Трехкорпусная выпарная установка

Инв. № подп

Подп. и дата

Взам. инв. №

Инв. № дубл.

Подп. и дата

 

 

 

 

 

Лит

Лист

Листов

 

39

 

 

 

 

 

 

 

 

Лит

№ докум.

Изм.

Подп.

Дата

 

Разраб.

 

 

 

Пров.

 

 

 

 

 

 

 

Н. контр.

 

 

 

Утв.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Инв. № подп

Подп. и дата

Взам. инв. №

Инв. № дубл.

Подп. и дата

 

 

 

 

 

Лист

 

 

Лит

№ докум.

Изм.

Подп.

Дата

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

 

    Приведен обзор литературы по вопросам процесса выпаривания и конструкций испарительных аппаратов. Предложенная технологическая схема выпаривания раствора NaOH. 
         Для выпаривании раствора предложена трёх корпусная выпарная 
установка. Проведенные технологический и конструктивный расчеты выпарных аппаратов. Предложенный материал для изготовления выпарных аппаратов

        Пояснительная записка на 42 с., рис.-9, табл.-4, список литературы-4 наименования. 
         Графическая часть-2 листа формата А1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Введение 
1.Литературний обзор………………………………………………………….. …5 
2.Технологична схема ……………………………………………………………...14 
3.Розчет выпарных аппаратов …………………………………………………….16

4.Вибир конструкционных материалов……………………………………………36

5. Заключение 
6.  Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Многое, что окружает нас  в быту, - это изделия химической промышленности. К продукции отрасли  относятся линолеум на полу и обшивка  лифта, сиденье в троллейбусе  и вагонах метро, ​​различные  упаковки, минеральные удобрения, средства борьбы с вредителями сельского  хозяйства, полимерные пленки и трубы, детали комбайнов и тракторов. Многих из этих предметов еще не было 30-35 лет назад, что свидетельствует  о быстром развитии химии. Чем  это обусловлено? Прежде всего тем, что химическая промышленность наряду с машиностроением определяет научно-технический  прогресс других отраслей народного  хозяйства. Ни одна из них сейчас не может обойтись без химии, и эта  зависимость продолжает расти. Одновременно химическая существенно отличается от большинства других отраслей - она  ​​может создавать новые материалы  с определенными свойствами. Такая  ее особенность очень ценна, например, в космической технике и строительстве, фармацевтической, пищевой и легкой промышленности.

Развитие химической промышленности в том или ином районе обусловлено  природными, экономическими и социальными  причинами. Химическая промышленность состоит из нескольких отраслей: горная химия (добыча сырья), основная химия (производство минеральных удобрений, неорганических кислот и соды) и химия органического синтеза .Потому что ее структура сейчас не совсем соответствует потребностям народного хозяйства нашей страны. Кроме того, в наследство от командно-административной системы страны Добрались предприятия преимущественно с устаревшим оборудованием мало эффективными очистными системами. Поэтому развитие химической промышленности Украины при рыночных отношений начинает все больше зависеть от экологических проблем. Для улучшения положения нужны средства и значительные организационные мероприятия [1].

 

 

1.Литературный обзор

Процесс выпаривания заключается  в удалении из раствора большей части  растворителя и получении концентрированного раствора. Выпаривание следует вести  так, чтобы при заданной производительности получить сгущенный раствор требуемой  концентрации без потерь сухого вещества и при возможно меньшем расходе  топлива. Процесс выпаривания осуществляют в аппаратах однократного действия (однокорпусный выпарной аппарат) или  многократного действия (многокорпусный выпарной аппарат). В последнем случае расход топлива на выпаривание значительно  снижается.

Если температура поступающего раствора значительно ниже температуры  кипения, то целесообразно его предварительно подогреть в отдельном теплообменнике, чтобы выпарной аппарат работал  только как испаритель, а не выполнял частично роль подогревателя, так как  в последнем случае коэффициент  теплопередачи аппарата несколько  снижается. Чем выше концентрация начального раствора, тем меньше расход тепла  на его упаривание.

     В литературе описано большое количество конструкций аппаратов, применяемых как ранее, так и сейчас в химической, сахарной и других отраслях промышленности. Строгой и общепринятой классификации выпарных аппаратов нет, однако их можно классифицировать по ряду признаков:

по расположению поверхности  нагрева — на горизонтальные, вертикальные и реже наклонные;

по роду теплоносителя  — с паровым обогревом, газовым  обогревом, обогревом высокотемпературными теплоносителями (масло, даутерм, вода под высоким давлением), с электрообогревом (чаще всего применяют паровой  обогрев, поэтому в дальнейшем внимание будет уделено аппаратам с  паровым обогревом);

по способу подвода  теплоносителя — с подачей  теплоносителя внутрь трубок (кипение  в большом объеме) или в межтрубное пространство (кипение внутри кипятильных  труб);

по режиму циркуляции —  с естественной и искусственной (принудительной) циркуляцией;

по кратности циркуляции — с однократной и многократной циркуляцией;

по типу поверхности нагрева  — с паровой рубашкой, змеевиковые  и, наиболее распространенные, с трубчатой  поверхностью различной конфигурации.

К конструкции выпарных аппаратов  должны быть предъявлены следующие  требования:

- простота, компактность, надежность, технологичность изготовления, монтажа  и ремонта; 

- стандартизация узлов  и деталей; 

- соблюдение требуемого  режима (температура, давление, время  пребывания раствора в аппарате), получение полупродукта или продукта  необходимого качества и требуемой  концентрации, устойчивость в работе, по возможности более длительная  работа аппарата между чистками  при минимальных отложениях осадков  на теплообменной поверхности,  удобство обслуживания, регулирования  и контроля за работой; 

- высокая интенсивность  теплопередачи, малый вес и невысокая стоимость одного квадратного метра поверхности нагрева.

В промышленности наиболее часто применяют вертикальные выпарные аппараты. Их достоинства: компактность, естественная циркуляция (благодаря  наличию циркуляционной трубы), значительная кратность циркуляции, малая занимаемая площадь, большое паровое пространство, удобство обслуживания и ремонта. Для  большей компактности эти аппараты в последнее время изготовляют  с удлиненными трубками (3-3,5 м).

       Рис. 1Выпарной  аппарат с центральной циркуляционной  трубой     

 Для упаривания кристаллизующихся  растворов применяют аппараты  с коническим днищем с углом  наклона больше угла естественного  откоса кристаллизующейся массы. 

Некоторое распространение  имеют пленочные аппараты с однократной  циркуляцией раствора. Основная особенность  этой конструкции заключается в  возможности снижения потерь полезной разности температур от гидростатической депрессии. Подаваемый в нижнюю часть  трубок аппарата раствор вскипает; при этом образуется много паровых  пузырьков, увлекающих за собой раствор. Парожидкостная эмульсия, выходящая  из трубок, ударяется о поверхность  сепаратора с изогнутыми лопатками, получает вращательное движение и отбрасывается  центробежной силой к периферии, благодаря чему происходит довольно совершенная сепарация пара. Таким  образом, выпаривание происходит в  тонком слое при однократной циркуляции раствора. При большой длине кипятильной  трубки (более 5 м) возможны разрыв и  высыхание пленки жидкости в верхней  части трубки с понижением при  этом коэффициента теплоотдачи.

Проведенные специальные  заводские опыты показали, что  пленочные аппараты не характеризуются  большой интенсивностью теплоотдачи  при кипении. Некоторым преимуществом  пленочного аппарата является однократная  циркуляция с быстрым прохождением раствора через трубы, что предохраняет растворы, чувствительные к высокой температуре, от порчи. Недостатки этих аппаратов: значительная длина трубок, затрудняющая ремонт, малая аккумулирующая способность, не обеспечивающая постоянную производительность и затрудняющая получение раствора равномерной концентрации. Труба, отводящая упаренный раствор на следующий корпус, должна иметь гидравлический затвор соответствующей высоты для предотвращения возможного прорыва пара в трубное пространство следующего корпуса. Эти аппараты дороже обычных вертикальных аппаратов.  

 

   Рис.2Аппарат с однократной циркуляцией раствора  

  

Выпарной аппарат с  выносной поверхностью нагрева целесообразно  применять для пенящихся растворов, так как в основном в нем  происходит самоиспарение перегретой в трубах жидкости при поступлении  ее в сепаратор. При этих условиях жидкость испаряется спокойно, и при  достаточных размерах сепаратора не происходит уноса капелек жидкости и пены со вторичным паром.

 Рис.3Выпарной аппарат  с выносной поверхностью нагрева  

 В некоторых случаях  применяют аппараты с принудительной  циркуляцией. В этих аппаратах  жидкость движется по трубкам  с большой скоростью (2—3 м/с)  под давлением; зона кипения  находится у верхнего конца  трубок. Благодаря значительной  скорости движения раствора в  трубках отложения на поверхности  теплообмена меньше, чем в обычных  вертикальных аппаратах. Аппараты  с принудительной циркуляцией  целесообразно применять в определенном  интервале тепловых нагрузок  и, главным образом, при упаривании  вязких жидкостей, когда естественная  циркуляция затруднена. В этих  условиях достигается более высокий  коэффициент теплоотдачи к кипящей  жидкости, чем в обычных аппаратах,  что позволяет соответствующим  образом уменьшить поверхность  нагрева аппарата по сравнению  с вертикальным аппаратом с  естественной циркуляцией раствора. С другой стороны, на привод  циркуляционного насоса требуются  довольно значительные затраты  мощности, поэтому целесообразность  применения подобных аппаратов  следует обосновать соответствующим  технико-экономическим расчетом.

  Рис.4 Аппарат с принудительной циркуляцией  

 Выше указано, что в ряде случаев целесообразно проводить упаривание растворов в тонкой пленке в роторных аппаратах; особенно это касается вязких и термолабильных растворов. Раствор подается дозировочным насосом в верхнюю часть аппарата, откуда он стекает в виде тонкой пленки по внутренней стенке цилиндрического корпуса. Теплоноситель (вода, пар, дифенильная смесь) подается в рубашку аппарата. При отекании по стенке аппарата раствор захватывается лопатками и приводится в движение; при этом образуется пленка, отталкиваемая центробежной силой к внутренней стенке аппарата. Полученную на стенках пасту лопасти снимают и направляют на дно; затем паста удаляется через патрубок и секторный затвор. Окружная скорость ротора 2—3,5 м/с. Аппарат характеризуется высокой интенсивностью теплоотдачи. Незначительное время пребывания раствора в аппарате (10—15с) обеспечивает высокое качество продукта, что особенно важно для термолабильных растворов. Расход мощности на привод ротора при диаметре аппарата 600 мм составляет 3,0 кВт. Наряду с положительными качествами аппарат имеет некоторые недостатки — небольшую  поверхность нагрева, а потому и сравнительно малую   производительность. Наличие вращающегося ротора усложняет и удорожает аппарат. Кроме того, трудно обеспечить малые и одинаковые зазоры между лопастями и корпусом аппарата.  

 

Рис. 5 Выпарной аппарат с горизонтальной выносной нагревательной камерой

 

В отличии от аппаратов  с естественной циркуляцией, кипение  раствора здесь происходит в горизонтальных трубах, присоединенных к корпусу 1 нагревательной камеры 2. В межтрубном пространстве камеры движется греющий  пар. Вторичный пар удаляется  сверху корпуса аппарата, пройдя брызгоуловитель 3, а упаренный раствор – через  штуцер в нижней части конического  днища корпуса аппарата. Если выпаривание  проводится одновременно с кристаллизацией, то из конического днища удаляются  кристаллы и аппарат соединяется  со сборником или фильтром.

Много корпусные  выпарные установки.

В современных выпарных установках выпариваются очень большие количества воды. В однокорпусном аппарате на выпаривание 1 кг воды требуется более 1 кг греющего пара. Это привело бы к чрезмерно большим расходам его. Однако расход пара на выпаривание можно значительно снизить, если проводить процессы в многокорпусной выпарной yстановке. Принцип действия ее сводится к многократному использованию тепла греющего пара, поступающего в первый корпус установки, путем обогрева каждого последующего корпуса (кроме первого) вторичным паром из предыдущего корпуса.