Производство капролактама - Бадриан А.С.
Скачать (прямая ссылка):
ротор; 11 — ннжняя опора.
Рис. 68. Роторно-пленочный испаритель с гофрированным барабанным ротором: / — корпус; 2 — барабан; 3 — вал; 4 — распределительное кольцо; 5 — зазор между барабаном и корпусом; 6 — отверстия в барабане для выброса жидкости; 7 — кольцевой сборник;
8 — перегородка; 9 — желоб; 10 — отверстия для прохода паров внутрь барабана.
Аппараты «Самбай» изготавливаются внутренним диаметром
0,05—0,94 м и поверхностью теплообмена 0,08—12,0 м2. Применение его для дистилляции капролактама ограничено: при неизбежном износе лопастей ротора твердые частицы могут попадать в продукт и загрязнять его.
196
За последние годы широкое распространение получили аппараты с коническим корпусом системы «Сако», производимые фирмами Samesreuter (ФРГ) и Contro-film (США) (рис. 67). Аппараты выпускаются в горизонтальном и вертикальном исполнении, причем в горизонтальном аппарате исходный продукт можно подавать со стороны широкой и узкой части конического корпуса. Благодаря тому, что образующая лопасти параллельна внутренней поверхности корпуса, зазор между ротором и корпусом сохраняется постоянным по всей длине аппарата. Величину его можно изменить, передвигая ротор в осевом направлении. При этом сохраняется возможность варьировать время пребывания продукта.
Испарители в вертикальном исполнении изготавливаются с поверхностью нагрева до 24 м2 при среднем внутреннем диаметре корпуса до 1,4 м. Если в вертикальном аппарате «Сако» время пребывания продукта составляет от 1,6 до 7 с, то в горизонтальных аппаратах оно может доходить до нескольких минут. При подаче питания в узкую часть конического корпуса результирующее давление в пленке, возникающее при наложении на нее центробежной силы, совпадает с направлением ее движения. В то же время при подаче питания в широкую часть это давление препятствует продвижению пленки в направлении выходного отверстия.
В аппаратах горизонтальных можно перерабатывать продукты с высокой вязкостью (до 25 Па-с), в то время как вертикальные не пригодны для сильно вязких продуктов. Кроме того, при дистилляции капролактама в горизонтальных аппаратах можно в значительной степени менять нагрузку без существенных изменений условий теплообмена и, следовательно, достигать высокой степени дистилляции.
Конструкции роторно-пленочных испарителей, получивших распространение в промышленности, отличаются сложностью изготовления и эксплуатации, не обеспечивают создание агрегатов большой единичной мощности. Проводились поиски новых направлений с целью преодоления этих недостатков. Перспективным оказалась разработка способа распределения жидкости на стенку под действием центробежных сил, возникающих при вращении ротора, с тем, однако, чтобы распределение было равномерным по высоте аппарата.
Этот принцип реализован в теплообменном аппарате с гофрированным барабанным ротором (испаритель ГИАП) [24]. На базе такой конструкции создан роторно-пленочный испаритель. Аппарат (рис. 68) состоит из цилиндрического корпуса 1, разделенного по высоте на ряд секций. Секции снабжены нагревательными рубашками. На валу 3 ротора по высоте закрепляются соосно с ним ряд полых барабанов 2, число которых соответствует числу секций. Поверхность каждого барабана выполнена гофрированной, а на выпуклостях гофр, по винтовой нисходящей линии располагаются отверстия 6. Принцип работы испарителя следующий.
14—1808
197
Попав на вращающееся распределительное кольцо 4, жидкость сбрасывается на внутреннюю поверхность гофр барабана, образуя на ней ряд вертикальных потоков. Дойдя до отверстия 6 в гофре, струя жидкости выбрасывается на обогреваемую поверхность корпуса аппарата. В связи с тем, что отверстия образуют на поверхности барабана винтовую линию, поверхность корпуса орошается равномерно по высоте, соответствующей высоте барабана.
Витки перфорации барабана можно выполнить в несколько заходов. Неиспарившаяся часть жидкости со стенок корпуса попадает в кольцевой сборник 7, снабженный перегородками 8, откуда по желобам 9 поступает на распределительное кольцо лежащей ниже секции, где процесс повторяется. Во [впадинах гофр предусмотрены отверстия 10 для прохода паров в пространство внутри барабана. Последнее связано со стремлением достигнуть в испарителе минимального перепада давления по высоте. Благодаря отверстиям 10 пары, образовавшиеся в процессе испарения внутри данной секции, поднимаются вверх не только в зазоре 5, но и по всему сечению аппарата.
Зазор между корпусом и барабаном может составлять несколько сантиметров. Это практически должно снять жесткие требования к качеству обработки внутренней поверхности корпуса, присущие различным конструкциям эксплуатируемых в настоящее время роторно-пленочных теплообменных аппаратов. Последнее обстоятельство представляется особенно важным при создании аппаратов большой единичной мощности.
Другой особенностью конструкции является использование кинетической энергии струй жидкости, сбрасываемых на теплообменную поверхность. Происходящая при этом активная турбулизация жидкостной пленки позволяет достигнуть высоких коэффициентов теплообмена. 1
