Выпарной аппарат с вынесенной греющей камерой (стр. 2 из 8)

Выпарной аппарат с подвесной греющей камерой состоит из греющей камеры 2, которая свободно подвешивается внутри корпуса 1, опираясь на лапы.

1 – корпус; 2 – кожух греющей камеры; 3 – кипятильные трубы; 4 – труба для подвода пара к греющей камере.

Рисунок 4. Выпарной аппарат с подвесной греющей камерой

Греющий пар подаётся в межтрубное пространство нагревательной камеры по трубе 4. Образующийся вторичный пар проходит сепаратор над греющими трубками и далее инерционный каплеуловитель, из которого уловленная жидкость стекает вниз по трубе.

Принцип циркуляции:

Малоэмульгированный раствор из-за большой плотности опускается вниз по кольцевому пространству между корпусом аппарата и нагревательной камерой, передавливая вверх постоянно образующуюся в трубках более лёгкою парожидкостную эмульсию.

Погружение нагревательной камеры в выпариваемую среду препятствует возникновению температурных напряжений, так как в этом случае корпус камеры и трубки находятся в одинаковых температурных условиях.

Недостатками являются усложнение конструкции и большие габариты.

Достоинства – повышенный коэффициент теплопередачи за счет хорошего охлаждения раствора в кольцевом пространстве и легкость выемки греющей камеры из аппарата для чистки, ремонта или замены.

Выпарной аппарат с вынесенной греющей камерой состоит из нагревательной камеры (кипятильника) 1, представляющей собой пучок труб, сепаратора 3 и циркуляционной трубы 4, присоединенной к нижней растворной камере.

1 – кипятильник; 2 - труба для парожидкостной смеси; 3 – сепаратор; 4 – циркуляционная труба.

Рисунок 5. Выпарной аппарат с вынесенной греющей камерой

Выпариваемый раствор, поднимаясь по трубкам, нагревается и по мере подъема вскипает. Образовавшаяся парожидкостная смесь направляется в сепаратор, где происходит разделение жидкой и паровой фаз. Вторичный пар, пройдя сепаратор и брызгоуловитель, освобождается от капель, а раствор возвращается по циркуляционной трубе в греющую камеру.

Высота трубок в таких аппаратах составляет 5 … 7 м. Сечение циркуляционной трубы равно или больше площади поперечного сечения всех кипятильных трубок. В результате значительной скорости циркуляционного раствора повышается коэффициент теплоотдачи и уменьшается опасность отложения пристенных осадков.

Чистка и замена трубок выпарных аппаратов с выносной греющей камерой достаточно удобны.

Так же в промышленности применяют выпарные аппараты:

¾ С поднимающейся плёнкой;

¾ С падающей плёнкой;

¾ роторный прямоточный аппарат;

¾ барботажный выпарной аппарат;

¾ С погружными горелками.

1.2 Физико-химическая характеристика продуктов заданного процесса

Гидроокись натрия (едкий натр) NaOH – бесцветные кристаллы. Плотность 2,13 кг/м³, температура кипения 1378⁰С, температура плавления 320⁰С. Теплота образования H =

ккал/моль. Давление пара 0,1 мм. рт. ст.). Теплоёмкость 19,2 кал/моль·град. Технический продукт - белая твёрдая непрозрачная масса. С водой реакция экзотермическая, т.е. с выделением тепла.

Едкий натр растворим в метиловом и этиловом спиртах, практически нерастворим в жидком аммиаке и большинстве органических растворителей. Расплавленная гидроокись натрия растворяет металлический натрий и гидрид натрия. Разрушает кожу и бумагу, а так же другие материалы органического происхождения. На кожу и слизистые оболочки действует прижигающее. Особенно опасно попадание даже малейших её количеств в глаза. Все работы с едким натрием должны проводиться в резиновых перчатках и очках.

Гидроокись натрия получают электрохимическим и химическим методами. Электрохимическое получение основано на электролизе растворов NaCI; одновременно получается хлор. В промышленности для получения щёлочи и хлора применяют два типа ванн: с твёрдыми электродами и прочным электролитом, движущимися от анода к катоду, и с ртутным катодом. Электролиз ведут при 60-90⁰С.

Химический способ получения едкого натра основан на взаимодействии горячего раствора карбоната натрия с известью, в результате которого образуются 10-12%-ные растворы NaOH.

Гидроокись натрия является одним из основных продуктов химической промышленности и широко применяется как в самой химической промышленности, так и во многих других производствах.

Вода H₂O- главное и наиболее распространённое химическое соединение на нашей планете - обязательный компонент всех живых организмов (составляющий до 99% их массы), главный компонент среды их пребывания, а также большинства продуктов питания.

Наибольшие запасы содержатся в гидросфере – 96% в мировом океане, остальные запасы воды - это реки, озёра, ледники, подземные и почвенные воды; 3% воды – пресные. Воды является наиболее изученным соединением; её свойства использованы при определении единиц измерения физических величин (плотность, температура, теплота, теплоёмкость).

Является хорошим сильнополярным растворителем. В природных

условиях всегда содержит растворённые вещества (соли, газы).

Вода – единственное химическое соединение, которое в природе может находиться в жидком, твёрдом и газообразном состояниях одновременно. Чистая вода – прозрачная, бесцветная жидкость без запаха и вкуса. Многие её физические свойства и их изменения имеют аномальный характер.

Вода обладает рядом необычных особенностей:

– При таянии льда его плотность увеличивается (с 0,9 до 1 г/см³), когда почти у всех остальных веществ при плавлении плотность уменьшается.

– Высокая теплоёмкость жидкой воды.

– Высокое поверхностное натяжение.

Температура замерзания – 0

; температура кипения – 100

; удельная теплота парообразования 2250 КДж/кг.

1.3 Эксплуатация выпарных аппаратов

Процесс выпаривания может производиться периодически или непрерывно. При периодическом выпаривании в аппарат заливается определенное количество раствора, который нагревается до кипения (период подогрева), после чего начинается процесс выпаривания (период испарения воды). В процессе выпаривания непрерывно повышаются концентрация и температура кипения раствора, так как последняя зависит от концентрации. По мере испарения воды уровень раствора в аппарате понижается. Выпаривание ведут до достижения заданной конечной концентрации раствора.

Понижение уровня раствора часто нарушает работу аппарата, поэтому описанный способ проведения процесса обычно видоизменяют следующим образом, начиная с момента закипания раствора, в аппарат непрерывно подают слабый раствор в таком количестве, чтобы уровень раствора не изменялся. При этом способе работы (выпаривание при постоянном уровне) получаемый в конце операции упаренный раствор занимает тот же объем, что и первоначально залитый в аппарат слабый раствор.

Пленочные выпарные аппараты применяются только для непрерывной работы, они не содержат значительного объема раствора, который непрерывно протекает через аппарат, причем его концентрация и температура изменяются вдоль поверхности теплообмена.

При обслуживании выпарных аппаратов необходимо следить за поддержанием уровня жидкости на определенной высоте. В аппаратах периодического действия уровень жидкости регулируется подводом слабого раствора, а в аппаратах непрерывного действия – отводом упаренного раствора. Количество слабого раствора в аппаратах непрерывного действия поддерживается постоянным и регулируется в зависимости от концентрации упаренного раствора: если последняя понижается, то подачу слабого раствора надо уменьшить, и наоборот. Для отбора проб упаренного раствора на выпарных аппаратах устанавливают специальные пробные краны.

Процесс выпаривания сильно зависит от температуры, которая контролируется термометром, измеряющим температуру раствора в аппарате, манометры измеряют давление греющего и вторичного пара. Необходимый температурный режим устанавливается регулированием подачи греющего пара. Кроме того, при обслуживании выпарного аппарата следят за правильным отводом конденсата и неконденсирующихся газов. Конденсат отводится при помощи конденсатоотводчиков. Для отвода неконденсирующихся газов, содержащихся в греющем паре, в верхней части пространства для греющего пара имеется трубка, через которую эти газы непрерывно или периодически удаляются.

Периодически, по мере загрязнения поверхности теплообмена, выпарной аппарат останавливают для очистки. Очистка производится путем промывки или указанными выше способами.