выпарные установки плёночного типа. Выпарные установки плёночного типа. Цель работы ознакомление с устройством и принципом работы выпарных установок плёночного типа. Задачи
 Скачать 0.53 Mb.
|
|
Выпарные аппараты плёночного типа Работу выполнил студент группы 2Д7В Бобу Анатолий Томск — 2020 Цели и задачи: Цель работы — ознакомление с устройством и принципом работы выпарных установок плёночного типа. Задачи: 1. Найти подробные схемы типовых выпарных аппаратов плёночного типа, используя интернет-источники и учебную литературу. 2. Определить главные достоинства и недостатки использования выпарных установок данного типа. 3. Найти два патента выпарных аппаратов плёночного типа, сформулировать преимущества их эксплуатации. Принципиальное отличие этих аппаратов от аппаратов с естественной циркуляцией состоит в том, что выпаривание в них происходит при однократном прохождении выпариваемого раствора по трубам нагревательной камеры. Таким образом, выпаривание осуществляется без циркуляции раствора. Кроме того, раствор выпаривается, перемещаясь. В центральной части труб вдоль их оси движется вторичный пар. Это приводит к резкому снижению температурных потерь, обусловленных гидростатической депрессией. Выпарная установка пленочного типа ВИГАНД 6 Аппарат с поднимающейся пленкой состоит из нагревательной камеры 1, представляющей собой пучок труб небольшого диаметра (15–25 мм) длиной 7 – 9 м, и сепаратора 2. Раствор на выпаривание поступает снизу в трубы нагревательной камеры, межтрубное пространство которой обогревается греющим паром. На уровне, соответствующем обычно 20—25% высоты труб, наступает интенсивное кипение. Пузырьки вторичного пара сливаются, и пар, быстро поднимаясь по трубам, за счет поверхностного трения увлекает за собой раствор. При этом жидкость перемещается в виде пленки, «всползающей» по внутренней поверхности труб, и выпаривание происходит в тонком слое. Вторичный пар, выходящий из труб, содержит капли жидкости, которые отделяются от пара с помощью отбойника 3 и центробежного брызгоуловителя 4. В брызгоуловитель влажный пар поступает тангенциально и приобретает вращательное движение. Под действием центробежной силы капли жидкости отбрасываются к периферии, жидкость стекает вниз, а пар удаляется сверху из аппарата. Выпарной прямоточный аппарат с поднимающейся пленкой Прямоточные выпарные аппараты ближе к аппаратам идеального вытеснения, в то время как аппараты с многократной циркуляцией приближаются к аппаратам идеального смешения. Вместе с тем в прямоточных аппаратах раствор проходит по кипятильным трубкам однократно. Поэтому время пребывания его мало и аккумулирующая способность этих аппаратов низка, что важно при выпаривании термически нестойких веществ. Прямоточные аппараты чувствительны к изменению режима работы и требуют для эффективного выпаривания поддерживания некоторого оптимального «кажущегося» уровня раствора в кипятильных трубах. Кроме того, для вертикальных прямоточных аппаратов необходимы высокие производственные помещения. Область применения аппаратов с поднимающейся пленкой – выпаривание маловязких растворов, в том числе пенящихся и чувствительных к высоким температурам. Эти аппараты не рекомендуются для выпаривания кристаллизующихся растворов ввиду возможности забивания труб кристаллами. При выпаривании вязких, густых растворов работа аппаратов с поднимающейся пленкой ухудшается из-за значительной неравномерности «всползающей» пленки. В этом случае более целесообразно использовать аппараты с падающей пленкой, которые отличаются от аппарата с поднимающейся плёнкой тем, что исходный раствор подается сверху и стекает в виде пленки под действием силы тяжести по трубам, а вторичный пар поступает в сепаратор, расположенный ниже нагревательной камеры. При стекании пленки сводится к минимуму опасность нарушения сплошности пленки и обнажения некоторой части поверхности нагрева. Для кристаллизующихся растворов такие аппараты также непригодны. Достоинства выпарных аппаратов плёночного типа: • Практическое отсутствие перепадов давления по высоте аппарата, что способствует отсутствию в аппаратах данного типа гидростатической депрессии; • Малый объём жидкости в аппарате, благодаря чему уменьшается время пребывания жидкости в аппарате по сравнению со временем пребывания продукта в выпарных аппаратах объёмного заполнения; • Плёночные аппараты обладают высоким коэффициентом теплопередачи. Недостатки выпарных аппаратов плёночного типа: • Быстрое зарастание греющих трубок осадком соды; • Трудность очистки длинных труб; • Сложность регулирования процесса при колебаниях греющего пара и начальной концентрации раствора; • Для размещения плёночных аппаратов необходимо строить производственные здания большой высоты. Патент RU 2 354 429 C1 «Плёночный выпарной аппарат с восходящей плёнкой» Аппарат содержит вертикальный цилиндрический корпус, снабженный греющей камерой и камерами для ввода суспензии и вывода концентрированного раствора, конденсата вторичного пара. Камера для вывода конденсата вторичного пара снабжена штуцером для ввода компримированного газа, а на нижние торцы патрубков для отвода конденсата вторичного пара, размещенных по длине цилиндрических труб с зазором относительно друг друга, герметично установлены сливные патрубки, снабженные гидрозатвором. В верхней части патрубков для отвода конденсата на их боковой поверхности размещены устройства, обеспечивающие вращательно- поступательное движение паро(газо)-жидкостной смеси, а на крышке аппарата размещен штуцер для вывода газа. Все это позволяет организовать восходящее пленочное течение не вторичным потоком пара, а потоком газа, вводимого в камеру для вывода конденсата, и тем самым позволяет обеспечить пленочное течение по всей длине цилиндрических труб, что увеличивает теплопередачу, а следовательно, производительность аппарата по выпариваемой влаге. Формула изобретения Пленочный выпарной аппарат с восходящей пленкой, состоящий из вертикального цилиндрического корпуса с крышкой и днищем, снабженного технологическими штуцерами, греющей камерой и камерами для ввода суспензии и вывода концентрированного раствора, конденсата вторичного пара, трубопроводов для ввода и вывода хладагента, цилиндрических и внутренних труб, патрубков для отвода конденсата вторичного пара, с образованием зазора относительно поверхности цилиндрических и внутренних труб, отличающийся тем, что камера для вывода конденсата вторичного пара снабжена штуцером для ввода компримированного газа, а на нижние торцы патрубков для отвода конденсата вторичного пара, размещенных по длине цилиндрических труб с зазором относительно друг друга, герметично установлены сливные патрубки, снабженные гидрозатвором, причем в верхней части патрубков для отвода конденсата на их боковой поверхности размещены устройства, обеспечивающие вращательно- поступательное движение паро(газо)-жидкостной смеси, а на крышке аппарата выполнен штуцер для вывода газа. Патент RU 2 354 429 C1 «Плёночный выпарной аппарат с восходящей плёнкой» Использование заявляемого пленочного выпарного аппарата с восходящей пленкой позволяет увеличить производительность аппарата и уменьшить полезную разность температур, что снижает капитальные и текущие затраты, а следовательно, и себестоимость выпускаемого продукта. Патент RU 2 424 031 C1 «Плёночный выпарной аппарат со стекающей плёнкой» Пленочный выпарной аппарат включает цилиндрический корпус, греющую камеру, камеру для ввода суспензии, камеру для вывода концентрированного раствора, камеру конденсата вторичного пара, цилиндрические и внутренние трубы, между которыми установлена обечайка, снабженная устройствами для обеспечения вращательного движения потоку вторичного пара. Между цилиндрической трубой и обечайкой установлена цилиндрическая вставка с перфорированной стенкой. Обечайка размещена на всю длину цилиндрических труб. Устройства, обеспечивающие вращательное движение потоку вторичного пара, снабжены полостью для сбора капель раствора и каналами для их отвода. Верхние концы внутренних труб герметично установлены в камерах для хладагента, а нижние концы пропущены через днище аппарата. Технический результат: устранение разрушения газожидкостного слоя, интенсивное перемешивание раствора и испарение, предотвращение смешивания капель с конденсатом вторичного пара, увеличение коэффициента теплоотдачи. Формула изобретения 1. Пленочный выпарной аппарат со стекающей пленкой, состоящий из вертикального цилиндрического корпуса с крышкой и днищем, снабженного технологическими штуцерами, греющей камерой и камерами для ввода суспензии и вывода концентрированного раствора, конденсата вторичного пара, трубопроводов для ввода и вывода хладагента, патрубков для отвода конденсата вторичного пара, цилиндрических и внутренних труб, между которыми с зазором относительно их поверхности установлена обечайка, снабженная устройствами для обеспечения вращательного движения потоку вторичного пара, выполненными из цилиндрических втулок с тангенциальными щелями, закрытыми направляющими шайбами, отличающийся тем, что между цилиндрической трубой и обечайкой установлена цилиндрическая вставка с перфорированной стенкой. 2. Пленочный выпарной аппарат со стекающей пленкой, отличающийся тем, что между обечайкой и внутренними трубами коаксиально установлена хотя бы одна дополнительная обечайка, снабженная устройствами для обеспечения вращательного движения потоку вторичного пара. Патент RU 2 424 031 C1 «Плёночный выпарной аппарат со стекающей плёнкой» Использование заявляемого пленочного выпарного аппарата со стекающей пленкой позволяет увеличить производительность аппарата, что снижает капитальные и текущие затраты, а следовательно, и себестоимость выпускаемого продукта. Вывод: Таким образом, в результате выполнения исследовательской работы ознакомились с конструкцией и принципом работы выпарных аппаратов плёночного типа, сформулировали основные достоинства и недостатки их эксплуатации, а также рассмотрели два патента выпарных установок плёночного типа. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ! Список источников: 1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: ООО ТИД "Альянс", 2009. — 753 с. 2. Новый справочник химика и технолога. Процессы и аппараты химических технологий. Ч. П. — СПб.: НПО «Профессионал», 2006. — 916 с. 3. Патент [Электронный ресурс] : выпарной аппарат. URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU2354429C1_20090510 4. Патент [Электронный ресурс] : выпарной аппарат. URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU2424031C1_20110720 |