Роторный тонкопленочный аппарат для выпаривания высоковязких продуктов Советский патент 1992 года по МПК B01D1/22 

Изобретение относится к области химического машиностроения, а именно к ротор- ным тонкопленочным аппаратам, предназначенным для высоковязких продуктов и продуктов, имеющих тенденцию к образованию сухой фазы.

Надежная и стабильная работа таких, аппаратов чаще всего зависит от конструктивно правильно выбранных элементов роторных устройств, которые во время работы испарителя образуют на греющей поверхности равномерную пленку, перемещают ее и при появлении на поверхности теплообмена сухих отложений снимают их очищая поверхность.

Известен роторный тонкопленочный аппарат, снабженный шарнирными лопатками в виде скребков и жесткими горизонтальными лопатками. Цель данной конструкции в сочетании различных элементов ротора - создание зон задержки. Жесткие лопатки сообщают потоку поступательное движение и тем самым уменьшают шаг винтовой линии закрученного потока, что приводит к увеличению времени пребывания обрабатываемого продукта в аппарате. Использование данной конструкции лопаток возможно при обработке жидкостных растворов и для упаривания продукта до легко- сыпучего сухого остатка. Использование вышеупомянутых элементов для обработки высоковязких продуктов, пастообразных растворов и им подобных, которые при незначительном пребывании на греющей поверхности, спекаются и налипают на ней нецелесообразно.

2

01

ю VI о

Известен аппарат роторный для получения сухих веществ. В этом аппарате исполь- зование рабочей кромки виде заостренной пластины с углом наклона к поверхности теплообмена до 10° положительно сказывается на использовании данного оборудова- ния в режиме упаривания солевых растворов до сухого остатка, учитывая лег- косыпучесть кубового выхода, его температурную стабильность. Продвижение продукта вдоль аппарата винтовое, под действием сил тяжести и скорости закручивания потока.

Конструкция лопаток, их П-образная форма отрицательно сказывается при обработке высоковязких растворов и продуктов с тенденцией появления на теплообменной поверхности твердокристаллических осадков. Использование для вышеуказанных продуктов шарнирной лопатки жесткой конструкции с углом наклона срезающих элементов дает возможность обработки данных продуктов, а также равномерной очистки поверхности теплообмена.

Наиболее близким гцэ технической сущности к предлагаемому изобретению является роторный пленочный аппарат, имеющий вал с лопастями .спиральной формы с возможностью поворота на заданный угол.

К недостаткам приведенного аппарата относятся жесткая конструкция ротора, отсутствие контакта лопатки с поверхностью теплообмена, наличие гарантированного зазора между лопаткой и корпусом, что ухудшает теплообменный процесс в аппарате и соответственно снижает его работоспособность, наличие волны продукта перед плоской лопаткой, что ухудшает гидродинамику процесса за счет плохого перераспределения продукта в пленку, а также невозможность обработки высоковязких продуктов.

Цель изобретения - интенсификация процесса теплообмена и стабильное перемещение жидкостной пленки по греющей поверхности. Эта цель достигается тем, что в роторном тонкопленочном аппарате, содержащем вертикальный корпус с рубашкой обогрева, ротор с лопатками, технологические патрубки, лопатки выполнены в виде жесткой рамки и закреплены шарнирно, при этом срезающие элементы лопатки выполнены в форме изогнутой дуги и расположены под углом 12-17° относительно оси крепления лопатки. Эта конструкция позволяет не только создавать и перемещать пленку продукта, а также интенсивно счищает поверхность теплообмена.

Сущность изобретения заключается в новой конструкции пленкообразующих элементов - лопаток роторного устройства. Преимущества предлагаемой конструкции заключаются в том, что поступающий в аппарат продукт равномерно распределяется и перемещается в виде пленки по греющей поверхности аппарата; качественно очищает поверхность теплообмена от осе0 дающего на ней продукта; производит съем сухих отложений с греющей поверхности; жесткая, рамочная конструкция лопаток повышает надежность работы оборудования; технологичность конструкции определяет5 ся уменьшением металлоемкости и уменьшением сопротивления трения о внутреннюю поверхность аппарата, повышением характеристик, связанных с ударным воздействием лопатки о сухой продукт

0 кристаллической формы; наклонная конструкция срезающего элемента лопатки предотвращает возникновение застойных зон.

На фиг. 1 изображен аппарат, общий вид; на фиг. 2 - конструкция лопатки аппа5 рата.

Роторный тонкопленочный аппарат состоит из корпуса 1, рубашки 2 обогрева, вала 3 ротора, с лопатками 4, штуцера 5 отвода вторичных паров и штуцера 6 ввода

0 продукта, штуцерами 7 и 8 ввода и вывода греющего компонента и штуцером 9 отвода кубовой части.

На фиг. 2 показаны лопатка, срезающие элементы которой расположены подуг5 лом 12-17° относительно оси шарнирного крепления лопатки и имеют форму изогнутой дуги для полного, по всей своей длине, прилегания к теплообменной поверхности. Аппарат работает следующим образом.

0 Исходный продукт через штуцер 6 поступает в верхнюю часть роторного тонкопленочного аппарата, где при помощи распределительного устройства перераспределяется в равномерную тонкую пленку

5 жидкости и поступает на теплообмен ну ю поверхность рубашки обогрева 2, на которой происходит его упаривание (концентрирование). Подвод греющего компонента в рубашку 2 осуществляется через штуцер 7,

0 отвод компонента через штуцер 8. В процессе упаривания исходного продукта выделяется большое количество паровой фазы, которая отводится на теплообменник - конденсатор через штуцер 5 отвода вторичных

5 паров.

Выпаренный (сконденсированный) продукт выводится из аппарата через штуцер 9 отвода кубовой части. Стабильную гидродинамику в процессе упаривания растворов на роторных тонкопленочных аппаратах создают рабочие элементы вала ротора, конструкции которых для каждого вида оборудования и каждого технологического процесса различны. При обработке высоковязких, пастообразных продуктов, вязкость которых превышает значение 1000 спэ, становится очевидным, что действие силы притяжения является неэффективным.

Для решения этих вопросов необходимо использовать элементы, имеющие угол наклона к набегающему жидкостному потоку. Такие конструктивные решения нашли широкое применение при переработке высоковязких продуктов. Но при жестком их исполнении мы имеем гарантированные зазоры между корпусом аппарата и роторным устройством, которые заполнены пленкой продукта и, следовательно, имеют высокое теплосопротивление ведения технологического процесса..

Исключение этого негативного явления лежит в применении шарнирного элемента типа упрочненной рамки с различной длиной держателей срезающей кромки. При такой компановке срезающая кромка в плоскости крепления шарнирной связи займет положение под некоторым углом, величина которого определяется соотношением длин этих держателей.

Кроме того, срезающие кромки имеют дугообразную форму по линии соприкосновения с корпусом (поверхностью теплообмена), что обеспечивает при вращении роторного устройства очистку и перемещение срезанного материала. При разложении результирующих сил, действующих на набегающий поток элементом ротора, срезанный высоковязкий или сухой продукт перемещается вниз, замещается продуктом, снимаемым с верхней части корпуса аппарата.

Преимущества данного конструктивного решения заключаются в том, что шарнирные рамки имеют минимальное воздействие на паровой поток, идущий в

свободном объеме аппарата, т.е. сопротивление газовой фазы доведено до минимума, и оно определяется только диаметром паропровода и штуцера дистиллата.

Проведенные испытания показали эффективность оснащения роторных устройств новыми конструкциями пленкообразующих элементов по сравнению с существующими серийно выпускаемыми лопатками.

Формула изобретения Роторный тонкопленочный аппарат для выпаривания высоковязких продуктов, содержащий вертикальный корпусе рубашкой обогрева, ротор с лопатками, технологические патрубки, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса теплообмена и стабильного перемещения жидкостной пленки по греющей поверхности при выпаривании высоковязких продуктов и продуктов, имеющих тенденцию к образованию твердой фазы, лопатки выполнены в виде жесткой рамки и закреплены шарнир- но, при этом срезающие элементы лопатки выполнены в форме изогнутой дуги и расположены под.углом 12-17° относительно оси крепления лопатки.

5

Фиг./

Использование: химическое машиностроение для высоковязких продуктов и продуктов, имеющих тенденцию к образованию сухой фазы. Сущность изобретения: в роторно-пленочном аппарате ротор снабжен шарнирными лопатками, выполненными в виде жесткой упрочненной рамки, срезающие элементы которой расположены под углом 12-17° относительно оси шарнирного крепления лопатки и имеют форму изогнутой дуги. Такая конструкция пленкообразующих элементов дает возможность создавать равномерную жидкостную пленку продукта, перемещать ее, а также вести стабильную очистку поверхности теплообмена. 2 ил.

Фаг. 2