ВЫПАРНОЙ АППАРАТ ДЛЯ УСТАНОВОК КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ПЕНЯЩИХСЯ РАСТВОРОВ

Полезная модель относится к тепломассобменным аппаратам для концентрирования пенящихся растворов и может быть использована в атомной, химической, целлюлозно-бумажной, пищевой и других отраслях промышленности.
Решение о необходимости гашения пены принимается на различных стадиях создания технического объекта: до его разработки, при сооружении и даже после начала эксплуатации (при изменении технологии, состава перерабатываемых растворов и прочее). На гашение пены или предотвращение ее появления необходимо затратить энергию (тепловую, химическую, механическую), расход которой зависит от пенообразующих свойств концентрируемого раствора и устойчивости пены.
В тепломассообменных аппаратах применяется несколько разных методов гашения пены (Тихомиров В.К. Пены. «Теория и практика их получения и разрушения», изд. «Химия», М. 1983, стр.232).
Весьма распространенным методом является введение в перерабатываемый раствор пеногасителя. Недостатком этого метода является необходимость селективного подбора пеногасителя для каждого типа раствора. Иногда для этого требуется длительное время, в течение которого объект работает менее эффективно. На применении этого метода основаны патенты РФ №2077365, кл. B01D 19/04, A01J 11/02, 1995 и №2243816, кл. B01D 19/04, A0J 11/02, A23C 21/00, 2002.
Другим распространенным способом пеногашения является термический способ. Примерами его применения являются авторские свидетельства №1473785 кл. B01D 1/00, B01D 9/02,1987, №1662597 кл. B01D 1/22, 1989, патент РФ №2056121 кл. B01D 1/00, 1991. Разрушение пены осуществляется за счет испарения из пены части жидкости, что приводит к уменьшению толщины стенки пузырей и уменьшению их прочности. Недостатком этих технических решений является размещение в сепараторе подогреваемых элементов жаровых труб, что, в частности, создает дополнительное сопротивление движению вторичного пара и повышение его температуры.
Аналогичным недостатком обладает и механический метод разрушения пены (патент РФ 46943 на полезную модель кл. B01B 1/00, 2005).
Известно устройство для гашения пены в аппарате для выращивания микроорганизмов по авторскому свидетельству СССР №1055766, кл. C12M 1/00, 1982, принятое в качестве аналога. Устройство является комбинацией аэродинамического и термического методов разрушения пены.
Устройство содержит сепаратор вторичного пара (в аналоге аппарат для выращивания микроорганизмов), конденсатор вторичного пара (потребителя) (в аналоге - теплообменные рубашки), трубопровод подачи вторичного пара (в аналоге - цилиндрическая направляющая труба, патрубок подвода пены), трубопровод выхода неконденсирующихся газов (в аналоге - патрубок отвода газа), трубопровод вывода конденсата вторичного пара (в аналоге - патрубок отвода отсепарированой жидкости).
Недостатком известного устройства, препятствующим применению его для тепломасообменных аппаратов, является удаление из аппарата газовых компонентов разрушенной пены.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому аппарату является установка для выпаривания пенящихся растворов по авторскому свидетельству СССР №1186232, кл. B01D 1/28, 1983, где используется аэродинамический метод гашения пены. Данная установка принята в качестве прототипа.
Установка включает в себя греющую камеру, сепаратор вторичного пара и устройство сжатия вторичного пара (в прототипе - пароструйный инжектор), трубопровод подачи вторичного пара (в прототипе - труба), трубопровод подачи греющего пара (в прототипе - трубопровод), трубопровод отвода конденсата (в прототипе - конденсаторовод), трубопровод вывода упаренного раствора (в прототипе - трубопровод вывода концентрированного раствора) трубопровод подачи исходного раствора.
В описании прототипа сообщается, что установка позволяет получить более чистый конденсат вторичного пара. Однако на чертеже показан только конденсат смеси греющего и вторичного пара. Такое техническое решение снижает качество наиболее ценного продукта-конденсата греющего пара и является существенным недостатком прототипа. Вторым его недостатком является размещение в сепараторе элементов конструкции пеногасящего устройства, что приводит к увеличению сопротивления движению вторичного пара, а, в случае переработки кристаллизующихся растворов, и к зарастанию его.
Указанные выше недостатки отсутствуют в предлагаемом в качестве полезной модели техническом решении.
Заявляемая полезная модель «Выпарной аппарат для концентрирования пенящихся растворов» отличается от прототипа тем, что выпарной аппарат содержит отбойник жалюзийный, конденсатор вторичного пара, трубопровод отвода конденсата вторичного пара, трубопроводы подачи и вывода охлаждающей воды, трубопровод вывода конденсата вторичного пара, трубопровод выхода неконденсирующихся газов, трубопровод подачи части вторичного пара на вход нагревателя части вторичного пара, выход которого соединен с входом устройства сжатия вторичного пара, трубопровода выхода из устройства сжатия вторичного пара с присоединенным к нему коллектором с патрубками подачи сжатого вторичного пара в зону пенообразования сепаратора. В зоне пенообразования сепаратора установлено устройство контроля появления пены, соединенное каналом управления с нагревателем и устройством сжатия части вторичного пара. Кроме того установлены комплекты измерения разности давления и разности температур вторичного пара в сепараторе и вторичного пара в коллекторе, соединенные с каналом управления нагревателя и устройства сжатия части вторичного пара.
Гашение пены осуществляется путем комбинации аэродинамического и термического методов.
Задача, на решение которой направлена предлагаемая установка заключается в поддержании производительности и степени очистки конденсата вторичного пара на расчетном уровне путем гашения (разрушения) пены при вспенивании перерабатываемых растворов.
Технический результат, достигаемый при использовании полезной модели, заключается в получении более чистого конденсата вторичного пара и расширении сферы его применения за счет разрушения пены и применения жалюзийного отбойника, который задерживает капли концентрированного раствора, уносимого с вторичным паром.
Заявленная полезная модель «Выпарной аппарат для установок концентрирования пенящихся растворов» соответствует условиям патентоспособности.
Заявляемая полезная модель обладает новизной, так как совокупность ее существенных признаков неизвестна из уровня техники, что показали проведенные заявителем патентные исследования и представленный выше анализ аналогичных заявляемому технических решений.
Полезная модель промышленно применима, так как она может быть использована в атомной, химической, целлюлозно-бумажной, микробиологической, пищевой и других отраслях промышленности. Вся совокупность существенных признаков и каждый признак в отдельности воспроизводимы и не противоречат достижению желаемого технического результата.
Для подтверждения указанного выше представляем описание конкретного конструктивного выполнения заявляемого устройства и его работы.
Полезная модель иллюстрируется чертежами. На фиг. 1 изображена схема выпарного аппарата для концентрирования пенящихся растворов; на фиг. 2 - вид A. Заявляемая полезная модель изображена на чертеже применительно к однокорпусной выпарной установке.
Выпарной аппарат для установок концентрирования пенящихся растворов состоит из греющей камеры 1, сепаратора вторичного пара 2 с отбойником жалюзийным 3, конденсатора вторичного пара (потребителя) 4, трубопровода 5 подачи вторичного пара конденсатору (потребителю) 4, трубопровода подачи греющего пара 6, трубопровода отвода конденсата греющего пара 7, трубопровода подачи исходного раствора 8, трубопровода вывода упаренного раствора 9, трубопровода 10 подачи охлаждающей воды 10, трубопровода вывода охлаждающей воды 11, трубопровода вывода конденсата вторичного пара 12, трубопровода выхода неконденсирующихся газов 13, дополнительного трубопровода подачи части вторичного пара 14 на вход нагревателя 15, выход которого соединен со входом устройства сжатия вторичного пара 16, трубопровода выхода 17 из устройства сжатия вторичного пара 16, присоединенного к нему коллектора 18, объединяющего патрубки 19 подачи сжатого вторичного пара в зону пенообразования сепаратора 2, в которой установлено устройство 20 контроля появления пены, соединенное каналом управления 21 с устройством сжатия 16 и нагревателем 15 части вторичного пара и, кроме того, установлены комплекты измерения разности давления 22 и разности температур 23 вторичного пара в сепараторе и вторичного пара в коллекторе, соединенные с каналом управления нагревателя и устройства сжатия части вторичного пара.
Установка работает следующим образом.
Перерабатываемый исходный раствор подается в установку по трубопроводу 8 и нагревается греющим паром, подаваемым в греющую камеру 1 по трубопроводу 6, до температуры кипения. Конденсат греющего пара из греющей камеры 1 выходит по трубопроводу 7.
Вторичный пар, выделяющийся из раствора в сепараторе 2, после очистки от капель в сепараторе 2 на жалюзийном отбойнике 3 направляется в конденсатор 4 по трубопроводу 5.
Для конденсации вторичного пара в конденсатор 4 подается по трубопроводу 10 охлаждающая вода. По трубопроводу 11 охлаждающая вода выходит из конденсатора 4. Конденсат вторичного пара выходит из конденсатора 4 по трубопроводу 12, а неконденсирующиеся газы - по трубопроводу 13.
При вспенивании кипящего в сепараторе 2 раствора устройством 20 контроля наличия пены формируется и по каналу управления 21 передается сигнал включения нагревателя 15 и устройства сжатия 16 части вторичного пара, после чего часть вторичного пара из трубопровода 5 по трубопроводу 14 поступает в нагреватель 15 и устройство сжатия 16. На выходе устройства сжатия 16 давление вторичного пара по сравнению с давлением в сепараторе 2 повышается, благодаря чему вторичный пар по трубопроводу 17, по коллектору 18 и по патрубкам 19 поступает в зону пенообразования сепаратора 2, где за счет дополнительной энергии полученной вторичным паром в нагревателе 15 и в устройстве сжатия 16 происходит разрушение образующейся пены, после чего устройством контроля наличия пены 20 формируется сигнал выключения нагревательного устройства 15 и устройства сжатия 16, который передается по каналу управления 21.
Для ограничения дополнительной энергии, получаемой вторичным паром в нагревателе 15 и в устройстве сжатия 16 установлены комплекты измерения разности давления 22 и разности температур 23 вторичного пара в сепараторе 2 и вторичного пара в коллекторе 18, соединенные с каналом управления 21 нагревателя 15 и устройства сжатия 16 части вторичного пара.
При использовании заявляемого выпарного аппарата для концентрирования пенящихся растров в производстве возникают следующие технические преимущества:
- устойчивость работы аппарата с момента появления и до полного разрушения пены;
- получение более чистого конденсата вторичного пара и расширение сферы его применения за счет разрушения пены и применения жалюзийного отбойника, который задерживает капли концентрированного раствора, уносимого с вторичным паром;
- поддержание производительности и заданной степени очистки конденсата вторичного пара путем гашения (разрушения) пены при вспенивании перерабатываемых растворов.