Устройство выпарной установки

Выпариваниепроцесс концентрации нелетучих компонентов раствора путем частичного удаления раствора при кипении.

Выпарной аппарат с естественной циркуляцией, соосной греющей камерой, вынесенной зоной кипения и солеотделением (тип I) состоит из греющей камеры 1, сепаратора с трубой вскипания 2, циркуляционной трубы 3 и солеотделителя 4 (рис. 32). Греющая камера 1 представляет собой одноходовой кожухотрубчатый теплообменник, сепаратор — цилиндрический сосуд с верхним эллиптическим и нижним коническим днищами. Внутри сепаратора установлен первичный каплеотбойник, а в верхней части закреплен брызгоотде — литель.

Раствор, подлежащий упариванию, подается в аппарат через один из штуцеров III. Образовавшаяся при упаривании часть кристаллов осаждается в солеотделителе и выводится с упаренным раствором через нижний штуцер IV. Греющий пар I подается в межтрубное пространство греющей камеры.

Рис. 32. Выпарной аппарат с естественной циркуляцией, соосной греющей камерой

Выпарной аппарат с принудительной циркуляцией, соосной греющей камерой и солеотделением (тип III) состоит из греющей камеры 1, сепаратора 2 с трубой вскипания, отбойником 3 и брызгоотделителем, циркуляционного насоса 4, циркуляционной трубы 5 и солесборника 6 (рис. 33). Конструкция греющей камеры 1 аналогична конструкции этого узла.

Рис. 33. Выпарной аппарат с принудительной циркуляцией, соосной греющей камерой

К верхней трубной решетке греющей камеры присоединена труба вскипания, над которой расположен отбойник 3. Кипение раствора в аппарате происходит непосредственно в трубе вскипания, установленной над греющей камерой. Кипение в трубах предотвращается благодаря гидростатическому давлению столба жидкости в трубе вскипания.

Циркуляция раствора в аппарате осуществляется по замкнутому контуру сепаратор — циркуляционная труба — циркуляционный насос — греющая камера — сепаратор. Исходный раствор III может подаваться через один из штуцеров. Выпариваемый раствор, перегретый в греющей камере, поднимается по трубе вскипания и по достижении давления, соответствующего температуре насыщения, вскипает. Образующаяся парожидкостная смесь вместе с выделившимися кристаллами соли выбрасывается в сепаратор, в котором происходит отделение паровой фазы.

Кристаллы соли в виде пульпы попадают в солесборник и выводятся из аппарата через штуцер IV.

Пленочные и роторно-пленочные выпарные аппараты. Прямоточные (пленочные) аппараты отличаются от аппаратов с естественной циркуляцией тем, что выпаривание в них происходит при однократном прохождении выпариваемого раствора по трубам нагревательной камеры (без циркуляции раствора). Раствор выпаривается, перемещаясь в виде тонкой пленки по внутренней поверхности труб. Различают прямоточные выпарные аппараты с поднимающейся и опускающейся пленкой. Аппарат с поднимающейся пленкой состоит из нагревательной камеры 1, и сепаратора 2 (рис. 34).

Рис. 34. Выпарной прямоточный аппарат с поднимающейся пленкой

Раствор на выпаривание поступает снизу в трубы нагревательной камеры, межтрубное пространство которой обогревается греющим паром. 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, поднимающейся по внутренней поверхности труб, и выпаривание происходит в тонком слое.

Многокорпусные выпарные установки. Схема многокорпусной вакуум-выпарной установки, работающей при прямоточном движении греющего пара и раствора, показана на рис. 35.

Установка состоит из нескольких (в данном случае трёх) корпусов. Предварительный нагрев исходного раствора до температуры кипения в первом корпусе производится в отдельном подогревателе 4, что позволяет избежать увеличения поверхности нагрева в первом корпусе.

Вторичный пар из последнего корпуса (в данном случае из третьего) отводится в барометрический конденсатор 5, в котором при конденсации пара создается требуемое разрежение. Воздух и неконденсирующиеся газы, попадающие в установку с паром и охлаждающей водой (в конденсаторе), а также через не плотности трубопроводов и резко ухудшающие теплопередачу, отсасываются через ловушку-брызгоулавливатель 6 вакуум-насосом 7.

С помощью вакуум-насоса поддерживается также устойчивый вакуум, так как остаточное давление в конденсаторе может изменяться с колебанием температуры воды, поступающей конденсатор.