3.Індивідуальне завдання. Відділення випарки

3.1.Теоретичні основи

Процес концентрації розчинів, що полягає у видаленні розчинника шляхом випару при кипінні, називається випарюванням. Випарювання широко застосовується для підвищення концентрації розбавлених розчинів або виділення з них розчиненої речовини шляхом кристалізації.

Для обігріву випарних апаратів застосовують нагріваючі агенти. Найбільшим поширенням користується водяна пара. В деяких випадках, коли необхідно проводити випарювання при високій температурі, застосовують паливневі гази і високотемпературні нагріваючі агенти (дифенильная суміш, перегріта вода, олія); іноді використовують електричний обігрів.

Нагрівання випарювального розчину робиться шляхом передачі тепла від нагріваючого агента через стінку, що розділяє обидві речовини, або шляхом безпосереднього зіткнення речовин. Випарювання шляхом безпосереднього зіткнення нагріваючого агента з розчином застосовується тільки при обігріві паливневими газами.

Випарювання ведуть як під атмосферним, так і під зниженим або підвищеним тиском.

При випарюванні розчину під атмосферним тиском так звана вторинна(соковий) пара, що утворюється, випускається в атмосферу. Такий спосіб випарювання є найбільш простим.

При випарюванні під зниженим тиском(при розрідженні) в апараті створюється вакуум шляхом конденсації вторинної пари в спеціальному

конденсаторі і відсмоктування з нього газів, що не конденсуються, за допомогою вакуум- наcoca.

Вакуум-випарка дозволяє понизити температуру кипіння розчину і застосовується для випарювання чутливих до високої температури розчинів(наприклад, розчинів органічних речовин), а також висококиплячих розчинів, коли температура нагріваючого агента не дає можливості вести процес під атмосферним тиском. Використання вакууму дозволяє також збільшити різницю температур між нагріваючим агентом і киплячим розчином, а, отже, зменшити поверхню теплообміну. Недоліком випарювання у вакуумі є дорожчання установки(додаткові витрати на конденсаційний пристрій) і її експлуатації(витрата води на конденсатор, витрата енергії на вакуум-насос, витрати по обслуговуванню, амортизація конденсаційного пристрою).

При випарюванні під підвищеним тиском вторинна пара може бути використана як нагріваючий агент в підігрівачах, для опалювання і т. п., а також для різних технологічних потреб. Випарювання під тиском пов'язане з підвищенням температури кипіння розчину, тому застосування цього способу обмежене властивостями розчину і температурою нагріваючого агента.

3.2. Опис стадії процесу і технологічної схеми

Розчин карбаміду з масовою долею карбаміду не менше 69% температурою від 90 до 100 °С(Т2332) подається насосом Р303А(В) з гідрозасува збірки V302 через фільтр S668A(В) у випарник першого ступеня випарки Е401. Випарники першого і другого ступеня випарювання є кожухотрубними теплообмінниками, поєднаними у верхній частині з сепараторами. Регулювання об'ємного подання розчину карбаміду на випарку від 28 до 62 м3/ч робиться регулятором (F2012).

На першому ступені випарки розчин карбаміду упарюється при температурі від 125 до 130 °с(Т2341) і абсолютному тиску від 25,0 до 35,0 кПа(Р2117) до масової долі карбаміду не менше 95%. Температура розчину на виході з першого ступеня регулюється регулятором пари( Р2137) з корекцією по (Т2341). Пара тиском не більше 0,46 МПа подається в міжтрубний простір підігрівача Е401.

Парорідинна суміш з випарника Е401 поступає в сепаратор S401, де основні пари відділяються від розчину карбаміду.

Розчин карбаміду з сепаратора S401 по барометричній трубі("качці") поступає у випарник другого ступеня випарки Е402.

На другому ступені випарки розчин упарюється при абсолютному тиску не більше 3,0 кПа(Р2114) і температурі від 135 до 140 °С (Т2342) до масової долі карбаміду не менше 99,7%. Регулювання температури плава на виході з другого ступеня випарки робиться регулятором(Р2138) з корекцією по (Т2342). Пара з тиском не більше 1,0 МПа подається в міжтрубний простір випарника Е402.

У сепараторі другого ступеня S402 пари, що залишилися, відділяються від плава карбаміду.

Плав карбаміду з сепаратора S402 поступає на всас насосів плава Р401А(В) і далі на грануляцію. Для відвертання кристалізації плава, в сорочку лінії плава подається пара від 0,25 до 0,3 МПа з сатуратора V902.

Під час пуску вузла випарювання, до виходу на нормальний технологічний режим, плав карбаміду після другого ступеня повертається через триходовий клапан(Н2613) у збірку розчину карбаміду V302.

Після закінчення циркуляції, лінія циркуляції плава пропарюється парою з колектора пари через клапан Н2614 і оставляется під невеликою протокою постійно.

Сокова пара з сепаратора S401 конденсується в конденсаторі Е702. Несконденсиро-вавшиеся пари і инерты ежектором J702 подаються в атмосферний абсорбер С715.

Атмосферний абсорбер С715 - двоступінчатий абсорбер, працюючий під атмосферним тиском. У нього подається пари, що не сконденсувалися, і инерты з ежекторів J702 і J705, "дихання" з місткостей V703 і V302, пари, що не сконденсувалися, і инерты з абсорбера С751. Верхня насадка атмосферного абсорбера С715 зрошується аміачною водою з місткості V703 насосом Р709D. Об'ємне подання аміачної води регулюється клапаном F2020 в кількості від 10,0 до 16,0 м3/ч. Зрошування нижньої насадки абсорбера С715 здійснюється циркулюючим розчином, що подається через холодильник Е715 насосами Р715А, В. Розчин в кубовій частині абсорбера С715 з температурою від 50,0 до 80,0 °С Т2397 охолоджується в холодильнику Е715 до температури від 40,0 до 50,0 °С Т2398.

Надлишок слабкого розчину аміачної води з кубової частини абсорбера С715 по переливанню зливається у збірку аміачної води V703. Инерты з невеликим вмістом аміаку з абсорбера С715 скидаються на свічку Х701.

Глибина вакууму на першому ступені випарки регулюється клапаном Р2117.

Сокова пара з сепаратора S402 ежектором J703 подається в конденсатор Е703. Нескон-денсировавшиеся пари в Е703 і инерты ежектором J704 транспортуються в другий конденсатор другого ступеня випарки Е704. Пари, що Не сконденсувалися, в Е704 і инерты ежектором J705 транспортуються в атмосферний абсорбер С715.

Конденсат сокової пари з конденсаторів Е702, Е703, Е704, Е705 самопливно відводиться у збірку амводы V703(у вбудований гідрозасув).

Усі конденсатори випарки охолоджуються оборотною водою.

Для відвертання кристалізації карбаміду на стінках сепараторів S401 і S402, а також в трубопроводах сокової пари від сепаратора S402, передбачено періодичне і постійне промивання амводой.

У ежекторах першого і другого ступеня випарки використовується пара з тиском від 0,25 до 0,35 МПа.