Пленочный выпарной аппарат Советский патент 1980 года по МПК B01D1/22 

(54) ПЛЕНОЧНЫЙ ВЫПАРНОЙ АППАРАТ

1

Изобретение относится к устройствам для проведения процессов пленочной выпарки растворов в нисходящем закрученном прямотоке.

Известен выпарной аппарат для пленочной вьшарки растворов, содержащий вертнкалмйй цилиндрический корпус, затфеттлешгые в трубных досках испарительные трубы, размещенное в нижней растворной камере сепарационное устройство i.

В этом аппарате разделение парожидкостшй смеси происходит за счет инерционных сил и сил тяжести, что является менее эффективным по сранению с центробежным разделением.

Известен также пленочный вьшарной аппарат с нисходящим движением растЬора, содержащий вертикальный цилшщ{)ическИй корпус, внутри которого размещены закретшенные в верхней к нижней трубной решетках испарительные трубы с , пленкообразующими вставками, сепаратор, расположенный под нижней рещеткой, установленньтй в нем обратный конус , upft. крепленный к нижней трубной рещетке и размещенное под ним устройство для очистки вторичного пара, вьшолненное в виде расположенвсых по окружности изогнутых лопастей, образующих между собой тангенциальные щели, патрубки для подачии отвода раствора и вторичного пара.

10

Разделение жидкости и пара осуществляется за счет центробежных сил .возникающих при . тангвщиалыюм выходе гаэо-жидкостного потока из щелей и тангенциальном ударе потока о цилиндричес15кую стенку аппарата 2.

Недостаток аппарата состоит в том, что жидкость из щелей;вылетает с паро..ч вым потоком в виде капель, и дфи ударе

20 о цилиндрическую стенку образовьдааются мельчайщие капли, которые подхваты ваются уплотненным у стенки паровым ютоком и уносятся из аппарта; 373 Цепь изобретения - повыше1шя эффективности разделения втор1гчно1о пара и pacTBdpa. Эт,а цель достигается тем, что сепаратор снабжен;; отражательным элементом размеще11Ш)1м снаружи лопастей и выполнетгым в виде усеченного конуса со спиральными направляющими на внутренней поверх1юсти; между усеченным конусом и корпусом установлена прямоточноцентробежная сепарационная тарелка, а отношение среднего диаметра усеченного конуса к наименьшему диаметру обратного конуса составляет 2-2,5. На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый аппарат, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел Б на фиг. 1. Выпарной пленочный аппарат содержит корпус 1, трубные доски 2 и 3, с жестко закрепленньа и в ifflx испарительными трубками 4, распределительное устройство в виде обечайки 5 и вставок 6, ус та новленных в верху испарительных трубок. По длине труб 4 расположены спиральные завихрители 7. Под нижней трубной доской 3 имеетс обратный корпус 8, и размещенное под ним устройство для очистки вторичного пара выполнегоюе в виде изогнутых лопастей 9, образующих-, ангенциальные щели 10. На выходе из ifflx с зазороТС к стенке аппарата установлен отражател ный элемент 11 в виде усеченного кону на внутренней поверхности которого имеются спиральные йаправляющие 12, направление вращения которых совпадает с направлением потока движения фаз из тангенциальных щелей 1О, установленны под острым углом к поверхности конуса. В зазоре. меЛду конусом 8 и стенкой 13 сецарашю1шой части аппарата размещена многоэлементная прямоточно-иентробежная сепарационная тарелка 14с жестко закрепленными на ней цилиндрическими патрубками 15, в нижней части которых установлены многолопаотнътб завихрите;pi 16, а в верхней - отбойные колпачки 17. Отсепар1фованная жидкость сливается вниз аппарате по трубе 18. Предлагаемый аппарат работает следу ющим образом. Исходный раствор поступает через патрубок 19 в верхнюю часть аппарата, перетекает через края обечайки 5 каемся по трубам испарителя и благодаря пленкообразующим вставкам 6 в виде плешш движется по обогреваемым стен- 674 кам вниз. Образующиеся при упариваншс раствора соковые пары вместе с раствором проходят спиральные завихрители 7 и приобретают вращательное движение. Пленка жидкости прижда,1ается к стенке испарительной трубы и, за счет касательных напряже шй вращающегося парового потока, движется В1шз по спирали, благодаря чему ггроисходит упаривание раствора. Из испарительных труб парожидкостной поток поступает в обратный конус 8, имеющий двойное назначетше. Для создания / ополюггельного сопротивления парожидкостному потоку, выходящему из периферийных трубок испарителя при переливе жидкости через края обечайки 5, в крайние трубы испарителя поступает больше раствора, чем в цеш-ральные, а при создании сопротивления в крайних трубах больше раствора поступает в центральные трубы и обеспечивает равномерность распределения жидкости по всем трубам. Сужающийся конус позволяет увеличить скорость парожидкос тного потока поступающего дальше на разделеш-te в устройство для очистки 9 и проходя через тангенциальные щели 10, закручивается, центробежной силой отбрасывается на нисходящие направляющие 12 отраЖательного элемента 11. Эффективность разделения парожид- костного потока в поле центробежных сил зависит от скорости потока в тангенциальных щелях, чем выше скорости, тем лучше разделение. При чем величина скорости зависит от -наименьшего диаметра обратного конуса. Двухстадийная сепарация в поле центробежных сил обеспечийает надежное разделегше фаз при высоких скоростях парожидкостного потока, что делает сепарционную часть аппарата компактной и не металлоемкой. Паровой вращающийся поток после выхода из тангенциальных щелей теряет скорость, поднимается вверх и поступает в патрубки 15 прямоточно-центробежной тарелки, где происходит окончательная очистка паров от капель раствора. На входе в патрубки пар проходит кшоголопастные завихритеди 16 и приобретает вращательное движение. При наличии в соковом паре капель раствора последние в поле центробежных сил бтбрасываются на внутренние стенки патрубков и в виде пленки движутся вверх. На выходе из патрубков пленка раствора отсекает5ся отбойными колпачками 17 и патрубками направляется на тарелку 14, откуда по сливной трубе 18 жидкость сте кает вниз аппарата. Очищенные соковые пары проходят по центру отбойных колпачков и через штуцер 20 выводятся из аппарата. Качество разделения зависит от геометрических размеров обратного и усе7ченного конусов. В качестве основных параметров берется средний диаметр усеч зтаого конуса и миниктальный диаметр обратного конуса. Изменялось отHoiueime в пределах 1,5-3,5 Результаты исследования пленочного вьптарного аппарата показаны в таблице.

Из таблицы видно, что при сооТношеНИИ 2-2,5 наблюдается устойчивый режим сепарации фаз и ее эффективность составляет 99-99,8%. Увеличение соотношения выше 2,5 существенного влияния на эффективность сепарашж не оказывает но ведет к увеличению, диаметра аппарата а следовательно к росту металлоемкости. Наиболее оптимальным является отношение 2-2,5. Исследовашш аппарата при упаривании раствора карбамида показывают, что в настойщём аппарате кроме высокой эффек тивности сепарации, при равномерности распределения раствора по трубкам и уменьшения времени пребывания жидкости в зоне нагрева, снижается разложение карбамида до биурета. Формула изобретения 1. Пленочный в шарной аппарат с нис ходящим движением раствора, содержащий вертикальный цилиндрический корпус внутри которого размешены закреплённые в ёерхней и нижней трубной решетках испарительные трубы с пленкообразующими вставками, сепаратор, расположенный под нижней решеткой, установленный в нем обратный конус, прикрепленнь й к нижней трубной решетке и размещенное под ним устройстпо для очистки вторич- ного пара, выполненное в виде расположенных по окружности изогнутых лопасгей, образующих между собой тангенциальные щели, патрубки для подачи и отвода раствора и вторичного пара, отличающийся тем, что, с целью повыщения эффектив1юсти разделения вторичного пара и раствора, сепаратор снабжен отражательным элементом, размещенным снаружи лопастей и выполненным в виде усеченного конуса со спиралеобразными направлякицими на внутренней поверхности. 2.Аппарат по п. 1,отлича ющ и и с я тем, что, он снабжен прямоточно-центробежной cenapaimoiffloft тарелкой, установленной между усеченным конусом и корпусом. 3.Аппарат по п. 1, о т л я ч а ющ и и с я тем, что отношение среднего диаметра усеченного конуса к накметьшему диаметру обратного конуса составляет 2-2,5. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2354000/26, кл. В О1 Ь 1/22, 29.04.76. 2.Патент США.№ 2742083, кл. 159-13, 1956.