ВЫПАРНОЙ АППАРАТ ДЛЯ КРИСТАЛЛИЗУЮЩИХСЯ РАСТВОРОВ

Полезная модель относится к аппаратам, которые используются для упаривания растворов, из которых при проведении процесса выпаривании происходит выделение кристаллизующихся солей при прохождении циркулирующего раствора через теплообменные трубки. Данный аппарат может быть использован в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности.
С целью повышения интенсивности и производительности процесса выпаривания кристаллизующихся растворов используют устройство для предотвращения отложений кристаллов в трубах подогревателя, установленное во входной растворной камере.
В современной технике для сепарации частиц твердой фазы широко используется гидроциклон, в котором под действием центробежной силы твердые частицы отбрасываются к стенке аппарата и нисходящим спиральным потоком движутся в нижнюю часть конуса к разгрузочному отверстию [Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - 15-е изд. - М.: Альянс, 2009. - 237 с]. Широкое применение гидроциклонов обусловлено высокой удельной производительностью, простотой конструкции аппарата, не имеющей движущихся частей.
Для выпаривания кристаллизующихся растворов используются выпарные аппараты различных конструкций, например, выпарной аппарат [Патент №2257244], который содержит трубчатый подогреватель с верхней и нижней трубными досками, входную и выходную растворные камеры, сепаратор, соединенный с подогревателем посредством трубы вскипания и циркуляционной трубы и устройства для предотвращения отложений, выполненного в виде обечайки, имеющей форму обратного усеченного конуса и размещенного соосно входной нижней растворной камере.
Недостатком данной конструкции является то, что образовавшиеся в результате процесса выпаривания кристаллы все равно попадают в трубки греющей камеры, что приводит к быстрому зарастанию, и забивке трубок теплообменника кристаллизующейся солью, что, в свою очередь, снижает эффективность выпаривания. В результате аппарат приходится промывать, а промывную воду упаривать, затрачивая на это дополнительную энергию.
Наиболее близким конструктивным аналогом является выпарной аппарат [Патент №1414397], который примем в качестве прототипа. Он состоит из трубчатого подогревателя с входной и выходной растворными камерами, сепаратора, подсоединенного к подогревателю посредством рециркуляционной трубы и решеткой, устройства для улавливания частиц солевых кристаллов, например, гидроциклон. В представленной конструкции повышение производительности аппарата осуществляется за счет предотвращения забивания теплообменных трубок подогревателя частицами солевых кристаллов.
Недостатком прототипа является то, что устройство для улавливания частиц солевых кристаллов установлено на циркуляционной трубе. При этом на участке после улавливающего устройства и входом солевого раствора во входную растворную камеру будет происходить интенсивный процесс кристаллизации. Причиной увеличения скорости роста кристаллов является интенсивное перемешивание, обусловленное изменением формы потока и изменением его скорости по величине и направлению (Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Кн. 2. - М.: Химия. 1981, с. 687). Образовавшиеся на этом участке кристаллы будут оказывать негативное воздействие на процесс выпаривания: снижать коэффициент теплопередачи и забивать теплообменные трубки.
Задача предлагаемой полезной модели: повышение эффективности процесса выпаривания путем отделения и удаления кристаллов из раствора.
На фиг. 1 изображен предложенный аппарат для выпаривания кристаллизующихся растворов.
Выпарной аппарат для кристаллизующихся растворов, содержит трубчатый подогреватель 1 с верхней 2 и нижней 3 трубными досками, входную (нижнюю) 4 и выходную (верхнюю) 5 растворные камеры, сепаратор 6, подключенный к подогревателю посредством трубы вскипания 7 и циркуляционной трубы 8, оснащенный гидроциклоном 9 для предотвращения отложений кристаллов в трубах подогревателя. Устройство имеет насос с электродвигателем 10, а также штуцера для входа 11 и выхода 12 раствора, входа греющего пара 13, выхода вторичного пара 14, выхода конденсата 15 и разгрузочное отверстие для удаления кристаллов 16.
Аппарат работает следующим образом.
Исходный раствор подается в выпарной аппарат через штуцер 11 и смешивается с циркулирующим в аппарате раствором. Циркулирующий раствор проходит по циркуляционной трубе 8, из которой поступает в гидроциклон 9 для улавливания и разделения кристаллов твердой фазы в трубках. При прохождении циркулирующего раствора через гидроциклон 9 частицы твердой фазы под действием центробежной силы отбрасываются к стенке аппарата и нисходящим спиральным потоком движутся в нижнюю часть конуса к разгрузочному отверстию 16, а очищенный от кристаллов раствор поступает во входную растворную камеру 4. Из входной растворной камеры раствор входит в трубки подогревателя 1, закрепленные в нижней трубной доске 3, который обогревается греющим паром, подаваемым через штуцер 13. Конденсируясь на наружной поверхности трубок, пар отдает свое тепло раствору и в виде конденсата вытекает из подогревателя 1 через штуцер 15. Нагретый в трубках подогревателя 1 раствор поступает через верхнюю трубную доску 2 в выходную камеру 5, а затем в трубу вскипания 7, где происходит его вскипание. Парожидкостная смесь из трубы вскипания 7 поступает в сепаратор 6, где вторичный пар отделяется от упаренного раствора и отводится через штуцер 14. Часть упаренного раствора выводится из аппарата через штуцер 12, а основная часть опускается вниз по сепаратору 6 и входит в циркуляционную трубу 8. Для увеличения скорости циркуляции раствора используется насос с электродвигателем 10.
В предлагаемой заявке гидроциклон установлен непосредственно на входе во входную растворную камеру, что исключает образование кристаллов после гидроциклона. Таким образом, в предлагаемом выпарном аппарате для кристаллизующихся растворов в значительной степени снижается зарастание, и забивка трубок кристаллизующейся солью. Вследствие этого возрастают, и длительное время сохраняются интенсивность работы выпарного аппарата и его производительность, увеличивается межпромывочный период и эксплуатационная надежность.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является решение задач, связанных с интенсификацией процесса выпаривания. Это достигается путем установки перед входом во входную растворную камеру гидроциклона для отделения кристаллов от раствора.