Способ выпаривания водных растворов мочевины и выпарной аппарат для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК C07C126/02 B01D1/10 B01D1/06 

Фи2.1

раствора и греющего пара в испарительную камеру, разделение образующейся парожидкостной смеси на отдельные потоки упаренного раствора и пе- регретого вторичного пара в разделительном устройстве, установленном в объемном сепараторе, отвод упаренного раствора мочевины, конденсата греющего пара и перегретого вторичного пара. После разделения парожидкостной смеси на отдельные фазы в объемном сепараторе в его пристенной области в поток перегретого вторичного пара вводится увлажненный водяной пар со степенью сухости 0,7-0,9. Выпарной аппарат для осуществления способа содержит трубчатую греющ то камеру 1, объемный сепаратор 4, прямоугольные патрубки 6, направляющие пластины 7, клинообразные вставки, кольцевые коллекторы 12 с соплами 13 и усеченными конусами. В коллекторы 12 подают насьпценный водяной пар, который через сопла 13 поступает к поверхности сепаратора 4 и паропровода 11, передвигается вдоль их внутренней поверхности, препятствуя образованию на них слоя отложений кристаллического карбамида и продуктов его распада. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

Способ выпаривания водных растворов мочевины и устройство для его осуществления могут быть использованы в химической и пищевой промышленности, в производстве минеральных удобрений, при выпаривании термически нестойких веществ и позволяет увеличить конечную концентрацию упаренного раствора и уменьшить содержание продуктов термического разложения мочевины в готовом продукте. Способ включает подачу исходного раствора и греющего пара в испарительную камеру, разделение образующейся парожидкостной смеси на отдельные потоки упаренного раствора и перегретого вторичного пара в разделительном устройстве, установленном в объемном сепараторе, отвод упаренного раствора мочевины, конденсата греющего пара и перегретого вторичного пара. После разделения парожидкостной смеси на отдельные фазы в объемном сепараторе в его пристенной области в поток перегретого вторичного пара вводится увлажненный водяной пар со степенью сухости 0,7÷0,9. Выпарной аппарат для осуществления способа содержит трубчатую греющую камеру 1, объемный сепаратор 4, прямоугольные патрубки 6, направляющие пластины 7, клинообразные вставки, кольцевые коллекторы 12 с соплами 13 и усеченными конусами. В коллекторы 12 подают насыщенный водяной пар, который через сопла 13 поступает к поверхности сепаратора 4 и паропровода 11, передвигается вдоль их внутренней поверхности, препятствуя образованию на них слоя отложений кристаллического карбамида и продуктов его распада. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технологии получения кристаллических веществ и может найти применение для упаривания водных растворов мочевины

Цель изобретения - увеличение конечной кондентрадии упаренного раствора и уменьшение содержания биурета в готовой продукции за счет предотвращения образования слоя отложений на необогреваемьк поверхностях.

Для достижения указанной цели в способе, включающем подачу исходного раствора в трубчатый выпарной аппара и греющего пара - в его межтрубное пространство, разделение парожидкостной смеси на отдельные потоки перегретого вторичного пара и упаренного раствора в разделителе, установленном в объемном сепараторе над труб- чатым испарителем, отвод упаренного раствора мочевины, перегретого вторичного пара и конденсата греющего пара, согласно изобретению после разделения парожидкостной смеси на отдельные фазы в объемном сепараторе в его пристенную область вводят увлажненный водяной пар со степенью сухости 0,7-0,9.

Использование защитного слоя увлажненного пара у внутренних ностей объемного сепаратора приводит к ликвидации образования слоя отложений на необогреваемых поверхностях, что повышает качественные характеристики готового продукта.

На фиг. 1 изображен аппарат для осуществления предлагаемого способа.

5

5

О

Q

0

5

общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг.1.

Вьтарной аппарат содержит трубчатую гр еющую камеру 1 со штуцерами 2 и 3 для подвода и отвода теплоносителя (греющего пара), расположенный над ним объемный сепаратор А, крышку 5 с прямоугольными в сечении патрубками 6, направляющие пластины 7, клинообразные вставки 8, штуцер 9 для подачи раствора, патрубки для отвода упаренного раствора 10, паропровод вторичного перегретого пара 11, кольцевые коллекторы 12 с соплами 13, усеченными конусами 14 и штуцер 15 для ввода нacьш eннoгo водяного пара.

Сущность способа и принцип действия аппарата для его осуществления заключается в следующем.

Через штудер 3 (фиг.1) в межтрубное пространство камеры 1 подают греющий пар. Исходный раствор, подлежащий выпариванию, поступает в трубки испарителя 1 через штуцер 9 и, поднимаясь снизу вверх, вскипает. Греющий пар, отдав свое тепло раствору, конденсируется и выводится из аппарата через штудер 2.

Парожидкостная смесь, поступающая из камеры 1, проходит по прямоугольным патрубкам 6, где при движении происходит ее разделение под действием центробежной силы на два потока- поток жидкости (упаренного раствора) и поток вторичного перегретого пара. Поток жидкости прижимается центробежной силой к верхней части прямоугольных патрубков 6, а пар занимает

5

нижнюю ее часть. Патрубки 6 имеют изогнутую конфигурацию, выходные отверстия обращены к днищу объемного сепаратора 4. Жидкость из патрубка 6

через его сечение между верхней и средней пластинами 7 и направляется вниз. Вторичный перегретый пар выходит из патрубка 6 через сечение межд средней и нижней пластинами 7, разде ляется клиновидными вставками 8 на два потока, которые разводятся в стороны от потока жидкости. Далее потоки вторичного пара поднимаются в верхнюю часть объемного сепаратора и выводятся из аппарата через паропроводы 11, а жидкий раствор - через патрубок 10. Отсутствие брызгоуноса при разделении парожидкостной смеси на отдельные фазы исключает необхо- димость в каплеуларливающих устройствах.

В кольцевые .коллекторы 12 подают через штуцер 15 насьпценный водяной пар. При истечении его через коротки сопла 13 в объемный сепаратор 4, в котором поддерживается глубокий вакуум, параметры пара изменяются по линии постоянной энтропии и пар из насыщенного переходит в увлажненное состояние. Для растекания струй увлажненного пара по всей зап5{щаемой поверхности сопла 13 наклонены в сторону поверхности и образуют с ее образующей острый угол. Далее поток увлажненного водяного пара, равномерно распределившись по периметру защищаемой поверхрюсти, поступает в следующий канал, образованный внутренней поверхностью объемного сепа- ратора 4 с усеченным конусом 14, В сужающемся канале происходит стабилизация течения увлажненного пара с образованием развитог о пограничного

слоя на коротком участке. Сопла 13 направлены в сторону вектора скорости основного потока перегретого-пара, причем скорость на внешней границе защитного слоя должна быть равна скорости основного потока перегретого пара. Слой увлажненного пара передвигается вдоль внутренних необогревае- мых поверхностей объемного сепаратора 4 и паропровода 11, препятствуя образованию на них слоя отложений кристаллического карбамтща и продуктов

его распада.

I

В предлагаемом способе осуществляется защита внутренних поверхностей

..

D

5 0

5 О Q

5

5

0

5

1116

объемного сепаратора, паропровода вторичного пара и эжектора (на чертеже не показан) путем создания около этих необогреваемых поверхностей за- щчтного слоя из увлажненного водяного пара. Увлажненный пар образуется из сухого насьщенного пара, при истечении последнего из коротких сопел в пространство с меньшим давлением, Для образования сплошного защитного слоя короткие сопла, из которых выходит поток увлажненного пара, необходимо направлять на защищаемую поверхность под острым углом, причем сопла должны быть направлены в сторону движения основного потока вторичного перегретого пара. Для образования устойчивого стабилизированного режима течения увлажненного пара в защитном слое над соплами устанавливается усеченный конус, основанием направленный в сторону основного движения потока. Высота усеченного конуса и расстояние между основанием конуса и защищаемой поверхностью выбирается из условия образования на этой поверхности развитого пограничного слоя из увлажненного пара, причем скорость на его внешней границе должна равняться скорости основного потока перегретого пара. Исходя из этого, определяется расход увлажненного пара. Степень cyxocTiY увлажненного пара обусловлена величиной давления нacьш eннoгo пара до его истечения через сопло.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. На установке по i производству мочевины мощностью 1000 т/сут в выпарной аппарат второй ступени поступает водный раствор мочевины с начальной концентрацией 90- 93% и через трубки греющей камеры 1 поднимается. Одновременно в межтрубное пространство подают греющий пар с t 150-160°С, Греющий пар, отдав тепло раствору, конденсируется и выводится из аппарата. Раствор вскипает и полученная парожидкостная смесь поступает в камеру с прямоугольными патрубками 6, где разделяется на потоки жидкого упаренного раствора и вторичного перегретого пара. Жидкая фаза выводится из об7-,емного сепаратора через патрубок 10, а вторичный перегретьй пар - через паропровод 11, Через штуцер 15 в коллектор 12 подают насыщенный водяной пар давлением Р 1,4 эта. Поступая через короткие сопла 13 в пространство объемного сепаратора 4, где поддерживается давление Р 0,026 ата, пар изменяет свои параметры при постоянной энтропии и переходит в увлажненное состояние со степенью сухости X 0,83, т.е. в увлажненном паре содержится 17% капельной влаги. Влажность готового продукта по Фишеру при этом составляет 0,25%, содержание биурета в готовом продукте - 0,77%. На конденсацию 1320 кг/ч вводимого пара необходимо подавать 21,4 м /ч оборотной воды.

Пример 2, Способ осуществляют аналогично примеру Т, только в коллектор t2 подают насьпценный водяной пар давлением 25 ата. Давление в объемном сепараторе при этом снижается до 0,015 ата. При прохождении через сопла 13 пар тгереходит в увлажненное состояние со степенью сухости X 0,715. Количество влажного пара равно СЙД.Р 880 кг/ч, количество капельной влаги, вносимой ,в защитный слой G, 250 кг/ч. Предельная концентрация на стенках 320/(320-1-250) 56%. Влажность готового продукта по Фишеру составляет 0,2%, содержание биурета в готовом продукте 0,7%. Расход охлаждающей воды равен 14,25 м- /ч.

П р и м е р 3. Способ осущес твля- ют аналогично примеру 1, только в коллектор 12 подают вторичный водяной пар из первой ступени вьтарки, которьш имеет давление 0,4 ата. Давление в объемном сепараторе поддерживается 0,03 ата. Пар, пройдя через сопла 13 переходит в увлажненное состояние со степенью сухости 0,885. Количество влажного пара в данном случае составляет G. 2240 кг/ч, количество вносимой капельной влаги G, 257,6 кг/ч, предельная концентрация на стенках 320/(320;f257,6) 56%. Влажность готового продукта по Фишеру составляет 0,3%, содержа- - ние биурета - 0,8%. Дополнительная подача охлаждающей воды не требуется

Сравнение предлагаемых способа и аппарата с известными техническими рещениями показывает, что использование saii iTHoro слоя увлажненного пара у внутренних поверхностей объемного сепаратора приводит к ликвидаци образования слоя отложений на обогре

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ваемьк поверхностях, которая отрицательно влияет на качественные характеристики готового продукта ( ная концентрация упаренного раствора и содержание биурета).

Формула изобретения

в виде крыщки с двумя патрубками, направленными в сторону днища сепаратора, снабженными тремя направляющими пластинами и клиновидными вставками, щтуцеры ввода исходного раствора, греющего пара, вывода упаренного раствора, конденсата греющего пара и паропровод первого вторичного пара, отличающийся тем, что, с целью увеличения конечной концентраций раствора и уменьшения содержания биурета в готовой продукции, он снабжен устройствами для создания защитного слоя пара на поверхностях сепаратора и паропровода, размещенными над разделителем и в паропроводе, каждое из которых выполнено в виде кольцевого коллектора с соплами, направленными к поверхности под острым углом, и установленного над ним конического элемента, обращенного большим основанием вверх и образующего со стенками сепаратора и паропровода кольцевой канал для парового потока.

fu2.

PU2.3