Многокорпусные выпарные установки (МВУ)

На современных предприятиях экономичность и интенсификация процессов выпаривания достигается применение многокорпусных (многоступенчатых) установок непрерывного действия. В МВУ греющий пар поступает только на обогрев I-го корпуса, последующие корпуса обогреваются вторичным паром предыдущих, что снижает потребление греющего пара.

Для кипения раствора в каждом корпусе необходимо обеспечить разность между температурами вторичного пара в предыдущем корпусе и кипящего раствора следующего за ним корпуса. Эта разность температур создается благодаря снижению давления в каждом последующем корпусе по сравнению с предыдущим.

Первые корпуса МВУ обычно работают при атмосферном и повышенном давлении, а последующие – под вакуумом. Ввиду низкого давления в последующем ним корпусе получающийся в неё вторичный пар (с низкой температурой) не используется как ТН, а конденсируется в барометрическом конденсаторе смешения (рис. 4-13). В результате конденсации за счет непосредственного контакта охлаждающей воды с паром образуется вакуум, который обеспечивает оптимальный режим работы МВУ.

Рис.4-13.Барометрический конденсатор:

1 – корпус; 2 – сегментные полки;

3 – газоотделитель; 4 – барометрическая труба;

5 – барометрический ящик

Температура кипения раствора в МВУ понижается до I-го корпуса к последнему, и раствор при переходе из какого-либо корпуса в последующий за ним попадает в пространство, где давление и температура ниже, поэтому он охлаждается. Выделяется тепло и за счет него испаряется некоторое количество воды из растворителя без участия теплоты греющего пара. Это происходит во всех корпусах МВУЮ кроме I-го, и носит название самоиспарения раствора.

В МВУ многократное использование теплоты значительно снижает удельный расход греющего пара; расход пара на выпаривание 1 кг. Воды обратно пропорционален числу корпусов.

С увеличением числа корпусов возрастают температурные потери., уменьшается полезная разность температур между корпусами и, кроме того, повышается расход металла, начальные завтра ты на установку и амортизационные отчисления, расходы на текущие ремонты, усложняется эксплуатация. Наиболее часто применяют трех- и четырех-корпусные МВУ.

Схемы МВУ

По технологическим признакам различают следующие схемы промышленных ВУ непрерывного действия:

1) по числу ступеней – одноступенчатые и многоступенчатые (в одной ступени может быть несколько корпусов, соединенных параллельно);

2) по давлению вторичного пара в последней ступени – работающие под разряжением, под давлением, при ухудшенном вакууме;

3) в зависимости от технологии обработки раствора – одностадийные и многостадийные, где раствор может поступать на дополнительную обработку с возвратом на допаривание;

4) по подводу греющего пара – с подаче пара в первую ступень, с нуль-корпусов, где используется, где используется пар двух давлений;

5) по наличию отбора пара – на подогрев раствора или для отпуска пара на сторону;

6) по направлению движения греющего пара и выпариваемого раствора – прямоточные, противоточные, с параллельным и смешанным питанием корпусов.

Наибольшее применение нашли ВУ с прямоточным питанием (рис 4-14). В которых, греющий пар, вторичный пар и выпариваемый раствор проходят в одном направлении.

Рис.4-14.Схема с прямоточным питанием:

1 – подогреватель; 2 - 4 – корпуса; 5 – барометрический конденсатор

В такой установке предварительно подогретый в подогревателе 1 раствор переходит из одного корпуса в другой (2-4) благодаря разности давлений в корпусах. Из корпуса 4 вторичный пар направляется в барометрический конденсатор 5. За счет конденсации пара в ВУ создается необходимое разряжение. Выпаренный раствор отбирается из последнего корпуса 4. Достоинство – возможность перемещения упариваемого раствора без применения насосов, только за счет понижения давления от первого корпуса к последнему. Недостатки – повышенная вязкость раствора в последнем корпусе вследствие снижения температуры и повышения конденсации от I-го корпуса к последнему. В результате резко снижаются КТП в той же последовательности.

Рис.4-15.Схема с противоточным питанием

При схеме с противоточным питанием (рис 4-15) этот недостаток устраняется, так как раствор и вторичный пар движутся в противоположных направлениях и по мере концентрирования раствора от последнего корпуса к первому температура в корпусах повышается, вследствие этого вязкость раствора к КТП изменяются по корпусам значительно меньше, чем при прямотоке. Противоточными МВУ пользуются при упаривании растворов, вязкость которых резко возрастает с увеличением концентрации. Недостатки – увеличение расхода пара (на 10-15°) по сравнению с прямотоком дополнительный расход электроэнергии на перекачку раствора из корпуса в корпус направлении возрастающих давлений.

Рис.4-16.Схема с параллельным питанием

С параллельным питанием (рис. 4-16) применяются МВУ при выпаривании кристаллизующихся растворов и когда не требуется большого концентрирования раствора. Выпариваемый раствор поступает одновременно во все корпуса, греющий пар поступает в первый корпус, а вторичные пары – из корпуса в корпус. Упаренный раствор отбирается из каждого корпуса. Достоинство – простота схемы коммуникаций для подачи исходного и отбора упаренного раствора.

Рис.4-17.Схема смешанного тока

Схема смешанного тока (рис. 4-17) применима тогда, когда применятся схема противотока. Преимущество – уменьшение числа единицы перекачивающихся насосов. Схема используется для упаривания растворов с повышенной вязкостью.

В промышленных МВУ аппараты часто соединяются коммуникациями так, что бы их можно было собирать в различные схемы. Таким образом, часть корпусов включается параллельно, другая часть – последовательно.

Расчет МВУ

А. Материальный баланс двухкорпусной установки:

где х_К2 и (G_H-W₁-W₂) – концентрация и количество упаренного раствора, уходящего из второго корпуса ВУ.

Материальный баланс для МВУ состоящий их n корпусов:

(4-12)

где х_Kn – концентрация раствора на выходе из n-го корпуса МВУ.

Общее количество выпариваемой во всех корпусах воды:

(4-13)

здесь х_Н и х_К – концентрация исходного и упаренного растворов.

Общее количество выпаренной воды:

где - количество воды, выпариваемой в I-м, II-м, III-м и последнем корпусах, кг/с.

Концентрация раствора на выходе из I-го, III-го, … n-го корпуса МВУ:

Поиск по сайту: