)의 농도에서 90℃의 온도를 갖는 가성소다 수용액을 사용한다. 제1효용관군의 가열원으로서 사용한 후, 단증발관의 가열원으로서도 사용된 후 25%가성소다 수용액은 다공판 탑에서 음극액 탱크에서 발생하는 수소가스의 흡수 냉각에 사용된 후, 음극액 탱크로 되돌아와서 재차 음극실로 순환되고 전해조에서 발생한 열을 흡수하여 다시 90℃로 가열된다.As a heating source of the first group of effective pipes, an aqueous solution of caustic soda having a temperature of 90 ° C. at a concentration of 25% (weight) produced in the cathode chamber is used in an electrolytic cell of a salt divided into a cathode chamber and a cathode chamber by a cation exchange membrane. . After being used as a heating source for the first group of effective pipes, and also as a heating source for a single evaporation tube, a 25% caustic soda solution is used for absorption cooling of hydrogen gas generated in the catholyte tank in the perforated plate column and then into the catholyte tank. It returns to the cathode chamber again, absorbs the heat generated in the electrolytic cell, and heats it to 90 ° C.
이때의 매스 바란스 및 온도 분포를 제3도에 나타내었다.Mass balance and temperature distribution at this time are shown in FIG.
또, 제3도에 있어서,In addition, in FIG.
(411)-(414)는 4단 제1효용관군,(411)-(414) is the fourth stage first utility pipe group,
(421)-(424)는 4단 제2효용관군,(421)-(424) is the fourth stage second utility pipe group,
(43)은 바로메트릭 콘덴서, (431)은 냉각수, (44)는 음극액 탱크, (441)은 제2효용관군의 가열기에서 생성한 농축수, (442)는 전해조의 음극실로의 순환 가성소다 수용액, (443)은 전해조에서 되돌아온 25%(중량)가성소다 수용액, (444)는 음극액 탱크에서 분리된 수소가스, (445)는 제1효용관군의 가열기의 열원에 사용된 90℃, 25%(중량)의 가성소다 수용액, (446)은 제1효용관 군으로 급액된 가성소다 수용액, (45)는 다공판 탑이고, 여기에서 수소가스중의 수분이 76℃, 25%가성소다 수용액에서 흡수 냉각된다. (46)은 단증발관이고, 제1효용관 군의 가열에 사용된 후의 가성소다, (461)에 의하여 가열된다.
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|---|---|
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-
1977
- 1977-01-04 KR KR7700003A patent/KR800000333B1/en active
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