Теплонспользующие установки промышленных предприятий

Типовые схемц

В зависимости от направления движения грею­щего пара относительно упарива?:мого раСтвора многокорпусные выпарные установки разделяются иа прямоточные, противоточ - ные, смешанного и параллельного тока. Нумерация корпусов установки считается по ходу парз

При прямоточнон схеме раствор подается в

Первый корпус установки, ^проходИт последовательно вес корпу­са и удаляется с заданной конечНой концентрацией из послед­него. Движение пара и раствгфд осуществляется в одном направлении. Преимущества прямоточной установки следующие: самотечное движение раствора из корпуса в корпус (за счет разности давлений в них);

Понижение температуры кипе^ц, раствора по мере повыше­ния его концентрации, что особе])но важно для сохранения ка­чества растворов, чувствительны^ к действию высоких темпе­ратур;

Снижение потерь полезной раз)|0СТИ температур за счет более низких значении температурном Депрессии'

Поступление в выпарной аппа^д.,. перегретой жидкости, что улучшает процесс выпаривания.

Недостатком прямоточной схг-мы является уменьшение по корпусам коэффициента теплопО|>едачи из. за увеличе„ия кон­центрации раствора (повышения ВЯЗКости) и одновременного понижения температуры кипения. Эти установки (рис. 9.1) ши­роко используются для упарИваш, я многокомпонентных раство­ров, в которых при повышении Концентрации одного из компо­нентов уменьшается концентрации насыщения выводимой соли. Например, работа установки для 1паривания электролитических щелоков происходит следующим образом. Исходный электро­литический щелок, содержащий ^_|0 % к, а0Н и 18 % Ма£,

Пройдя последовательно три подогГ1свателя (П1 — ПЗ) поступает в первый корпус вьшарпои устапс1зкп Д1 „ выпар1|вается в чем до концентрации 11,8-12,5 % Ка0н Нз корпу^ А1

Частично

Выпаренный щелок самотеком ие ‘а/ности давлений

Перетекает во второй А а затем.. ^ Уп

Нын до концентрации 25 % аОЦ ^ок вмссте £ ВУЫДСЛИ/ШИ. мнея кристаллами соли .аС1 постает па разделение для вы.

Зода соли. Выделенная соль направляется на дальнейшую пере­работку, а электролитическим щелок на дальнейшую выпарку в аппарат А4, обогреваемый вторичным паром второго корпуса, н выпаривается в нем до 50 % N3014.

Первый корпус установки обогревается свежим паром, а по­следующие вторичным паром предыдущего корпуса. Подогрев исходного раствора происходит в подогревателях П1—ПЗ кон­денсатом п экстрапаром корпуса А1. Вторичный пар последнего корпуса поступает на конденсацию в барометрический конден­сатор КБ.

Рис. 9.1. Схема прямоточной выпарной установки для упармвания электро­литических щелоков

Сели при концентрировании раствора значительно возраста­ет вязкость и при получении заданной концентрации не дости­гается насыщение солями обратной растворимости, следует применять противоточные выпарные установки. В этих установ­ках исходный раствор поступает в последний корпус, а упарен­ный удаляется из первого. Вследствие того что более вязкий (концентрированный) раствор находится при более высокой температуре, средний коэффициент теплопередачи у этих уста­новок наиболее высок.

Недостатки противоточной установки: перекачивающие на­сосы между корпусами для подачи раствора из корпуса с низ­ким давлением в корпус с более высоким давлением; промежу­точные подогреватели для нагрева растворов до температуры кипения в каждом корпусе; необходимость регулирования уров­ня раствора в каждом корпусе установки.

Рассмотрим принцип работы двухкорпуснон противоточной установки для упаривания двойных солен в производстве гли­нозема (рис. 9.2).

Исходный раствор солей Ыа2СОз+КгСОз поступает в послед­ний по пару корпус А2 выпарной установки. Частично упарен­ный раствор насосом Н прокачивается через подогреватель П, поступает на дальнейшую упарку в первый корпус установки А1 и упаривается в нем до заданной концентрации.

Иногда для получения заданного продукта по технологиче­ским соображениям последний по раствору корпус работает под давлением. Тем самым ограничивается количество корпусов

Установки и кратность использования тепла пара. Для увеличе ния кратности использования тепла пара, а также в случаях когда в процессе производства необходимо из раствора раздель яо выделить несколько солей или получить максимальную раст воримость по солям обратной растворимости (СаБО^ СаСОз А^(ОН)2 и т. д.), применяются выпарные установки смешанного тока. В этих установках исходный раствор подается в один из лромежуточных корпусов, а затем протекает в одной группе корпусов противоточно, а в другой — прямоточно.

Многокорпусные установки смешанного тока имеют недостат­ки и преимущества противоточных и прямоточных установок.

Ознакомимся с принципом работы выпарной установки сме­шанного тока для упаривания содопоташных растворов (рис. 9.3). Согласно технологическому регламенту выделение •безводной соды из раствора осуществляется при температуре кипения раствора 113°С. Чтобы увеличить кратность использо­вания тепла пара за счет снижения температуры кипения раст­вора в последнем корпусе, исходный раствор подается в послед­ний по ходу пара аппарат А4 выпарной установки. Частично упаренный раствор с выделившимися кристаллами соды ЫаСОз насосом Н перекачивается через подогреватель П и поступает в выпарной аппарат А1, обогреваемый греющим паром.

Из первого корпуса во второй, а из второго в третий раствор переливается самотеком вследствие разности давлений между корпусами. Упаренный до заданной концентрации содопоташ­ный раствор с выделившимися кристаллами соды выводится из третьего продукционного корпуса АЗ и поступает на разделение в отделение центрифуг.

При выпаривании растворов с выделением твердой фазы, имеющих концентрацию, близкую к насыщению, исходный раст­вор обычно подается параллельно в каждый корпус многокор­пусной установки и выпаривается в нем при постоянной кон­центрации с выделением кристаллов соли в результате частич­ного удаления растворителя при кипении. Вторичный пар, полученный при кипении раствора в выпарном аппарате, на­правляется на обогрев следующего корпуса.

В выпарных установках с параллельным питанием корпусов и выгрузкой суспензии отсутствует переток кристаллизующегося раствора из корпуса в корпус, а следовательно, предотвращает­ся засоление перепускных трубопроводов, регулирующей арма­туры и контура выпарного аппарата.

Однако в таких установках необходимо регулировать процесс в каждом корпусе. В установке для упаривания насыщенного рассола поваренной соли на кристалл (рис. 9.4) предварительно подогретый в подогревателях П1, П2 исходный рассол концент­рацией 25—26 % поступает в классификатор КЛ, в котором подогревается при контактировании с выводимой из выпарных аппаратов пульпой. Из классификатора часть исходного рассо­ла поступает для дальнейшего нагрева в спиральный теплооб­менник ПЗ, а часть — на питание корпусов выпарного аппарата А2—А4. Подогретый в спиральном теплообменнике рассол поступает в первый корпус выпарной установки А1, обогрева­емый греющим паром. Обогрев последующих корпусов осуще­ствляется вторичным паром предыдущего корпуса. Выделившая­ся в процессе выпаривания соль вместе с сопровождающим ее маточником выводится из каждого корпуса установки на гидро­транспорт, а из него в классификатор. Поступающий в ниж­нюю часть классификатора исходный рассол, поднимаясь вверх, промывает соль, растворяет и уносит мелкие кристаллы (менее

0, 16 мм). Крупные кристаллы соли выводятся из классификато­ра на центрифуги. Маточный раствор центрифугирования пода­ется на упаривание.

Иногда в целях предотвращения инкрустации стенок сепа­ратора в прямоточных выпарных установках часть слабого исходного раствора подают в каждый корпус выпарной установ­ки. При этом удлиняется время пробега аппарата между про­мывками и снижается расход тепла на подогрев раствора в кор­пусе А1.