Холодильники

Для охолодження спирту, ефір- альдегідної фракції та інших продуктів ректифікації зазвичай застосовують змієвикові, кожухотрубні і комбіновані холодильники.

У холодильниках (рис. 115, а) змійовики встановлюються в один ряд або в два концентрично. З метою збільшення швидкості руху води при обтіканні змійовиків вільний простір усередині витків змійовика заповнюють витискної камерою.

Охолоджуваний спирт або інші продукти рухаються всередині труб змійовика зверху вниз; охолоджуюча вода рухається в міжтрубному просторі знизу вгору. Змійовики виготовляються з мідних труб діаметром 25-60мм. Кожух, кришки і витіснювальний камера холодильника виготовляються зі сталі.

Рис . 115 . Холодильники :

а - змеевнковий ; б - комбінований.

А і Б- охолоджуваний продукт ; В - вода.

У деяких випадках в одному кожусі встановлюють два або навіть три змійовика , в яких йде паралельне охолодження двох -трьох різних продуктів.

Зважаючи малого прохідного перетину труб змійовиків швидкість руху продукту в них порівняно висока. У холодильниках для спирту її можна приймати рівною 0,05-0,3м/с і ; навіть до 0,5м/с. Допустима швидкість визначається величиною гідравлічного напору.

Змієвикові холодильники застосовуються при невеликих розмірах поверхні теплопередачі (до 25м2).

У тих випадках, коли охолоджуваний продукт попередньо необхідно скондесувати, застосовують комбіновані холодильники (див. рис. 115, б). Верхня частина їх являє собою звичайний кожухотрубний конденсатор , нижня - змієвиковий холодильник.

Наведений на рис. 115, б холодильник призначений для одночасного Охолодження двох продуктів: сивушної фракції, що відбирається у вигляді пари з отгонной частини ректифікаційної колони, і сивушного спирту , що відбирається в рідкому вигляді з концентраційної частини тієї ж колони. Сивушна фракція попередньо конденсується в КОЖУХОТРУБНІ частини теплообмінника і потім охолоджується в трубках зовнішніх витків змійовика. Сивушний спирт охолоджується тільки в змійовику ( внутрішні витки).

Кожухотрубні холодильники по конструкції подібні ко- жухотрубним конденсаторам закритого типу , але на відміну від них мають велику висоту і менший діаметр . Для них приймається Н / D = 4 - 6.

Охолоджуваний спирт рухається зверху вниз в міжтрубному просторі, вода подається по трубах знизу вгору. Кожух, як і труби, виготовляється з міді або латуні. Для того щоб забезпечити заповнення міжтрубному простору охлаждаемой рідиною, кожухотрубний теплообмінник забезпечується гідравлічним затвором на висоту труб холодильника або встановлюється нижче вихідного ліхтаря.

У схемах брагоректифікаційних установок холодильники для спирту та інших продуктів ректифікації зазвичай включають так , щоб охолоджуюча вода послідовно проходила через холодильник , конденсатор і дефлегматор. Це дає можливість раціонально використовувати воду; забезпечити проходження великого потоку води через холодильник і конденсатор , що дозволяє отримувати в них високі швидкості і відповідно високі коефіцієнти теплопередачі; підтримувати високу стабільність кінцевої температури охолодження з метою зменшення втрат спирту за рахунок випаровування. Кінцева температура охолодження спиртових продуктів приймається всього на 2 - 3°C вище температури води, що надходить в холодильник.

Випарники

У практиці вітчизняного спиртового виробництва використовується в основному обігрів колон відкритою парою і лише на деяких мелассного заводах бражні колони обігріваються закритим паром - через поверхню теплопередачі. Закритий обігрів застосовується завжди в колонах остаточного очищення , що викликається технологічною необхідністю.

Закритий обігрів колон має цілий ряд переваг перед відкритим. Технологічна доцільність закритого обігріву обумовлюється можливістю підвищення якості ректифікованого спирту, так як при такому обігріві виключається введення в колону спільно з гріючою парою летких речовин органічного походження, наявність яких може значно знизити якість готового продукту.

Теплотехнічна доцільність застосування закритого обігріву обумовлюється тим, що це дає можливість використовувати конденсат гріючої пари, що особливо важливо для мелассного спиртових заводів, де ректифікація є основним споживачем пари. При закритому обігріві колон може іпользовать вторинний пар випарних установок і екстрапаром, отриманий при разваривании зерно - картопляного сировини.

При закритому обігріві зменшується обсяг барди на 15 % і Лютера на 50 % , що також важливо при скиданні барди і Лютера на поля фільтрації в умовах мелассного спиртових заводів.

Необхідно відзначити , що застосування закритого обігріву пов'язано з деякими ускладненнями конструкції установки, так як потрібна наявність поверхні теплопередачі. Поверхня теплопередачі бражні колон у процесі роботи покривається відкладеннями - накипом, що знижує коефіцієнт теплопередачі, однак ці ускладнення найбільш відчутні при переробці зерно - картопляних компаній. При переробці мелассного бражек, підкислених соляною кислотою, утворюються незначні відкладення, що дозволяє працювати без чистки поверхні тривалий час. В інших колонах відкладень на поверхні теплопередачі або не буває , або вони незначні. У тому випадку , якщо поверхня теплопередачі невелика, вона може бути встановлена ​​в кубової частини колони , як це іноді практикується в колонах остаточного очищення. При великих теплових навантаженнях розмістити поверхню теплопередачі всередині колони не вдається, тому доводиться встановлювати виносну поверхню тепло -передачі за аналогією з випарними апаратами. Виносні теплообмінники для підведення тепла в колону при закритому обігріві іменуються випарниками (кип'ятильниками). Випарники, як правило, виконуються у вигляді вертикальних кожутрубних теплообмінників, пов'язаних з колоною трубопроводами внизу для перетікання рідини з куба колони у випарник і вгорі для перетікання парожідкостной суміші з випарника в куб колони.

Кубова рідина рухається всередині труб , а гріючийпар вводиться в межтрубное простір. Циркуляція рідини в системі забезпечує -ся за рахунок різниці тиску між стовпом рідини в кубі колони і стовпом парожідкостной суміші в трубках випарника і трубопроводі від теплообмінника до колони . Циркуляцію в'язких рідин або рідин з високим вмістом зважених часток (зерно - картопляна барда ) організовують за допомогою насоса.

Для чистих кубових рідин можуть застосовуватися горизонтальні випарники різних конструкцій. Їх перевага полягає в тому , що колона може бути встановлена ​​нижче , ніж при вертикальних випарниках (схеми включення випарників см. на рис. Х- 38).

Рис . Х -38. Схема установки кип'ятильників :

а- з вертикальними трубками ; б- з горизонтальними трубками ; 1 - колона ; 2 - вертикальний кип'ятильник ; 3 - горизонтальний кип'ятильник

Всі деталі випарника, дотичні з кубової рідиною , виготовляються з міді або нержавіючої сталі. Діаметр кип'ятильних труб приймається залежно від характеру кубової рідини. При чистих рідинах він може бути 30-40мм, при забруднених - до 100мм. Довжина кип'ятильних труб визначається виходячи з конструктивних міркувань і може бути прийнята в межах 1,2-2,5м. Для вертикальних теплообмінників статичний рівень киплячої рідини повинен бути 30-50% від висоти труб. За таких умов спостерігається максимальна величина коефіцієнта тепловіддачі з боку киплячої рідини .

Якщо кубова рідина дає відкладення і потрібно періодична чистка, рекомендується встановлювати, як мінімум, два випарника при одній колоні, щоб у період чистки одного з них колона могла працювати хоча б і не на повну продуктивність. Кришки випарників повинні легко відкриватися.