Aparato y método para purificar un líquido.

Un método para purificar un líquido, que comprende:

en un circuito de recirculación (1) la recirculación de líquido a través de un ciclón (3;

103; 203.1, 203.2, 203.3, 203.4, 203.5), en donde una porción del líquido se evapora y se descarga a través de una salida de vapor (15; 115; 215) que se extiende a través de una pared superior (14) del ciclón (3; 103; 203.1, 203.2, 203.3, 203.4, 203.5) y otra porción del líquido se descarga a través de una salida de líquido (22) en un extremo inferior (23; 123; 223) del ciclón (3; 103; 203.1, 203.2, 203.3, 203.4, 203.5);

lo que comprime el líquido descargado evaporado,

lo que provoca que una parte del líquido descargado evaporado se condense; y

lo que provoca que el calor liberado en la condensación se transfiera al líquido que se recircula en el circuito de recirculación (1);

caracterizado porque el líquido se introduce en el ciclón (3; 103; 203.1, 203.2, 203.3, 203.4, 203.5) en forma de un chorro (18; 118) que tiene una componente direccional tangencial con respecto a una porción de una superficie interior (16; 116; 216) de una pared circunferencial (17) del ciclón (3; 103; 203.1, 203.2, 203.3, 203.4, 203.5) que se sitúa más cercano a la entrada de líquido (9; 109; 209); el chorro entregado es un chorro plano (18; 118) con una sección transversal (21) que en una dirección paralela a una generatriz más cercana (19) de la superficie interior (16; 116; 216) de la pared circunferencial (17) del ciclón (3; 103; 203.1, 203.2, 203.3, 203.4, 203.5) tiene una dimensión mayor que en una dirección perpendicular a esta,

la velocidad, ubicación, orientación y forma del chorro entregado (18; 118) son tales que entra en contacto con la superficie interior (16; 116; 216) de la pared circunferencial (17) del ciclón (3; 103; 203.1, 203.2 , 203.3, 203.4, 203.5), sin que se produzca formación de gotas en el chorro (18; 118);

la temperatura del líquido en el chorro (18; 118) y la presión en el ciclón (3; 103; 203.1, 203.2, 203.3, 203.4, 203.5) son tales que en el líquido no se produce ebullición; y

el líquido fluye en una línea helicoidal sobre una superficie interior (16; 116; 216) de una pared circunferencial (17) del ciclón (3; 103; 203,1, 203,2, 203,3, 203,4, 203,5).

Aparato y método para purificar un líquido Campo y antecedentes de la invención La invención se refiere a un método para purificar un líquido por evaporación y con la compresión del vapor.

Es muy bien conocido eliminar las sustancias de un líquido de partida suministrado al permitir que el líquido se evapore y permitir que el líquido se condense sin que los componentes se separen del líquido de partida y recogerlo. La evaporación puede promoverse por el calentamiento del líquido. El líquido no evaporado puede descargarse o recircularse. Esta última es generalmente atractiva en procesos en los que el líquido de partida no puede drenarse simplemente y se evapora hasta un volumen limitado en el que los componentes no deseados se producen en una concentración relativamente alta. Si el líquido después de la evaporación es más caliente que la temperatura inicial antes del calentamiento del líquido que se suministra, la recirculación permite además una utilización del resto del calor que se suministró al líquido, que queda después de la evaporación.

Al comprimir el vapor capturado, este se calienta y el punto de rocío del aire y el vapor incluido en este se desplaza a una temperatura más alta. A continuación al pasar el aire con vapor ajustado a una presión aumentada a través de un intercambiador de calor a través del cual se pasa también el líquido recirculado, separado del aire y el vapor, se crea un flujo de calor al líquido recirculado. Esto es particularmente eficaz para la recuperación de la energía introducida con la compresión, porque una gran parte del vapor se condensa en el intercambiador de calor, de esta manera se libera calor con el que se calienta el líquido de recirculación. Opcionalmente, en una segunda etapa, el calor residual puede transferirse al líquido suministrado, de modo que se precalienta antes de suministrarse al circuito de recirculación.

La evaporación del líquido puede tener lugar, por ejemplo, en el intercambiador de calor, que es simple y favorable a la eficiencia, debido a que la acción de enfriamiento de la evaporación contribuye al flujo de calor a través del intercambiador de calor.

Una desventaja de la evaporación en el intercambiador de calor es que se forman aerosoles de evaporación por encima que se arrastran al capturar el vapor. Existen componentes del líquido de partida contenidos en los aerosoles que deben separarse en la purificación del líquido. Esto significa que la purificación del líquido se detiene en un nivel incompleto. Por otra parte, tales impurezas arrastradas implican la contaminación y por lo tanto la disminución del rendimiento del intercambiador de calor.

Una mejora se puede lograr cuando para una separación efectiva del líquido y el vapor la evaporación se hace en un ciclón. El líquido se inyecta entonces en un ciclón, dentro del cual una porción del líquido se evapora. A partir de la especificación de la patente de Estados Unidos 6, 365, 005, de la que se conoce un método de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, se conoce del modo de accionamiento de giro del líquido en el ciclón mediante la introducción de líquido suministrado tangencialmente por debajo del nivel de líquido en el ciclón. Para lograr una alta eficiencia y una alta capacidad de producción, sin embargo, se desea una evaporación intensiva. Una evaporación intensiva en el ciclón se detecta que implica todavía una magnitud no deseada de contaminación del líquido que se evapora y condensa.

Resumen de la invención 45 Un objetivo de la invención es ofrecer una solución a los problemas de un contenido demasiado alto de impurezas en el líquido purificado y la contaminación del intercambiador de calor si el líquido a purificar se hace evaporar en el ciclón con alta intensidad.

Este objetivo se consigue mediante la proporción de un método de acuerdo con la reivindicación 1.

Al asegurar que el chorro entregado es plano y tiene una sección transversal que en una dirección paralela a una generatriz más cercana de la superficie interior de la pared circunferencial del ciclón tiene una dimensión mayor que en una dirección perpendicular a esta y/o la velocidad, ubicación, orientación y forma del chorro entregado son tales que el 55 chorro entregado entra en contacto con la superficie interior de la pared circunferencial del ciclón sin la formación de gotas que se producen en el chorro, se evita la posibilidad de que las gotas finas se liberen y estas gotas o, después de la evaporación del líquido de las gotas, los componentes a separar del líquido que están presentes en las gotas, pueden arrastrarse con el vapor fuera del ciclón.

Tanto la configuración plana del chorro, como el líquido que fluye a lo largo de una línea helicoidal sobre la superficie interna de la pared circunferencial permiten entonces una evaporación intensiva del líquido, en la que el líquido tiene una superficie relativamente grande expuesta al aire. La acción de enfriamiento de la evaporación intensiva, además, asegura que se eviten fenómenos de ebullición, como resultado de una caída de presión en el líquido caliente a la salida de la entrada. Por consiguiente, el líquido puede salir desde la entrada a una presión relativamente baja y/o con una 65 temperatura relativamente alta.

Modalidades particulares de la invención se exponen en las reivindicaciones dependientes.

Estos y otros aspectos, así como efectos y detalles relacionados con la invención se describen a continuación, con referencia a los dibujos que se acompañan.

Breve descripción de las figuras La Fig. 1 es una representación técnica de proceso de un ejemplo de un aparato para realizar un método de acuerdo con la invención; La Fig. 2 es una vista en planta superior en sección transversal de un primer ejemplo de un ciclón de un aparato para realizar un método de acuerdo con la invención cerca de un extremo superior de este; La Fig. 3 es una vista en corte en perspectiva del ciclón de acuerdo a la Fig. 2; La Fig. 4 es una vista en alzado en sección transversal a lo largo de la línea IV-IV de la Fig. 2 de una porción de un ciclón; La Fig. 5 es una vista en alzado lateral en sección de un segundo ejemplo de un ciclón de un aparato para realizar un método de acuerdo con la invención; La Fig. 6 es un alzado lateral de un ejemplo de un ensamble de ciclón múltiple de un aparato para realizar un método de acuerdo con la invención; La Fig. 7 es una vista frontal del ensamble de ciclón múltiple de acuerdo con la Fig. 6; y La Fig. 8 es una vista en alzado lateral en sección transversal a lo largo de la línea VIII-VIII en la Fig. 7.

Descripción detallada En las Figs. 1-4 se muestra un ejemplo de un aparato para realizar un método de acuerdo con la invención para la purificación de un líquido.

El aparato tiene un circuito de recirculación 1 en el que se incluye una bomba 4. Para dejar que el líquido se purifique en el circuito de recirculación 1, este se equipa con una entrada de líquido 7. Para drenar el residuo desde el circuito de recirculación 1, se proporciona una salida de drenaje de residuo 8. Por la vía de la salida de drenaje de residuo 8, el líquido puede drenarse desde el circuito de recirculación 1, por ejemplo, cuando la concentración en el circuito de recirculación 1 de las sustancias que han de separarse del líquido de partida se vuelve demasiado alta o cuando se debe hacer un cambio para la purificación de líquidos que tienen una composición diferente. Una salida de vapor 15 del circuito de recirculación 1 sirve para permitir que el líquido que se evapora escape del circuito de recirculación 1.

En la dirección de circulación (flecha 25) el circuito de recirculación 1 corre desde la bomba 4 a través del intercambiador de calor 2 y a través del ciclón 3.

Para el suministro de líquido, un canal de suministro 10 se conecta al circuito de recirculación 1 por vía de la entrada de líquido 7. El canal de suministro 10 se extiende desde un depósito 11 en el que el líquido se contiene en el que aparecen uno o más componentes de los cuales el líquido se va a purificar.

Para llevar fuera el vapor, un canal de descarga 6 se conecta al circuito de recirculación 1 a través de la salida de vapor 15. En el canal de descarga 6 se incluye un compresor 5 para la generación de un exceso de presión en una porción del canal de descarga 6 corriente abajo del compresor 5. El canal de descarga incluye una restricción 28 corriente abajo del intercambiador de calor 2, de modo que un exceso de presión puede construirse en al menos una parte del canal de descarga 6 en el que se sitúa el intercambiador de calor 2. En funcionamiento, el compresor 5 comprime... [Seguir leyendo]

Reivindicaciones

1. Un método para purificar un líquido, que comprende:

en un circuito de recirculación (1) la recirculación de líquido a través de un ciclón (3; 103; 203.1, 203.2, 203.3, 203.4, 203.5) , en donde una porción del líquido se evapora y se descarga a través de una salida de vapor (15; 115; 215) que se extiende a través de una pared superior (14) del ciclón (3; 103; 203.1, 203.2, 203.3, 203.4, 203.5) y otra porción del líquido se descarga a través de una salida de líquido (22) en un extremo inferior (23; 123; 223) del ciclón (3; 103; 203.1, 203.2, 203.3, 203.4, 203.5) ; lo que comprime el líquido descargado evaporado, lo que provoca que una parte del líquido descargado evaporado se condense; y lo que provoca que el calor liberado en la condensación se transfiera al líquido que se recircula en el circuito de recirculación (1) ; caracterizado porque el líquido se introduce en el ciclón (3; 103; 203.1, 203.2, 203.3, 203.4, 203.5) en forma de un chorro (18; 118) que tiene una componente direccional tangencial con respecto a una porción de una superficie interior (16; 116; 216) de una pared circunferencial (17) del ciclón (3; 103; 203.1, 203.2, 203.3, 203.4, 203.5) que se sitúa más cercano a la entrada de líquido (9; 109; 209) ; el chorro entregado es un chorro plano (18; 118) con una sección transversal (21) que en una dirección paralela a una generatriz más cercana (19) de la superficie interior (16; 116; 216) de la pared circunferencial (17) del ciclón (3; 103; 203.1, 203.2, 203.3, 203.4, 203.5) tiene una dimensión mayor que en una dirección perpendicular a esta, la velocidad, ubicación, orientación y forma del chorro entregado (18; 118) son tales que entra en contacto con la superficie interior (16; 116; 216) de la pared circunferencial (17) del ciclón (3; 103; 203.1, 203.2 , 203.3, 203.4, 203.5) , sin que se produzca formación de gotas en el chorro (18; 118) ; la temperatura del líquido en el chorro (18; 118) y la presión en el ciclón (3; 103; 203.1, 203.2, 203.3, 203.4, 203.5) son tales que en el líquido no se produce ebullición; y el líquido fluye en una línea helicoidal sobre una superficie interior (16; 116; 216) de una pared circunferencial (17) del ciclón (3; 103; 203, 1, 203, 2, 203, 3, 203, 4, 203, 5) .

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la sección transversal (21) del chorro entregado (18; 118) tiene una mayor dimensión que es al menos tres veces tan grande como la dimensión más pequeña.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el chorro (18; 118) donde entra en contacto con la superficie interior (16) de la pared circunferencial (17) del ciclón (3; 103; 203.1, 203.2, 203.3, 203.4, 203.5) se desvía sin salpicar para formar una corriente de líquido (24) que fluye a lo largo de una línea helicoidal sobre la superficie interna (16) de la pared circunferencial (17) del ciclón (3; 103; 203, 1, 203, 2, 203, 3, 203, 4, 203, 5) .

4. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el chorro (18; 118) , desde la entrada (9; 109) , tiene una dimensión más grande creciente transversal a la dirección longitudinal de este.

5. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el chorro (118) se extiende a lo largo de un lado exterior del canal de descarga de vapor (115) , del cual una entrada (131) se sitúa más baja que la entrada (109) del ciclón (103) .

6. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el chorro (118) corriente arriba de un punto (137) donde entra en contacto con la pared interior (116) del ciclón (103) se extiende por encima y a lo largo de una pantalla (141) .

7. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el chorro (118) entra en contacto con la pared interior (116) del ciclón (103) en un punto (137) que se sitúa más alto que una abertura de entrada orientada hacia abajo (131) del canal de descarga de vapor (115) .