Випарювання водно-сольових розчинів при різних температурах. Упарювання маткового розчину
Сторінка 1
Випарювання розчину солі контролюють за питомою вагою, кристалізацію і центрифугування - за якістю одержуваного оцтовокислого натрію, переробку маткових розчинів - за їх якістю (зміст мурашинокислого натрію і відновлювальних речовин), за вмістом оцтовокислого натрію у відходах,
Випарювання розчинів солей проводиться у випарних апаратах, що обігріваються водяною парою.
При випаровуванні розчину солі магнію соляна кислота, Що утворюється при гідролізі, поступово відганяється, а гідроліз йде все далі і далі.
Так, при випаровуванні розчину солі утворюються невеликі кубічні кристалитвердої солі. Ці кубічні кристали обмежені плоскими квадратними гранями.
Нітрати виходять при випаровуванні розчинів солей Zr і Hf з HNOS Ока є безбарвні сполуки. Всі солі, крім останніх двох, гідролізуються в водних розчинах, які набувають сильнокислої реакції.
На рис. 2 показана сучасна конструкція апарату з занурювальним пальником для випарювання розчинів солей. Для рівномірного розподілудимових газів, що барботують в рідині, занурювальний пальник оснащений гратчастим барботером і напрямним конусом, розташованим у гирлі сопла.
Основними стадіями технологічного процесувиробництва оцтовокислого натрію є: нейтралізація оцтової кислоти, випарювання розчину солі, кристалізація та центрифугування солі, переробка маткових розчинів
Апарати з занурювальним пальником, розташованим у центральній частині корпусу, застосовують для випарювання розчинів солей. Солі, що кристалізувалися, видаляються за допомогою спеціального клапана, встановленого в нижній частині конусного днища. Парогазова суміш відводиться через встановлену на кришці апарату трубу, усередині якої розміщені відбійні щитки для сепарації крапель розчину. Як барботер в таких апаратах застосовують диски з циліндричними або щілинними отворами. Це збільшує поверхню контакту та інтенсифікує процеси тепло- та масообміну. Недоліком таких апаратів є нерівномірне розподілення газу по перерізу диска, особливо в апаратах великих розмірів, а також відсутність циркуляції рідини в нижній частині апарату.
| Типова конструкція апарату. |
Апарати з занурювальним пальником, розташованим у центральній частині судини, застосовують для випарювання розчинів солей. Необхідний рівень розчину в апараті / встановлюється за допомогою зливальної труби 6 з пересувним патрубком. Солі, що викристалізувалися, видаляються через нижній штуцер конусного днища за допомогою спеціального пульсуючого клапана. На кришці апарата 2 встановлена труба 4 для виведення парогазової суміші. Усередині труби розміщені відбійники 5 для сепарації крапель розчину, що несуть парогазовим потоком з апарату. Занурювальний пальник 3 проходить через паровий простір апарату, тому слід застосовувати пальники тунельного типу з подовженою камерою горіння.
Випаровування, однак, не відбувається при кип'ятінні розведених солянокислих розчинів, що містять олово (IV), в покритих годинниковим склом судинах або при випаровуванні солоно-сірчанокислих розчинів солей цього елемента до появи парів сірчаної кислоти.
Винесення зони пароутворення з трубок, що гріють, є надійним способом запобігання їх від інкрустацій лише при кристалізації солей, розчинність яких з підвищенням температури збільшується. Цього заходу виявляється недостатньо при випаровуванні розчинів солей із зворотною розчинністю, тому що саме біля теплопередаючої поверхні утворюється пересичений стан. До того ж у підйомній трубі, де розчин інтенсивно закипає і підтримується його максимальне пересичення, велика ймовірність утворення інкрустацій незалежно від характеру розчинності солі.
Розчин солі, відокремлений від механічних домішок фільтруванням, піддавався різних реактивів. Георгі вказує, що при випаровуванні розчину солі утворилися в ньому маленькі кубічні кристали, надмірність лужної соліу собі містять. Для насичення цієї зайвої лужної солі потрібно було на 5 унцій салярки 2/2 драхми купоросної кислоти.
При прямоточній схемі немає необхідності встановлювати проміжні насоси для перекачування розчину, який самопливом перетікає від першого апарата до останнього внаслідок зниження тиску в кожному корпусі. Однак поступове зниження температури розчину в міру його концентрування (що може викликати передчасну кристалізацію і забиття переточних труб при випаровуванні розчинів солей з прямою розчинністю) є великим недоліком прямоточної схеми і вона зазвичай не застосовується для випаровування розчинів, що кристалізуються.
Випарюваннямназивається концентрування розчинів практично нелетких або малолетких речовин у рідких летких розчинниках шляхом видалення парів розчинника за рахунок кипіння. Процес випарювання застосовується для концентрування розчинів висококиплячих речовин (розчини лугів, солей, деяких мінеральних та органічних кислот, багатоатомних спиртів та ін.). Наприклад, при отриманні каустичної соди розчин NaOH упарюється до концентрації 50-60%, а в цукровому виробництві цукровий розчин - до 65%. Процес випарювання може супроводжуватися кристалізацією розчинених речовин. Іноді метою випарювання є отримання розчинника в чистому вигляді(При опрісненні морської води). Розчин, що надходить на випарювання, називається вихіднимрозчином, а концентрований розчин, що видаляється - випареним.
Тепло, необхідне кипіння розчину, може підводитися різними способами. Однак найбільшого поширення набув як гріючий агент водяна пара, яку називають гріючимабо первинним. Пара розчинника, який утворюється при випаровуванні киплячого розчину, називають вторинним. Вторинна пара може використовуватися як гріюча пара при багаторазовому випарюванні або для потреб, не пов'язаних з випарюванням, останньому випадкувін називається екстра-паром.
Випарні установки, крім випарних апаратів, включають і допоміжне обладнання (конденсатори, теплообмінники, насоси та ін.). Випарний апарат складається з наступних основних частин: гріючої камери, В якій нагрівають розчин до необхідної температури; випарною (кип'ятільною) камери, де відбувається випаровування (кипіння) розчинника; сепаратора, Що забезпечує відділення крапель рідкого розчину від утворюються парів; пристроїв, що забезпечують циркуляцію та транспортування розчину. Частини апарата можуть поєднуватися та виконувати кілька функцій. Так нагрівання і випаровування часто проводять в одній частині апарату, що називається камерою, що зазвичай гріє. Вихідний розчин надходить в апарат, як правило, нагрітим до температури кипіння. В іншому випадку в камері, що гріє, розчин нагрівається до температури кипіння і подається в випарну камеру, де кипить. Пара розчинника, що утворюється, проходить через сепаратор, в якому відокремлюється від захоплених крапель рідини, і видаляється з апарату (вторинний пар). Для подачі тепла в камеру, що гріє, зазвичай використовується водяна пара, що гріє. Різниця температур між нагріваючим агентом і киплячим розчином називається корисний різницею температур. Температура кипіння розчину при випаровуванні відрізняється від температури вторинного парану величину, яка називається температурними втратами.
Способи випарювання поділяються залежно від різних ознак.
1. Залежно від тиску розрізняють випарювання під надлишковим тиском,під атмосферним тискомі під вакуумом.
При проведенні процесу під надлишковим тиском можна використовувати вторинну пару, що утворюється. При цьому вторинний пар має високу температуру і придатний для використання в іншому апараті як гріючий, або екстра-пара. Однак при випарюванні під високим тиском підвищується температура кипіння розчину, що застосовується, що застосовується тільки для термічно стійких речовин. Крім того, підвищуються витрати, пов'язані із внутрішнім високим тиском в апараті. Всіх зазначених недоліків, але також і переваг позбавлений апарат для проведення процесу під атмосферним тиском. Вторинна пара при цьому зазвичай не використовується і спрямовується в атмосферу. Конструктивно такі апарати найпростіші, але найменш економічні.
Створення вакууму в апараті призводить до зниження температури проведення процесу. Це дає можливість концентрування розчинів речовин, схильних до термічного розкладання, використання як гріючих агентів теплоносіїв з низькими температурами. Крім того, збільшується корисна різниця температур, що призводить до зменшення необхідної поверхні теплообміну. Але за такого способу проведення процесу дещо збільшується питома теплотавипаровування розчинника, отже, зростає витрата необхідного тепла. Проведення процесу під вакуумом потребує додаткового обладнання для його створення та підтримки в апараті.
2. Залежно від використання вторинної пари розрізняють: просте випарювання, багаторазове випарюванняі випарювання з тепловим насосом. При простому випарюванні в однокорпусних установках вторинна пара не використовується для випарювання і видаляється з апарату. При багаторазовому випарюванні в багатокорпусних установках, які найбільш поширені, вторинна пара з попереднього апарату використовується як гріючий в подальшому. При цьому тиск у послідовно з'єднаних апаратах підтримується таким, щоб вторинна пара з попереднього апарату служила гріючим у наступному, тобто. температура вторинної пари з попереднього корпусу повинна бути вищою за температуру кипіння розчину в наступному корпусі. Таким чином, первинною парою обігрівається тільки перший апарат, а наступні – вторинною парою з попередньої. З цією метою тиск по ходу руху пари знижується від корпусу до корпусу, що зменшує температуру кипіння розчину. Такий підхід призводить до значних знижень енергетичних витрат. Зниження енергетичних витрат може бути досягнуто в однокорпусних установках випарних із застосуванням теплового насоса. У таких установках вторинна пара за допомогою теплового насоса (турбокомпресора або пароструминного інжектора) стискається до тиску, який відповідає температурі первинної пари і повертається в апарат як гріючий, змішуючись з первинною парою.
Винахід відноситься до галузі.хімічного машинобудування, а саме до способів випарювання розчинів солей, що застосовуються в хімічній, харчовій та інших галузях промисловості, і дозволяє поліпшити класифікацію солі, підвищити якість і розмір продукції кристалів, підвищити продуктивність установки за рахунок зменшення інкрустації. теплообмінних поверхонь та запобігання розмиванню граней кристалів. Вихідний розчин подають у гідрокласифікатори випарних корпусів з те.мпературою, що дорівнює температурі кипіння розчину в цих апаратах. Розчин, що подається в гідрокласифікатор першого корпусу, нагрівають послідовно конденсатом пари, що гріє, в одному теплообміннику і парою, що гріє, в іншому теплообміннику. Розчин, що надходить на класифікацію в кожен наступний корпус, нагрівають екстрапаром попереднього корпусу відповідно в теплообмінниках. 1 3. п. ф-ли, 2 іл. i (Л
СПІЛКА РАДЯНСЬКИХ
СОЦІАЛІСТИЧНИХ
РЕСПУБЛІК ц 4 B Ol D 1 26
ОПИС ВИНАХОДУ
Н А BTOPCHOMY СВІДЧЕННЯМ
ДЕРЖАВНИЙ НОМІТЕТ СРСР
ПО СПРАВАХ ВИНАХОДІВ І ВІДКРИТТІВ (2l) 4195649/23-26 (22) 17.02.87 (46) 07.09.88. Бюл. № 33 (72) В. С. Фокін, Є. М. Ковальов, А. М. Коган, С. С. Корнієнко, А. А. Точигін, В. Г. Арсенов
Є. В. Міхін, В. А. Левін, В. А. Шур, В. С. Бобрін, В. І. Ємельянов та В. P. Халілов (53) 66.048.541 (088.8) (56) Авторське свідоцтво СРСР №229454, кл. У Ol D I/26, 1969.
Патент США №4231840, кл. В 01 D !/26, 1980. (54) СПОСІБ випаровування розчинів солей (57) Винахід відноситься до галузі хімічного машинобудування, а саме до способів випарювання розчинів солей, приме. няються в хімічній, харчовій та інших
„„SU„„1421356 A 1 галузях промисловості, і дозволяє поліпшити класифікацію солі, підвищити якість та розмір продукційних кристалів, підвищити продуктивність установки за рахунок зменшення інкрустації теплообмінних поверхонь та запобігання розмиванню граней кристалів. Вихідний розчин подають у гідрокласифікатори випарних корпусів з температурою, що дорівнює температурі кипіння розчину в цих апаратах. Розчин, що подається в гідрокласифікатор першого корпусу, нагрівають послідовно конденсатом пари, що гріє, в одному теплообміннику і парою, що гріє, в іншому теплообміннику. Розчин, що надходить на класифікацію кожен наступний корпус, нагрівають екстрапаром попереднього корпусу відповідно в теплообмінниках. I з. п. ф-ли, 2 іл.
Винахід відноситься до способів випарювання розчинів, що кристалізуються, в багатокорпусних випарних установках, що застосовуються в хімічній, пишучій та ін. гих галузях промисловості.
Метою винаходу є поліпшення класифікації солі, підвищення якості та розмірів продукційних кристалів, збільшення терміну міжпромивного пробігу, підвищення продуктивності установки товарної солі.
На фіг. 1 представлена випарна установка, що реалізує запропонований спосіб;
«а фіг. 2 вЂ" випарний апарат випарної установки.
Спосіб випарювання розчинів солей здійснюють у випарній установці (фіг. 1) що складається з випарних апаратів 1 вЂ" 4, теплообмінників 5 вЂ" 9, а також барометричного конденсатора, ємностей, насосів, що перекачують, центрифуг (не показані).
Випарні апарати 1 (корпуси) взаємозамінні (запірна арматура (не показана), при одному апараті другому знаходиться в резерві.
Кожен випарний апарат (фіг. 2) складається з камери 10, що гріє, труби 1! скипання, сепаратора 12, зворотної циркуляційної труби 13, гідрокласифікатора 14, мають штуцери 15, 6, 7 введення розчину, виведення випареної суспензії і грудок відповідно.
Спосіб реалізують в такий спосіб.
Вихідний розчин проходить через теплообмінник 5 де нагрівається за рахунок тепла конденсації екстрапара третього корпусу.
З теплообмінника 5 частина розчину подається в корпус і класифікатор випарного апарату 4. Інша частина розчину подається на теплообмінники 6, 7 і 8, в яких обігрів проводиться екстрапаром відповідно другого, першого і конденсатом пари, що гріє першого корпусів, Нагрітий розчин з теплообмінників 6 і 7 надходить в корпуси та гідрокласифікатори випарних апаратів 3 і 2 відповідно.
Розчин з теплообмінника 8 надходить в теплообмінник 9, що обігрівається парою, що гріє, і потім подається в корпус і гідрокласифікатор першого випарного апарату.
Така система підігріву вихідного розчину дозволяє подавати в гідрокласифікатор на класифікацію кристалів розчин з температурою, що дорівнює його температурі кипіння в цьому корпусі.
Греюча пара подається в перший корпус випарної установки, вторинна пара першого корпусу надходить на обігрів корпусу 2 і частково на обігрів теплообмінника 7, вторинний пар корпусу 2 є греюгцим для корпусу 3 і частина пари йде на обігрів теплообмінника 6. Аналогічно вторинна пара третього корпусу надходить на обігрів четвертого корпусу та теплообмінника 5.
Вторинна пара четвертого корпусу надходить у барометричний конденсатор, проте, якщо вихідний розчинмає дуже низьку температуру, він може нагріватися в додатковому теплообміннику за рахунок тепла конденсації вторинної пари корпусу 4.
Випарена суспензія виводиться з гідрокласифікаторів випарних апаратів і подається на центрифуги з метою одержання кристалічної солі.
Подача розчину в гідрокласифікатори випарних апаратів при температурі, що дорівнює температурі його кипіння в цьому корпусі, дозволяє поліпшити класифікацію продукційних кристалів.
Розчин, що подається через штуцер 15 в гідрокласифікатор 14 випарного апарату (фіг. 2), проходячи зону розчинення гідрокласифікатора, між штуцерами 15 і 16 насичується за рахунок часткового розчинення грудок (конгломератів) кристалів, що накопичуються в цій зоні. в зону класифікації, розташовану вище штуцера 6 гідрокласифікатора 14, насичений розчин не розчиняє дрібні кристали, а виносить їх в сепаратор 12, звідки вони частково захоплюються потоком і через зворотну циркуляційну трубу 13 потрапляють в гріючу камеру 10. і в певній мірі запобігають відкладенню солей на поверхнях, що гріють, що підвищує час міжпромивного пробігу установки і середній коефіцієнт теплопередачі.
У той же час, відмиваючи продукційний кристал від різного родудомішок, розчин не розмиває грені та не зменшує середній розмірпродукційного кристала, Наявність дрібних кристалів в сепараторі 12, винесених туди розчином, що класифікується, дозволяє знімати на них пересишення розчину, що запобігає появі великої кількостізародків, що веде до утворення дрібнокристалічного продукту, а також захищає стінки сепаратора від заростання.
Таким чином, використання запропонованого способу випарювання солей дозволяє покращити якість та розміри продукційних кристалів, збільшити термін міжпромивного пробігу та підвищити продуктивність установки.
Прил ер. Вихідний розчин у кількості
1000 кг/год з початковою температурою 40 С подається в теплообмінник 5, в якому нагрівається до 51 С за рахунок тепла екстрапара третього корпусу, що має температуру
65 С. Частина розчину з температурою 51 С в кількості 266,2 кг/год прямує в корпус 4 на підживлення і класифікацію в гідрокласифікатор. Температура розчину дорівнює температурі кипіння в цьому корпусі, 1421356 на класифікацію йде 10Я від загальної кількостірозчину, що подається в апарат, а саме 26,6 кг/год. Вихідний розчин, що залишився, в кількості 733,8 кг/год з температурою 51 С направляється паралельно в теплообмінники 6, 7 і 8 в кількості 246,2;
237,4 та 250,2 кг/год відповідно. У теплообміннику 6 розчин нагрівається до температури 73 С, відповідної температури кипіння в корпусі 3, і з цією температурою подається в корпус 3 на підживлення і гідрокласифікатор на класифікацію кристалів в кількості 1Оф від всього розчину, що подається в корпус, тобто 24, 62 кг/год. Обігрів теплообмінника 6 здійснюється екстрапаром корпусу 2 з температурою 85°С.
Розчин, що подається в теплообмінник 7, нагрівається до температури 93 С, відповідної температури кипіння його в корпусі 2 і подається в апарат на підживлення і гідрокласифікатор на класифікацію кристалів. Розчин, що подається в теплообмінник 8 в кількості 250,2 кг/год, що має температуру 51 С, нагрівається до 83,6 С за рахунок тепла конденсату пари, що гріє, корпусу 1, а потім подається в теплообмінник 9, де обігрів відбувається гріючою парою з температурою! 25 С. Розчин, нагрітий до
125 С, подається на підживлення і гідрокласифікатор корпусу 1.
Гріючий пар з температурою 125 З у кількості 157 3 кг/год подається в корпус I.
Вторинна пара першого корпусу з температурою 105 С подається на обігрів корпусу 2 і теплообмінника 7. Вторинна пара корпусу 2 з температурою 85 С подається в корпус 3 і теплообмінник 6. І, нарешті, вторинна пара корпусу 3 з температурою 65 С подається в корпус 4 і на обігрів теплообмінника 5.
З гідрокласифікаторів корпусів 1, 2, 3 та 4 виводиться пульпа в кількості 96,03;
92,79; 96;66 та 104,9 кг/год відповідно.
Співвідношення твердої та рідкої фазу пульпі, що виводиться, становить Т:Ж= l: l.
Середній розмір кристалів, що виводяться, становить 260 вЂ" 270 мкм. Пульпа, що виводиться, подається на центрифуги, в яких відбувається відділення кристалів.
Пропонований спосіб випарювання розчинів солей дозволяє підвищити середній розмір одержуваного кристала до 260вЂ"
270 мкм, покращивши при цьому його якість, що призводить до зменшення втрат солі при центрифугуванні від 5 до 2 вЂ" ЗЯ. Крім того, збільшення часу міжпромивного пробігу дозволяє підвищити фонд робочого часу на 180 год.
При випарюванні розчинів солей виділяється пульпа по корпусах!,-2, 3 і 4 відповідно 96,0; 92,8; 96,7 та 105 кг/год. Співвідношення твердої та рідкої фаз становить
Втрати під час процесу випарювання порівняно з відомим способомскорочуються у 2 рази.
Форл ула винаходу
I. Спосіб випарювання розчинів солей, що включає підігрів розчину, упарювання його в багатокорпусній установці і класифікацію випареної суспензії для виведення кристалів, який відрізняється тим, що, з метою поліпшення класифікації солі, підвищення якості та розмірів продукційних кристалів, упарену суспензію класифікують температуру, рівну температурі кипіння зазначеного розчину у випарному апараті.
2. Спосіб в. I, який відрізняється тим, що розчин, що надходить на класифікацію в перший корпус, нагрівають послідовно конденсатом пари, що гріє. і парою, що гріє, а розчин, що надходить на класифікацію в кожен наступний корпус, нагрівають екстрапаром, що відбирається з попереднього корпусу випарної установки.
1421356 вайа «ntvcvadg!
5пауенна суспензія на ueempu
/ аст Злодій пасіями
Упорядник Є. Сотнікова
P едактор С. Пекар Техред І. Верес Коректор >1. Макс імішинець
Замовлення 4359/5 Тираж 642 Передплатне
ВНИИПИ Державного комітетуСРСР у справах винаходів та відкриттів
113035, Москва, Ж вЂ" 35, Рауська наб., д. 4/5
Виробничо-поліграфічне підприємство, r. Ужгород, вул. Проектна, 4
Винахід відноситься до галузі виробництва глинозему, соди, поташу та інших солей, безпосередньо до процесу випарювання розчинів у трубчастих випарних апаратах. Спосіб включає нагрівання розчину парою з видаленням конденсату і виведенням випареного розчину з кристалами солей і вторинної пари з сепаратора трубчастого випарного апарату, при цьому частину конденсату у вигляді дрібних бризок вводять в простір паровий сепаратора. Конденсат вводять у паровий простір сепаратора обсягом 0,3-2% від одержуваного конденсату. В результаті збільшився час між зупинками на розмивання трубок до 40 діб із скороченням кількості закупорених трубок до 10%; отримано чистий конденсат із поверненням на ТЕЦ після сепаратора без краплеуловлювача; збільшилася кратність використання пари на один щабель за рахунок збільшення теплопередачі та виключення опору заростаних краплеуловлювачів; знизилася питома витрата пари на тонну випареної води з 0,62 до 0,33 т/т. 1 з.п. ф-ли, 1 іл.
Винахід відноситься до галузі виробництва глинозему, соди, поташу та інших солей, безпосередньо до процесу випарювання розчинів у трубчастих випарних апаратах. Відомий спосіб випарювання розчинів у трубчастих випарних апаратах з кристалізацією солей (Перцев Л.П., "Трубчасті випарні апарати для розчинів, що кристалізуються". М. , Машинобудування, 1982 р., с. 29, рис. 15; с. 66, рис. 42). Цей спосіб включає нагрівання розчину парою з видаленням конденсату і виведенням випареного розчину з кристалами солей і вторинної пари з сепаратора трубчастого випарного апарату. Недоліками способу є:
Закупорювання гріючих трубок сольовими кірками, що відвалилися від стінок сепароторів до 20-30% і часті зупинки апарату через 3-4 діб для промивання водою кожної окремої трубки;
Зниження продуктивності апарату та кратності використання пари через заростання найбільш ефективних сітчастих або жалюзійних краплевідділювачів, а також через закупорювання трубок, що гріють;
Збільшення вартості сепаратора через ускладнення встановлення дорогих краплеуловлювачів і збільшення обсягу;
Збільшення витрати пари на випарювання промивних вод. Причиною заростання стінок сепараторів і краплеуловлювачів є осадження крапель пульпи з пересиченням по солях розчином і їх висушування перегрітим на величину депресії парою розчину, що упарюється, на 12-20 o С. Технічним завданням винаходу є виключення заростання солями стінок сепараторів сепараторів кірками. Рішення технічної задачі досягається тим, що 0,3-2% конденсату у вигляді дрібних бризок вводять у паровий простір сепаратора. На кресленні представлений випарний апарат, який використовує запропонований спосіб. Випарний апарат складається з гріючої камери 1, сепаратора 2, труби подачі частини конденсату в сепаратор 3, форсунки 4. Пар надходить у міжтрубний простір гріючої камери 1, а розчин у сепаратор 2, де він змішується з циркулюючим випареним кристалізується розчином. Конденсат видаляється з камери, що гріє, 1 і частина його по трубопроводу 3 через форсунку 4 вводиться в паровий простір сепаратора 2. Введення дрібних крапель в об'єм пари, забрудненого краплями пульпи, виключає перегрів вторинної пари, перенасичення розчину крапель по солях за рахунок їх злиття , що запобігає утворенню кірки солей і здійснює промивання вторинної пари від крапель пульпи. Для промислового випробування способу однієї чотирикорпусної випарної установки 0,4-0,6% конденсату першого корпусу була введена в пустотілі сепаратори (без краплеуловлювачів) через форсунки. В результаті порівняно з найбільш потужними випарними апаратами 800 м 2 , що працюють без введення конденсату, з кристалізацією безводної соди при содопоташному виробництві:
Збільшився час між зупинками на розмивання трубок до 40 діб із скороченням кількості закупорених трубок до 10%;
Отримано чистий конденсат із поверненням на ТЕЦ після сепаратора без краплеуловлювача;
Збільшення кратність використання пари на один щабель за рахунок збільшення теплопередачі і виключення опору краплеуловлювачів, що заростаються;
Знижено питому витрату пари на тонну випареної води з 0,62 до 0,33 т/т.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб випарювання розчинів з кристалізацією солей, що включає нагрівання парою в трубчастих випарних апаратах з видаленням конденсату пари і виведенням випареного розчину і вторинної пари з сепаратора і подачу конденсату в паровий простір сепаратора випарного апарату над розчином, який відрізняється тим, що конденсат, подава простір сепаратора відбирають з міжтрубного простору і отриману пароконденсатну суміш вводять через форсунку у вигляді дрібних бризок. 2. Спосіб за п. 1 відрізняється тим, що конденсат вводять у паров простір сепаратора в обсязі 0,3-2% від конденсату.
Для підготовки маточного розчину після декомпозиції до вилуговування нової порції бокситу з процесу повинна бути виведена вода, додана раніше для розведення вареної пульпи. Кількість води, яку треба випарувати, приблизно відповідає різниці між об'ємами алюмінатного та оборотного розчинів. Крім зведення балансу по воді, в ході процесу випарювання попутно вирішується завдання очищення алюмінатних розчинів від домішок: соди, органіки, кремнезему (гідроалюмосилікату натрію) та сульфату натрію. Сода утворюється в основному в результаті декаустифікації лугу карбонатами, присутніми в боксіті та вапна:
RCO2 + 2NaОН ⇔ Na2CO3 + R(OH)2, R = Са2+, Mg2+, Fe2+,
а також при поглинанні лужно-алюмінатним розчином Вуглекислий газз повітря:
СO2возд + 2NaOHр-р → Na2CO3р-р + Н2Ор-р.
Упарюванням(або випарюванням) називають процес концентрування рідких розчинів шляхом часткового видалення розчинника (води) випаром під час кипіння рідини.
Для упарювання розчинів зазвичай використовують тепло водяної пари, яку називають первинною або «гострою» парою. Пар, що утворюється при випаровуванні киплячого розчину, називають вторинною або парою самовипаровування. Для процесу використовують випарні апарати (рис. 9.3-9.9).
У процесі випарювання води з маточного розчину зі збільшенням концентрації лугу в розчині з 155-165 до 300-305 г/л Na2Oк кристалізується та виділяється в осад соду, содосульфатні сполуки та органічні домішки.
Частина солей відкладається теплообмінної поверхні, цим різко знижуючи теплопередачу. Солі, що виділилися на гріючих трубках, періодично розчиняють у слабких маткових розчинах або промводах.
Розчинність соди в лужноалюмінатних розчинах різко знижується з підвищенням концентрації розчинів. Для синтетичного розчину з концентрацією ~ 300 г/л Na2O розчинність Na2CO3 становить ~ 8 % від Na2Oзаг (див. рис. 9.1). У виробничих розчинах розчинність соди вище на 1,5-2,0 %, оскільки вона містить органічні домішки, що підвищують в'язкість розчинів і заважають відділення солей.
Органічні речовини відокремлюють від розчину разом із содою у складі так званої «рудої соди» - моногідрат соди - Na2CO3*H2O. Органічні речовини забарвлюють соду у характерний рудий колір. Органічні домішки надходять у процес переважно з бокситом. Частина органічних речовинвиводиться з процесу з червоним шламом і при кальцинації глинозему, більша частина їх видаляється при випарку, оскільки захоплюється з розчину з кристалами соди.
При переробці бокситів, що містять сірку, відбувається поступове збагачення оборотних розчинів натрію сульфатом NaSO4. Розчинність сульфату натрію близька до розчинності соди - падає зі зростанням концентрації лугу; на заключної стадіївипарювання створюються умови для кристалізації содосульфатної суміші з переважною кількістю сульфату.
При випарюванні також відбувається виділення кремнезему в осад у вигляді гідроалюмосилікату натрію, який, беручи в облогу на стінках трубок, знижує коефіцієнт теплопередачі випарних апаратів. Шкідливий впливкремнезему може бути значною мірою зменшено обезкремнюванням маткового розчину.
Випарювання маткових розчинів проводиться в багатокорпусних випарних батареях (див. рис. 9.2), що працюють під вакуумом і дозволяють багаторазово використовувати вторинну пару.
Випарювання розчинів під вакуумом має наступні переваги:
- знижується температура кипіння розчину, що збільшує корисну різницю температур і кількість тепла, що йде від пари, що гріє до розчину;
- вторинну пару з апарату з підвищеним тиском можна використовувати як гріючий в апаратах з низьким тиском і в результаті зменшити витрату свіжої пари;
- можливість зменшити поверхню нагріву розчину і таким чином застосовувати компактніші та дешевші випарні апарати.
До недоліків можна віднести те, що застосування вакууму збільшує вартість випарної установки, тому що потрібні додаткові витрати на пристрої, що забезпечують розрідження в системі: конденсатори, пастки, вакуум-насоси, пароежекторні установки, відповідно збільшуються експлуатаційні витрати.
Якщо знехтувати втратами тепла в навколишнє середовище, Витрата свіжої пари скорочується в міру збільшення числа корпусів (кратності випарювання) в батареї. Одночасно за відсутності втрат кількість корпусів не впливає на продуктивність батареї по випареній воді, яка визначається переданим розчином кількістю тепла Q:
Q = F * k * Δt,
де F – поверхня теплообміну, м2; k - коефіцієнт теплопередачі, кВт/(м2*К); Δt - корисна різниця температур (між t1 - температурою пари, що гріє, і t2 - температурою розчину), °С.
Вибір t обмежується умовами виділення гідроалюмосилікату натрію і зростаючою корозією трубок, що гріють: t1 ≤ 150 °С. Вибір t2 обмежується зростаючою зі зниженням температури в'язкістю розчину і витратами створення вакууму. При розрідженні в останньому корпусі 0,08 МПа t2 становить 60 °С, що відповідає значенню Δt = 150-60 = 90 °С. Однак реальне значенняΔt нижче за розрахунковий на величину повної температурної депресії θ:
θ = θ1 + θ2 + θ3,
де θ1 - фізико-хімічна температурна депресія, яка визначається як різниця в температурах кипіння розчину і чистого розчинника при постійному тиску; θ2 - гідростатична депресія, яка визначається як різниця в температурах кипіння у верхньому і нижньому шарах розчину у випарному апараті; θ3 - гідравлічна депресія, обумовлена зниженням тиску вторинної пари через гідравлічні опори в паропроводах між корпусами.
Різницю між температурою кипіння розчину та температурою кипіння води при тому ж тиску називають фізико-хімічною температурною депресією. Величина цієї депресії (θ1) залежить від природи розчиненої речовини, концентрації розчину та тиску, при якому відбувається його кипіння. З підвищенням концентрації температурна депресія зростає; для розчину, що містить Nа2Ообщ = 300 г/л, вона досягає 15-10 °С. Таким чином, температура кипіння такого розчину при атмосферному тискудорівнює 115-110 °С. Температура пари, що утворюється, практично дорівнює температурі кипіння води, тобто 100 °С.
Сумарна величина θ становить величину не менше 40 °С, а різниця температур, що залишилася, не перевищує 50 °С. Реальна питома витрата пари зменшується зі зростанням випарних апаратів у випарній установці до певної межі (як правило, для вітчизняних заводів при значенні кратності не вище 5). Тому зі зростанням числа корпусів батареї зростає величина втрат, продуктивність батареї знижується при одночасному збільшенні капітальних витрат. Питання про оптимальному числікорпусів у батареї повинен вирішуватися після детальних техніко-економічних розрахунків, які враховують вплив усіх перерахованих вище факторів.
07.03.2019
Найбільша перуанська металургійна корпорація Aceros Arequipa оформила замовлення у SMS group на оснащення з Німеччини для інноваційної сталеливарної лінії, її монтаж.
07.03.2019
На сьогоднішній день обробка різних типівметалів під значним тиском вважається найпопулярнішим і обґрунтованим у технічному плані способом...
07.03.2019
Створення та впровадження ефективної системиуправління охороною праці здійснюється відповідно до всіх стандартів СТБ 18001-2009 «Система управління охороною праці.
06.03.2019
Корпорація зі Швейцарії Sider Alloys зробила заяву про те, що вона збирається вже в наступному роцівідновити діяльність єдиного італійського алюмінієвого...
06.03.2019
Гофрований картон, або ж скорочено гофрокартон, використовується для виготовлення тари для упаковки, при цьому багатошаровість такого матеріалу гарантує стійкість.
05.03.2019
Першого березня на території сталедротового майданчика номер два «БМЗ» підприємство «БМК», що управляє, передало в використання інноваційний агрегат, що дозволяє...
05.03.2019
Найважливішим ультрасучасним способом виготовлення продукції із залізобетону вважається використання віброформ. Віброформи є одним з типів металевих форм.
05.03.2019
На сьогоднішній день шнеками називають робочі елементи, які застосовуються з метою комплектації різних машин та пристроїв. Головне призначення подібних виробів...
