Характеристика процесів випарювання

Головна | Про нас | Зворотній зв'язок

Випарювання - це процес концентрування розчинів твердих нелетких речовин шляхом часткового випаровування розчинника при кипінні рідини.

Випарювання застосовують для концентрування розчинів нелетких речовин, виділення з розчинів чистого розчинника (дистиляція) і кристалізації розчинених речовин, тобто нелетких речовин в твердому вигляді. При випаровуванні зазвичай здійснюється часткове видалення розчинника з усього обсягу розчину при його температурі кипіння. Тому випарювання принципово відрізняється від випаровування, яке, як відомо, відбувається з поверхні розчину при будь-яких температурах нижче температури кипіння. У ряді випадків випарений розчин піддають подальшої кристалізації в випарних апаратах, спеціально пристосованих для цих цілей.

Для нагрівання випарюють розчинів до кипіння використовують топкові гази, електрообігрів і високотемпературні теплоносії, але найбільше застосування знаходить водяна пара, характерізующійсявисокой питомою теплотою конденсації і високим коефіцієнтом тепловіддачі.

Процес випарювання проводиться в випарних апаратах. За принципом роботи випарніапарати поділяються на періодичні і безперервно діючі.

Періодичне випарювання застосовується при малій продуктивності установки або для отримання високих концентрацій. При цьому подається в апарат розчин випаровується до необхідної концентрації, зливається і апарат завантажується новою порцією вихідного розчину.

В установках безперервної дії вихідний розчин безперервно подається в апарат, а упарений розчин безперервно виводиться з нього.

Випарювання може проводиться під вакуумом, надлишковим тиском і під атмосферним тиском. При випаровуванні під вакуумом існують кілька переваг:

· Зниження температури кипіння розчину;

· Збільшується рушійна сила процесу;

· Можливо використання пари, що гріє більш низького тиску;

Недоліки випарювання під вакуумом:

· Вакуумна випарна установка повинна містити додаткове обладнання: барометричний конденсатор, вакуум-насос, вакуумсборнікі.

У цьому курсовому проекті використовується випарна установка, яка працює під вакуумом. Для створення вакууму в випарної установці зазвичай застосовують конденсатори змішання з барометрической трубою. В якості охолоджувального агента використовують воду, яка подаються найчастіше при температурі охолоджуючої середовища (близько 20 ° С). Суміш охолоджуючої води і конденсату виливається з конденсатора по барометрической трубі. Для підтримання сталості вакууму в системі з конденсатора за допомогою вакуум-насоса відкачують неконденсірующаяся гази.

У хімічній промисловості в основному застосовують безперервно діючі випарні установки з високою продуктивністю за рахунок великої поверхні нагрівання (до 2500 м 2 в одиничному апараті).

Найбільше застосування в хімічній технології знайшли випарніапарати поверхневого типу, особливо вертикальні трубчасті випарніапарати з паровим обігрівом безперервної дії.

Залежно від режиму руху киплячій рідини в випарних апаратах їх поділяють на апарати з вільною, природною і примусовою циркуляцією, плівкові випарні апарати, до яких відносяться і апарати роторного типу.

Різноманітні конструкції випарних апаратів, що застосовуються в промисловості, можна класифікувати за типом поверхні нагрівання (парові, змійовики, трубчатки різних видів), по її розташуванню в просторі (апарати з горизонтальною, вертикальною, іноді з похилою камерою), за родом теплоносія (водяний пар, високотемпературні теплоносії, електричний струм і ін.), а також в залежності від того, чи рухається теплоносій зовні або всередині трубнагрівальної камери. Однак більш істотним ознакою класифікації апаратів, що характеризує інтенсивність їх дії, слід вважати вид і кратність циркуляції розчину.

Розрізняють випарні апарати з неорганізованою або вільною, спрямованої природною та примусовою циркуляцією.

Випарніапарати ділять також на апарати прямоточні, в якихвипарювання розчину відбувається за один його прохід через апарат без циркуляції розчину і апарати, що працюють з багаторазової циркуляцією розчину.

Залежно від організації процесу розрізняють періодично і безперервно діючі апарати.

Нижче детально розглянуті лише найбільш поширені, головним чином типові конструкції апаратів.

Вертикальні апарати з спрямованої природною циркуляцією

В апаратах даного типу випарювання здійснюється при багаторазовій циркуляції розчину. Вони мають ряд переваг порівняно з апаратами інших конструкцій, завдяки чому набули широкого поширення в промисловості.

Основною перевагою таких апаратів є поліпшення тепловіддачі до розчину при його багато разів організованою циркуляції в замкнутому контурі, що зменшує швидкість відкладення накипу на поверхні труб. Крім того більшість цих апаратів компактні, займають невелику площу, зручні для огляду і ремонту. Як буде показано нижче, розвиток конструкції таких апаратів відбувається в напрямку посилення природної циркуляції. Останнє можливо шляхом збільшення різниці ваг стовпів рідини в опускний трубі і парожидкостной суміші в підйомної частини контуру. Це досягається посредствам:

1) збільшення висоти кіпятільних (підйомних) труб і підвищення інтенсивності пароутворення в них з метою зменшення щільності парожидкостной суміші, що утворюється з киплячого розчину;

2) поліпшення природного охолодження циркуляційної труби для того, щоб опускається в ній рідина мала якомога більшу щільність;

3) підтримання в опускний трубі певного рівня рідини, необхідного для урівноваження стовпа паро-рідинної суміші в підйомних трубах при заданій швидкості її руху.