1 Обоснование и описание технологической схемы

1.1 Обоснование выбора технологической схемы

Технологическая схема выпарной установки представляет собой систему выпарных аппаратов, барометрического конденсатора, теплообменников, насосов, емкостей для исходного и упаренного растворов, конденсатоотводчиков и трубопроводов участвующих в процессе выпаривания раствора.

Проектируемая установка состоит из двух корпусов и представляет собой установку непрерывного действия, работающую под давлением.

При выпаривании под повышенным давлением можно использовать вторичный пар как для выпаривания, так и для других нужд, не связанных с процессом выпаривания. Подобная схема установки предполагает потерю вторичного пара из последнего корпуса, направляемого в конденсатор, что не позволяет его использовать в качестве экстра-пара, например, для нагрева исходного раствора.

Схему проектируемой выпарной установки рационально принять прямоточной, что предполагает не принудительное (без затраты внешней работы) движение раствора через всю систему и минимальные потери тепла с уходящим выпаренным раствором (уходит при температуре кипения последнего корпуса).

Так как температура поступающего раствора значительно ниже температуры кипения, то целесообразно его предварительно подогреть в отдельном теплообменнике, чтобы выпарной аппарат работал только как испаритель, а не частично как подогреватель, так как в последнем случае коэффициент теплопередачи аппарата несколько снижается.

Подогрев производится в кожухотрубном теплообменнике за счет тепла греющего пара.

Основным оборудованием, применяемым в процессе выпарки является: выпарной аппарат, брызгоуловитель, барометрический конденсатор, теплообменники и др.

Согласно технологической схеме в разрабатываемом процессе используются выпарные аппараты, обогреваемые конденсирующимся водяным паром.

Выбор типа выпарного аппарата зависит главным образом от свойств выпариваемого раствора. В данном случае выпариванию подвергается раствор СаСl₂ с концентрацией, изменяющейся в пределах 12,5–38,0% масс.

Для выпаривания растворов небольшой вязкости чаще всего используются вертикальные аппараты с естественной многократной циркуляцией вынесенной греющей камерой. В этих аппаратах созданы лучшие условия для циркуляции

раствора, чем в аппаратах с горизонтальной греющей камерой, аппараты отличаются компактностью и значительно меньшим расходом металла на единицу поверхности нагрева.

Конструкция теплообменных аппаратов выбирается на основе расчета по определению поверхности теплопередачи.

1.2 Принцип действия проектируемой установки

Принципиальная схема двухкорпусной выпарной установки показана на рисунке 2.1.

1-промежуточная емкость; 2 - центробежный насос; 3 – теплообменник; 4 - выпарной аппарат; 5 - второй корпус; 7 - барометрическом конденсаторе смешения; 8 - вакуум-насос; 9 - барометрическая труба с гидрозатвором; 10 - центробежным насосом; 11 - промежуточную емкость упаренного раствора; 12 - конденсатоотводчики.

Рис. 1.1 – Принципиальная схема двухкорпусной выпарной установки

Исходный разбавленный раствор с концентрацией 12,5%масс и температурой 20 ^оC из промежуточной емкости 1 центробежным насосом 2 подается в теплообменник 3 (где подогревается до температуры, близкой к температуре кипения), а затем подается в выпарной аппарат 4. Предварительный подогрев раствора повышает интенсивность кипения в выпарном аппарате 4.

Первый корпус обогревается свежим водяным паром. Вторичный пар, образующийся при концентрировании раствора в первом корпусе, направляется в качестве греющего во второй корпус 5. Сюда же поступает частично сконцентрированный раствор из первого корпуса. Во втором корпусе и достигается окончательное концентрирование до заданной концентрации.

Самопроизвольный перетек раствора и вторичного пара в следующие корпуса возможен благодаря общему перепаду давлений, возникающему в результате создания вакуума конденсацией вторичного пара последнего корпуса в барометрическом конденсаторе смешения 7 (где заданное давление поддерживается подачей охлаждающей воды и отсосом неконденсирующих газов вакуум-насосом 8). Смесь охлаждающей воды и конденсата выводится из конденсатора при помощи барометрической трубы с гидрозатвором 9. Образующийся во втором корпусе концентрированный раствор центробежным насосом 10 подается в промежуточную емкость упаренного раствора 11.

Конденсат греющих паров из выпарных аппаратов выводится с помощью конденсатоотводчиков 12.

Циркуляция раствора в аппарате возникает вследствие разности плотностей парожидкостной смеси в греющих трубках и жидкости в циркуляционной трубе. Эта разность, получается вследствие того, что на каждую единицу объема жидкости в кипятильной трубке приходится значительно большая поверхность нагрева, чем в циркуляционной трубе, так как поверхность нагрева труб пропорциональна их диаметру, а объем жидкости в трубках пропорционален квадрату их диаметра.

Так как процесс выпаривания является высокотемпературным, то применяются соответствующие меры по охране труда, которые определяются типом производства. Охрана здоровья рабочих и служащих и процессе исполнения трудовых обязанностей закреплена в трудовом законодательстве, непосредственно направленном на создание безопасных и здоровых условий труда.

Кроме того, разработаны многочисленные правила, введены средства коллективной и индивидуальной защиты, соблюдение и применение которых обеспечивает безопасность труда.

Важное значение имеет охрана окружающей среды. Поэтому необходимо строгое соблюдение технологии очистки сточных вод, отходящих газов и т. д. Целесообразно применение мер профилактики по предотвращению опасных выбросов.