ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ВЫПАРНОЙ АППАРАТ Советский патент 1995 года по МПК B01D1/06 

Изобретение относится к выпарной технике и может быть использовано, например, в глиноземном производстве для упаривания алюминатного раствора.

Известен выпарной аппарат [1] с горизонтально расположенным пучком труб, завальцованных в решетки, содержащий кроме этого растворную камеру, сепаратор, распределитель раствора над трубами, наружные паровую и конденсатные камеры, состыкованные с трубными решетками, и патрубки для пара, раствора и конденсата. Подача греющего пара осуществляется в трубы, а раствора - на трубы (в межтрубную часть), с образованием ниспадающей пленки раствора.

Недостатком аппарата является невозможность его работы с осадкообразующим раствором, т.к. пленочное движение жидкости ускоряет зарастание труб осадком. Вследствие затрудненного удаления конденсата и неконденсирующихся газов необходим специальный пропуск некоторого количества греющего пара, например, в другой аппарат. Все это снижает эффективность работы аппарата, особенно при выпаривании осадкообразующего раствора, а наличие распределителя усложняет конструкцию.

Известен двухходовой выпарной аппарат [2], имеющий возможность эффективно работать с осадкообразующим раствором, за счет естественной циркуляции его в аппарате с высокой скоростью, уменьшающей зарастание греющих труб. Аппарат состоит из вертикальной греющей камеры, кожух которой состыкован с решетками, с установленными в них вертикальными трубами, верхней и нижней растворных камер, камеры кипения, расположенной на верхней решетке над центральными греющими трубами, сепаратора, соосного греющей камере, и патрубков для пара, раствора и конденсата.

Исходный раствор (перегретый) подается в камеру кипения, вскипает в ней и выходит в верхнюю растворную камеру, а пар поступает в сепаратор. Из верхней камеры раствор, опускаясь по периферийным трубам, переходит в нижнюю растворную камеру, нагреваясь при этом. Затем по центральным трубам раствор поднимается в камеру кипения, вскипает и т.д. Движущей силой циркуляции является разность удельных весов раствора вне камеры кипения и паро-растворной смеси в камере. При этом подача перегретого исходного раствора в камеру кипения интенсифицирует циркуляцию и дает ей начальный импульс. Упаренный раствор отводится из патрубка, расположенного на уровне верхнего края камеры кипения; поэтому над периферийными греющими трубами всегда имеется уровень раствора, равный высоте камеры кипения. Подача греющего пара осуществляется в межтрубную часть греющей камеры.

Недостатком аппарата является интенсивный износ (особенно при работе на остром паре) центральных греющих труб в верхней части, где начинается кипение раствора. Из-за высокой скорости движения пара в трубах представляет трудность его сепарация от раствора, для чего применяется расположенный в сепараторе специальный жалюзийный брызгоуловитель и отбойник раствора над камерой кипения. Но, тем не менее, нужная сепарация не всегда достигается, а конструкция аппарата усложняется. Наличие возможности движения раствора параллельным током через множество труб приводит к тому (т.к. весь поток разбивается на множество потоков), что часть труб полностью забивается осадком и не работает (размывка их, при этом, очень затруднена). Для удаления, например, алюмосиликатного осадка необходимо применение химчистки, что ускоряет вывод труб из строя, несмотря на применение ингибиторов коррозии. При этом удобная термомеханическая чистка невозможна, т.к. осадок расположен внутри труб, а не снаружи. Кроме того, при движении раствора в трубах (в отличие от движения его снаружи труб) менее эффективно используется их поверхность, т. к. площадь трубы внутри меньше, чем снаружи (поверхность нагрева, контактирующая с раствором, уменьшается, приблизительно, на 14-20% , в зависимости от длины труб, при наружном диаметре 57 мм и внутреннем - 50 мм). Надо ее заметить, что сепаратор данного аппарата расположен над греющей камерой. Это увеличивает высоту аппарата. При этом сам сепаратор приблизительно на 3-5 м выше известных конструкций, из-за наличия вынесенной зоны кипения (камеры кипения), находящейся над верхней трубной решеткой.

Все указанное снижает эффективность работы аппарата и увеличивает его габаритные размеры.

Наиболее близким техническим решением является выпарной аппарат с циркуляционной трубой, установленной внутри пучка греющих труб [3].

Целью изобретения является повышение эффективности работы аппарата и уменьшение его габаритных размеров.

Указанная цель достигается тем, что греющая камера располагается внутри сепаратора, а внутри пучка греющих труб устанавливается циркуляционная труба, имеющая меньшую, чем они, высоту. При этом верхний край кожуха греющей камеры не доходит до верхней трубной решетки (не состыкован с ней) на расстояние, достаточное для образования зазора для прохождения через него в сепаратор пара и раствора.

На чертеже представлен разрез общего вида предлагаемого аппарата.

Выпарной аппарат состоит из греющей камеры, содержащей кожух 1 и греющие трубы 2, внутри которых установлена циркуляционная труба 3, сепаратора 4, решеток 5,6, паровой и конденсатной камер 7,8 с патрубками 9, 10 для подвода пара и отвода конденсата. Сепаратор 4 снабжен жалюзийным брызгоуловителем 11 и патрубками 12, 13 для отвода сокового пара и упаренного раствора, а кожух 1 снабжен патрубком 14 для подвода исходного раствора.

Аппарат работает следующим образом. При заполнении через патрубок 14 кожуха 1 раствором, последний начинает в межтрубной части нагреваться паром, поступающим в трубы 2 через патрубок 9 и паровую камеру 7 (пар отдает свое тепло и конденсируется, а конденсат поступает в камеру 8, которую покидает через патрубок 10). При этом, ввиду того, что внутри трубы 3 греющие трубы 2 отсутствуют, раствор закипает снаружи трубы 3 в верхней части кожуха 1. Далее часть раствора перетекает внутрь циркуляционной трубы 3, а другая часть вместе с паром перетекает через край кожуха 1 (через зазор между ним и верхней решеткой 5) в сепаратор 4 и опускается в его нижнюю часть. В верхней части сепаратора 4 начинается предварительное отделение пара от раствора, которое заканчивается в нижней части с помощью брызгоуловителя 11; через него проходит только пар, удаляющийся затем через патрубок 12. Упаренный раствор удаляется из аппарата через патрубок 14. Большая же часть раствора опускается вниз по трубе 3 (кипение в ней нет, т.к. греющие трубы 2 отсутствуют) до нижней решетки 6, затем через зазор выходит в межтрубную часть и смешивается с исходным раствором, вновь нагревается и т.д. Циркуляция раствора, способствующая увеличению скорости его движения, а значит и уменьшению зарастания пучка труб 2 осадком, создается наличием внутри последнего циркуляционной трубы 3, имеющей высоту меньшую, чем указанный пучок.

Таким образом, предлагаемая конструкция выпарного аппарата, имея габариты меньше, чем аппарат-прототип, широко применяемый в производстве глинозема, обладает большими достоинствами, чем последний, на что уже указывалось. При этом надо учитывать, что диаметр сепаратора не будет иметь больший диаметр, чем у прототипа, т.к. наружная поверхность греющих труб, а именно она в данной конструкции является рабочей, больше внутренней на 14-20% . Поэтому количество греющих труб может быть меньше, значит меньше будет и диаметр кожуха греющей камеры. А кольцевой зазор между кожухом и корпусом сепаратора при диаметре последнего, например 3 м, не будет большим (при зазоре 0,2 м сечение составляет 1,7 м²).

Использование: в глиноземном производстве. Сущность изобретения: аппарат состоит из греющей камеры, содержащей, в свою очередь, кожух и пучок греющих труб, циркуляционной трубы, установленной внутри трубного пучка, сепаратора, трубных решеток, состыкованных с паровой и конденсатной камерами, а также патрубком для раствора, пара и конденсата. При этом греющая камера установлена внтури сепаратора с зазором относительно верхней трубной решетки, а циркуляционная труба имеет высоту, меньшую, чем греющие трубы. 1 ил.

ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ВЫПАРНОЙ АППАРАТ, содержащий греющую камеру с кожухом и пучком греющих труб, завальцованных в решетки, циркуляционную трубу, установленную внутри пучка греющих труб, сепаратор, паровую и конденсатную камеры, состыкованные с трубными решетками, а также патрубки для раствора, пара и конденсата, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы и уменьшения габаритов, греющая камера установлена внутри сепаратора с зазором между ее кожухом и верхней трубной решеткой.