9. Выпарные аппараты погружного горения

Рисунок10.23 – Выпарной аппарат с погружной горелкой: 1 – корпус; 2 – горелка; 3 – переливная труба; 4 – сепаратор

В некоторых химических производствах необходимо выпаривать химически агрессивные растворы серной, соляной, фосфорной и других кислот. Применение для этих целей трубчатых выпарных аппаратов в большинстве случаев или невозможно или сопряжено с необходимостью использования для их изготовления очень дорогих металлов и сплавов, поэтому для концентрирования таких растворов применяют выпарные аппараты погружного горения. Схема устройства такого аппарата представлена на рис. 10.23.

На крышке корпуса аппарата 1 расположена одна или несколько горелок 2 с барботажными устройствами, погруженных в раствор на некоторую глубину. При барботаже продуктов сгорания через слой раствора создается развитая межфазная поверхность, происходит интенсивное перемешивание и кипение раствора. Уровень раствора поддерживается с помощью переливной трубы 3. Вторичный пар и продукты сгорания в виде парогазовой смеси отводится из аппарата через сепаратор4, а концентрированный раствор – через штуцер в днище корпуса.

Корпус аппаратов погружного горения изготавливают из углеродистой стали и футеруют изнутри кислотоупорными материалами. Горелки с барботажными устройствами изготавливают из химически и термически стойких материалов (высоколегированные стали и сплавы, графит, пластмассы).

Давление газа перед горелкой должно быть больше, чем давление столба жидкости на глубине погружения горелки, так как необходимо преодолеть гидравлические сопротивления горелки, распределительного устройства и обеспечить устойчивый барботаж продуктов сгорания через слой раствора. Интенсивное испарение раствора происходит путем насыщения водяным паром газовых пузырьков, которые всплывают на поверхность раствора, разрушаются и таким образом выносят парогазовую смесь в пространство над раствором. Температура парогазовой смеси в пространстве над раствором выше температуры жидкости на 2 – 5 ºС.

Степень использования теплоты сгорания топлива в аппаратах погружного горения достигает 90%.

Достоинствами аппаратов погружного горения являются: простота устройства, высокая коррозионная стойкость; непосредственный контакт теплоносителя с кипящим раствором, что обеспечивает высокую эффективность теплопередачи.

Недостатки аппарата: меньшая, по сравнению с многокорпусными выпарными установками, тепловая эффективность; необходимость строгого контроля процесса горения топлива; сложность очистки парогазовой смеси от химически агрессивных компонентов.

В ряде случаев установки погружного горения используют в промышленности как парогенераторы.

Расчет выпарных аппаратов погружного горения достаточно сложен и представлен в специальной литературе.

Список литературы к главе 10

1. Айнштейн В.Г., Захаров М.К. Носов Г.А. и др. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии. – М.: Логос; Высш. школа, 2002.

2. Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1981. – 812 с.

3. Гельперин Н.И. Выпарные аппараты. – М.: Госхимиздат, 1947. – 380 с.

4. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. Изд. 2-е. В 2-х кн. – М.: Химия, 1995. – 768 с.

5. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Изд. 9-е. – М.: Химия, 1973. – 750 с.

6. Кичигин М.А., Костенко Г.Н. Теплообменные аппараты и выпарные установки. – М.-Л.: Энергия, 1955. – 392 с.

7. Лебедев П.Д. Теплообменные, сушильные и холодильные установки. Изд. 2-е, перераб. – М.: Энергия, 1972. – 320 с.

8. Перцев Л.П., Ковалев Е.М. Фокин В.С. Трубчатые выпарные аппараты для кристаллизующихся растворов. – М.: Машиностроение, 1982. – 136 с.

9. Справочник химика. – М.-Л.: Химия, Т. 3, 1962. – 1066 с., Т 5, 1966. – 974 с.

10. Таубман Е.И. Выпаривание. – М.: Химия, 1982. – 327 с.

11. Теплотехнический справочник. Т. 1,2. – М.: Энергия, 1972.

12. Удыма П.Г. Пленочные испарители. – М.: Моск. энерг. ин-т, 1985. – 88 с.

13. Удыма П.Г. Аппараты с погружными горелками. – М. Машиностроение, 1965. – 192 с.