5.4. Побочные явления при выпаривании

Процесс выпаривания сопровождается повышени­ем концентрации растворов иногда до состояния пере­сыщения и выпадения кристаллов, повышением точки кипения раствора в связи с его концентрированием, пенообразованием и брызгоуносом.

Инкрустация. Как правило, для большинства раст­воров с повышением температуры растворимость твер­дых веществ возрастает. Но имеет место и обратная картина, когда растворимость вещества уменьшается. Из таких растворов у стенок теплопередающих по­верхностей, имеющих максимальную концентрацию, выпадают осадки. Они резко ухудшают коэффициент теплопередачи, уменьшают сечение трубок для прохо­да упариваемой жидкости в аппарате и нередко за­грязняют ее. Для предотвращения образования на­кипи, упариваемую жидкость перемешивают (цирку­ляция). В случае образования осадков их удаляют при периодическом ремонте вакуум-выпарного аппа­рата.

72

Температурная депрессия и гидростатический эф­фект. Известно, что при одной и той же температуре давление паров над чистым растворителем больше, чем давление паров над раствором, и соответственно при одном и том же давлении температура кипения раствора (Га) выше температуры кипения раствори­теля (Гв). Разность между температурами кипения раствора и растворителя А' = Га — Гв называют тем­пературной депрессией от концентрации. Ее находят по специальным таблицам, составленным на основа­нии опытных данных. Величина температурной депрес­сии зависит от свойств растворенного вещества: спо­собность к диссоциации, концентрации и давления. Практических мер устранения температурной депрес­сии нет, возможно лишь по мере выпаривания и кон­центрирования раствора повышать глубину вакуума в аппарате.

Влияние вышележащих слоев выпариваемой жид­кости на повышение температуры кипения называется гидростатическим эффектом. Слои жидкости, находя­щиеся в нижней части аппарата под давлением столба упариваемой жидкости, имеют точку кипения несколь­ко выше, чем слои, находящиеся на поверхности. Концентрирование жидкости происходит с разной ско­ростью, возникает опасность ее перегрева, поэтому упаривание целесообразнее проводить в тонком слое.

Пенообразование и брызгоунос. Эти явления отри­цательно сказываются на работе вакуум-выпарных ус­тановок (переброс жидкости в конденсатор) и на эко­номических показателях по готовому продукту. Су­ществует ряд практических мер, помогающих пони­зить или устранить вспенивание вытяжек, содержа­щих главным образом сапонины. Для этого вполне достаточно выбрать вакуум-выпарной аппарат с боль­шой сепарационной камерой и отбойниками центро­бежного типа, чтобы пена, поднимаясь по высоте, раз­рушалась. Пузырьки воздуха, несущие пленку жид­кости, лопаются, а капли жидкости стекают в кипя­тильник.

В трубчатых вакуум-выпарных аппаратах паро-жидкостной смеси придают большую скорость движе­ния и направляют на поверхность отбойников, при этом пена разрушается за счет удара. Для уменьше­ния пенообразования в некоторых конструкциях вы­парных аппаратов устанавливают мешалки, частично

73

Пар

Теплообменник

Теплоноситель а

или полностью погруженные в пену. Прием уменьше­ния разрежения путем поступления воздуха в испа­ритель для сбивания пены неэффективен, т. е. нару­шает режим упаривания в установке.

Потеря упариваемой жидкости за счет брызгоуноса происходит из-за пены или в результате высокой ско­рости движения вторичного пара, увлекающего капли жидкости. Поэтому на пути движения вторичного пара к конденсатору ставят ловушки различной конструк­ции, которые уменьшают скорость движения пара.

Контрольные вопросы

1. В чем состоит сущность процесса выпаривания?

2. Какие существенные преимущества имеет вакуумное выпари­ вание?

3. Из каких основных узлов состоит вакуум-выпарная установка?

4. Какие вакуум-выпарные аппараты обеспечивают естественную циркуляцию упариваемой жидкости?

5. В каких случаях целесообразно использовать центробежные роторно-пленочные выпарные аппараты?

6. Какие побочные явления сопровождают процесс выпаривания?

7. Возможно ли лредупредить инкрустацию и температурную де­ прессию при выпаривании жидкостей?