Выпарной электродный аппарат Советский патент 1983 года по МПК B01D1/10 

О)

со

4 ts3

Изобретение относится к аппара-. там, предназначенным для концентрирования растворов, содержащих твердую фазу и способных к кристаллизации.

Известен выпарной аппарат, содержащий вертикальнрлй корпус и размещенные в нем плоскопараллельные электроды, трубу, размещенную по оси прямоугольного сечения, и элек роды, установленные в трубе на ее нижнем конце. В аппарате исходный раствор подается в верхнюю часть межтрубного пространства ClJ.

Однако в аппарате при выпаривании кристаллизующихся растворов и растворов, содержащих твердую фазу, происходит забивка нижней части аппарата, его днища твердофазным продуктами, что увеличивает гидравлическое сопротивление контур циркуляции, приводит к излишним энергетическим затратам, неустой- ; чиной работе аппарата и остановке его.

Известен также выпарной аппарат электродного типа, содержащий греющую камеру, выполненную в виде установленных по оси в чередующемся порядке трубчатых электродов ,и межэлектродных изоляторов равного диаметра C2J.

В этом аппарате для нормальной и эффективной работы необходим замкнутый циркуляционный контур либо с выносной циркуляционной трубой, либо с выносной греющей камерой. Наличие выносного циркуляционного контура требует дополнительных энергетических и материальных затрат, так как увеличивается путь движения циркулирующей жидкости, что приводит к повышенному расходу материалов и излишним затратам энергии на преодоление потерь на трение и местные сопротивления в ко.нтуре циркуляции. Наличие выносной циркуляционной трубы (или греющей камеры) увеличивает тепловые потери в окружающую среду, что связано с повышением энергетических затрат на производство единицы продукции. Нижняя часть циркуляционного контура, как и в предыдущем случае, также забивается твердофазными продуктами.

Известен выпарной аппарат электродного типа , содержащий греющую камеру с электродами, подключенный к ее верхней части сепаратор с патрубками отвода упаренного раствора и вторичного пара, циркуляционную трубу из риэлектрика, установленную по оси греющей камеры, и нижнюю растворную камеру с патрубком подачи исходного раствора З }.

Недостаток известного аппарата, состоит в том, что при подаче холод

ного раствора снизу аппарата в его нижнюю растворную камеру происходит систематическое образование, кристаллов , которые прижимаются движугцимся сверху раствором по центральной циркуляционной трубе, нарущая устойчивый, бесперебойный режим работы греющей камеры электродного типа и всего аппарата в целом.

Цель изобретения - обеспечение надежной работы аппарата и снижение энергетических затрат за счет предотвращения образования кристаллов в нижней части аппарата.

Поставленная цель достигается тем, что в выпарном электродном аппарате, содержащем греющую камеру с электродами, подключенный к ее верхней части сепаратор с патрубками отвода упаренного раствора и вторичного пара, циркуляционную трубу из диэлектрика, установленную по оси гршощей камеры, и нижнюю растворную камеру с патрубком подачи исходного раствора, растворная камера снабжена распределителем расвора, выполненным в виде перфорированного полого конуса, установленного по оси циркуляционной трубы.

При этом циркуляционная труба снабжена соплом Лаваля, установленным на ее нижнем конце.

Наличие в нижней растворной камере для ввода исходного раствора перфорированного полого конического раЬпределителя и cofina Лаваля в циркуляционной трубе полностью предотвращает выпадение кристаллов за счет быстрого выравнивания температур исходной холодной смеси, подаваемой на подпитку снизу в аппарат через конический распределитель, и упаренного раствора, движущегося по центральной циркуляционной трубе Температура раствора в нижней -части аппарата выравнивается вследствие турбулизации потока исходного раствора, поступающего через патрубок подпитки и перфорированный конический распределитель, и потоком упаренного раствора, проходящего через сопло.

Твердая фаза в виде продуктов коррозии продуктов реакций раствора с материалом аппарата, попадающая через центральную циркуляционную трубу в нижнюю часть аппарата, взмучивается и выносится из ниж.ней Части турбулизированным потоком упаренного раствора, выходящего из сопла и попадающего на перфорированный конический распределитель, обеспечивая снижение энергетических затрат и исключая полностью забивку .аппарата в его нижней части.

На чертеже изображен предлагаемый аппарат, общий вид. Аппарат электродного типа содержит греющую камеру 1, выполненную в виде установленных по оси в чередующемся порядке трубчатых электродов 2 и изоляторов 3-, се- . ;паратор 4 и центральную циркуляцие ную трубу 5 с соплом Лаваля 6, сос тоящим из диффузора 7 и конфузора 8. Нижняя растворная камера 9 для ввода исходного раствора снабжена распределителем 10 исходного раствора в виде перфорированного конуса и патрубком 11 подачи исходного раствора. Аппарат снабжен соответственно патрубками 12 и 13 для вывода упаренного р.аствора и содержащейся в нем твердой фазы и отвода вторичного пара. Сепаратор содержит брызгоотделитель 14. Патрубок 11 может служить для слива раствора из аппарата в случае его остановки для смотра или ремонта. Аппарат работает следующим образом. Исходный раствор поступает через патрубок 11 в нижнюю растворную камеру 9, снабженную перфорированным коническим распределителем 10, установленным навстречу движущемуся раствору, подхватывается циркулирующим раствором, ускоренно вытекающим из сопла б по поверхности перфорированного конического распределителя 11, и попадает в пространство межд электродами 2 греющей камеры и трубы 5, поступая в сепаратор 4. .В греющей камере за счет проходяще |го по раствору переменного тока вы деляется необходимое тепло для выпаривания и раствор концентрируется. Упаренный раствор удаляется через патрубок 12. Циркуляция раст вора в аппарате достигается за сче разности плотностей в циркуляционной трубе и парожидкостной смеси в межтрубном пространстве. . Из сепаратора 4 раствор поступает в центральную циркуляционную трубу 5, а затем через диффузор 7, в котором поток ускоряется, проходит через нормальное сопло-конфузор 8 навстречу перфорированному коническому распределителю 10. Образующийся вторичный пар удаляется через сепаратор 4, -брызгоотделитель 14 и патрубок 13. Величина скорости раствора, выходящего из сопла, зависит от соотношения диаметров входного сечения длинного диффузора, диаметра циркуляционной и диаметра короткого конфузора сопла, угла раскрытия струи и соотношения вы.сот длинного диффузора и короткого конфузора сопла.В опытах угол раскрытия верхнего диффузора изменяется в пределах 14-21° причем для D 7/ 50 мм, d 20 мм. Общая высота короткого конфузора меньше или равняется d . Высота длинного диффузора больше или равняется D . Для исключения отрыва струи от выходного закругления конфузора-сопла в широком диапазоне нагрузок по жидкой фазе нижнюю часть конфузора выполняют с профилем нормального сопла, когда выходная сходящаяся часть образована дугами окружностей двух радиусов г d/5 и Г2 d/3, а также цилиндрическая часть диаметром в и длиной 0,3d . Сопло располагают от перфорированного конуса на расстоянии О, 3-0, 5D . Результаты работы аппаратов электродного типа с нижней растворной ка-мерой для ввода исходного раствора, снабженной перфорированным коническим распределителем, и центральной циркуляционной трубой, нижний конец которой оканчивается соплом (2/, и выпарного аппарата электродного типа с центральной циркуляционной трубой без сопел и нижней растворной камеры (1 ) представлены в таблице.

1. ВЫПАРНОЙ ЭЛЕКТРОДНЫЙ АППАРАТ, содержащий греющую камеру с электродами, подключенный к ее верхней части сепаратор с патрубками отвода упаренного раствора и вторичного пара, циркуляционную трубу из диэлектрика, установленную по оси греющей камеры, и нижнюю растворную камеру с патрубком подачи исходного раствора, отличающийся тем, что, с целью обеспечения его надежной работу и снижения энергозатрат за счет предотвращения образования кристаллов в низшей части аппарата, растворная камера снаб-. жена распределителем раствора, выполненныг/1 в виде перфорированного полого конуса, установленного по оси циркуляционной труб,. 2. Аппарат по п. 1, о т л и i чающийся тем, что цирку- . ляционная труба снабжена соплом (Л Лаваля, установленным на ее нижнем конце.

20

0,088

0,153 П- ри м е ч а н и е. .

440 Забивка нижней части твердой фазой и кристаллами

154 Твердая фаза и кристаллы отсутствуют .Концентрация выпариваемого никеля 43%, температур кипения раствора , температура исходного раствора 25с, объемный расход раствора 0,0156 , Начальная концентрация сернокислого никеля 20 мас.%. В качестве выпариваемого раствора использовали раствор сернокислого никеля. Из. результатов таблицы видно, что в аппарате электродного типа с нижне растворной камерой, снабженной перфорированным коническим распределителем для ввода исходного раствора и центральной циркуляцирнной трубой, нижний конец которой оканчивается соплом, твердой фазы в нижней части аппарата не наблюдалось, скорость раствора была выше в 1,74 раза, а общая потребляемая мощность снизилас в 2,85 раза по сравнению с аппаратом, в котором отсутствовала нижнйя растворительная камера и сопло

ю на конце центральной циркуляционной ±рубы. С гидродинамической точки зрения в предлагаемом аппарате пульсации раствора отсутствовали, работа была стабильной, устойчивой и бесперебойной. Таким образом, в предлагаемом аппарате исключается забивка ниж-. ней части аппарата продуктами твердой фазы, что обеспечивает устойчивую/ бесперебойную и надежную работу аппарата, снижаются общие энергетические, затраты за счет исключения местных сопротивлений, обуславливаемых образованием твердой фазы.