Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 1 (1110090), страница 270
Текст из файла (страница 270)
дрожжей, ферментов, антибиотиков, фруктовых соков, р- римого кофе, Концентри рование происходит в результате однократного движения тонкого слоя (плен ки ) р-ра вместе с вторичным паром вдоль труб длиной Ис мощ рвссвор 6 — 8 м (по в-сть нагрева до 2200 м '). Различают: аппараты с прямоточным восходящим движением р-ра за счет силы трения на границе между жидкостью и паром, к-рый движется снизу вверх с достаточно большой скоростью (рис. 1, ж)Г с нисходящим движением жидкости, свободно стекающей по повети нагрева (рис. 1,э); роторные, в к-рых р-р перемешается (юразмазываетсян) скребками ротора по пов-стн теплообмена (рис.
1, и). В роторных аппаратах концентрируют очень вязкие (т) до 20 Па с) термочувствит, в-ва, напр. карбамид, желатину, капролактам, глицерин; в результате получают пасто- или порошкообразные продукты. Достоинства пленочных В,ад отсутствие гцдростатнч.
депрессии, малое гидравлич, соптпотивление, высокий коэф. теплопередачи [до 2500 кВт/(м К)1, большая производительность при относительно небольших объемах аппаратов и занимаемых ими площадях, малая продолжительность контакта р-ра с пов-стью теплообмена Недостатки: чувствительность к неравномерности подачи исходного р-ра, трудоемкость очистки пов-сти нагрева. Важное значение для эффективной работы В.а.
имеет происходящее в его паровом пространстве, или сепараторе, отделение вторичного пара от капель концентрируемого р-ра. Последние загрязняют пар, затрудняя использование его конденсата для питания паровых котлов ТЗВ(, а также служат причиной инкрустации (иногда значительной) повети нагрева и источником безвозвратных потерь концентрируемого р-ра. Степень сепарации вторичного пара зависит от св-в р-ра и интенсивности образования пены (обильное пенообразование повышает унос р-ра паром).
Низкое поверхностное натяжение и высокая вязкость р-ра способствуют появлению пены. Присутствие в р-ре взвешенных частиц сообшает пене устойчивость. Для уменьшения пенообразования к р-ру иногда добавляют в-ва, к-рые повышают поверхностное натяжение (напра растит, масла, 438 ВЫПАРИВАНИЕ высшие спирты, керосин) или удаляют взвешенные в-ва перел В. путем фильтрования р-ра. Унос может происходить также в результате попадания капель выпариваемого р-ра в паровое пространство и их мех. захвата вторичным паром. Для предотвращения этого скорость пара и сепараторе должна быть сравнительно невелика (2-4 м/с), а высота парового пространства-достаточно большой (1,6-3,0 м), чтобы увлеченные паром капли жилкостн успевали оседать под действием силы тяжести.
Для улучшения сепарации пара применяют спец, ловушки, или брызгоуловители. Они действуют аналогично инерционным пылеуловителям или циклонам для очистки газов: брызги отделяются от пара вследствие резкого изменения скорости и направления его движения либо под действием центробежной силы. Одно из условий нормальной работы В.а;непрерывный отвол коцденсата первичного пара. Накопление конденсата в греющей камере приводит к потере части активной повсти нагрева и, следовательно, к снижению производительности аппарата.
Для удаленна конденсата без пропуска несконденсировавшегося (цролетного) пара применяют т. нах конденсатоотводчики, Наиб. Распространены поплавковые устройства, действие к-рых основано иа различии плотностей пара и конденсата Прн поступлении пара конденсат вытесняется нз поплавка, открытого сверху или снизу; последний всплывает и прн помощи штока закрывает пропускное отверстие. Интенсивность работы В.а., особенно при переработке р-ров в-в, к-рые образуют отложения на пов-стн нагрева, в значит.
степени зависит от своевременного удаления накипи. Последняя сильно уменьшает коэф. теплопередачи и, следовательно, производительность аппаратов, нарушает циркуляцию р-ра, м,б. причиной коррозии в сварных швах. Снижение козф. теплопередачи компенсируют увеличением Л)ьз . Это достигается повышением давления греющего пара йри постоянном давлении в аппарате или уменьшением, давления в аппарате при постоянных т-ре и давлении пер. вичного пара.
Для сохранения неизменной производительности В.а.(при условии постоянства состава выпариваемого р-ра и давления) т-ра греющего пара должна возрастать пропорционально продолжительности работы аппаратов. Последняя определяется кол-вом отложений на пов-сти нагрева. Накипь удаляют путем периодич. промывки или мех. очистки В.а Контаитныв выпариые аппараты. Для химически агрессивных р-ров, особенно при высоких т-рах, напр. НзБО, СаС1„)чазЯО, ° 1ОНзО (мирабилит), применяют аппараты с т.
наз. погружпым горением (рис. 2)-цилнндрич. емкости Опыяам гик «мр ! в и* Гя* 2 Влпяряоя аппарат а пагрякиым горсниьм З-гоэемж 2- «орпм. 1 Тымм Номмг /жтмг из углеродистой стали, футерованные кнслотоупорной плиткой или гуммированные. В ннх топочные газы, используемые как теплоносителзч образуются в результате сжигания топлива (напр., прир. газа) в горелках, к-рые погрузкены в концентрируемый р-р. Этн 85! газы барботируют через р-р и удаляются вместе с вторичным паром. Важное достоинство таких В.а.— отсутствие пов-сти теплообмена, что обеспечивает сравнительно простое решение вопросов коррозиониой стойкости материалов, нз к-рых изготовлены аппараты.
Недостатки: большой расход топлива, невозможность использования вторичного пара в кач-ве теплоносителя (удаляется в смеси с газами), загрязнение атмосферы топочными газами н продуктами уноса р.ра паром. Для получения небольших масс продукта (песк. г или ьт) в лаб. условиях обычно применяют стеклянные колбы, снабженные внутр. или внеш. конденсаторами. Выиариые установки. Одноступенчатые установкии м.б.
непрерывного и перноднч. действия, Последние отличаются более высокими коэф. теплопередачи, ио сложнее в обслуживании, поскольку ик нельзя полностью автоматизировать. В одиночных аппаратах выпариваигг сравнительно небольшие кол-ва р-ров, напр. в произ-вах особо чистой )ЧаО, а также )з)а я, томатных паст, сгущенного молока. Образующийся вторичный пар для В. не используют. Уиомвнутый недостаток устранен в аппаратах с тепловым насосом. В них вторичный пар сжимают турбокомпрессором нли паровым инжектором, повышая т. обр.
его т-ру до т-ры греющего пара. В первом случае используется практически полностью вторичный пар, расходуется только электроэнергия, однако возрастают стоимость оборудования и затраты на его эксплуатацию. Во втором случае вследствие добавления в систему первичного пара часть вторичного пара удаляется из цикла. Аппараты с тепловым насосом целесообразно применять для р-ров, характеризую- шихся небольшими температурными депрессиями, при разрежениях в паровом пространстве 0,02-0,08 МПа и малых степенях сжатия вторичного пара (не более 2) Расход греющего пара в одиночных В.а, весьма велик (1,20-1,25 кг на 1 кг выпариваемой воды), Для его уменьшения в иром-сти широко применяют многоступенчатые установки (преим.
непрерывного действия), состоящие из ряда последовательно соединенных одиночных аппаратов. В этих установках, работающих при постепенно понижающемся давлении (в последней ступени 8-12 кПа), первичным паром обогревается только первая ступень, а ка:кдая последующая — вторичным паром предыдущей.
Число ступеней определяется полезной разностью т-р, физ.- хим. свойствами р-ров и типом В.а В установках, включающих аппараты с естественной циркуляцией и восходящим движением пленки р-ра, к-рые эффективно работают только при значительной полезной разности т-р, число ступеней обмчио ие превышает 3 — 5. При использовании В.а. с принудительной циркуляцией и со стекающей пленкой р ра, работа к-рых не зависит от температурного напора, число ступеней достигает !0 и более. Оптимальное число ступеней находится с учетом миним. стоимости единицы массы выпаренной воды.
В зависимости от направления относит. движении р-ра и пара многоступенчатые установки делятся на прямо. точные, протиаоточные, смешанного типа и с параллельным питанием ступеней. В наиб. простой по аппаратурному оформлению прямоточной установке р-р подается в первый аппарат и, перемещаясь последовательно через остальные под действием перепада давлений между ступенями, удаляется из последней. Достоинства этих установи: возможность переработки термолабильных р-ров (напр., электролитич, щелоков, алюминатных и содово-поташных р-ров в произ-ве кальциниров.
соды), пониженный износ аппаратуры, небольшие потери теплоты с выпареннмм р-ром. Недостаток: переток р-ра по мере его концентрирования в аппарат, находящийся лод меньшим давлением; при этом снижается т-ра кипения р-ра, но возрастает его вязкость, что приводит к уменьшению коэф. теплопередачи. В противоточной установке выпариваемый р-р (напр., М8С!з или т. наз, оборотный рассол в произ-ве калийных солей)подается в последнюю ступень и удаляется из первой. При этом увеличение концентрации р-ра сопрово- 852 ВЫПАРИВАНИЕ 439 рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
