Кристаллизация из растворов в химической промышленности - Лебедев И.В.
Скачать (прямая ссылка):
Q 2 746 240
В качестве греющей камеры выбираем по нормалям [106] кожухотрубча-тын теплообменник:
Поверхность нагрева, м: 68
Диаметр кожуха, мм 800
Трубки
длина, мм 4000
диаметр, мм 57X3,5
количество, шт. 97
7. Диаметр сепаратора Dc определим исходя из условия очистки сокового пара от брызг раствора. Для обеспечения коэффициента очистки Л'оч =3- 103 скорость сокового пара в сепараторе при атмосферном давлении можно принять w=2,5 м/сек [81].
Тогда
Дс = /ЖГ ^ ¦/ш: _ /4_1,.45-1,673 д ода ж
У лтпр У лшпр, У л ¦ 2,5
где v"—удельный объем пара, равный 1,673 м.3(кг [48].
Принимаем Dc = 1,00 м.
8. Диаметр циркуляционных труб du находим из условия постоянства линейной скорости раствора по контуру. В этом случае сечение циркуляционных труб равно суммарной площади сечения всех греющих трубок, т. е.
ndl ndlp.
— =4П
где dip. — внутренний диаметр греющих трубок; п — нх число.
Таким образом,
da = rfTp. V~n = 0,05 /97 = 0,493 м
Принимаем внутренний диаметр циркуляционных труб da=500 мм.
9. Определим характеристику циркуляционного насоса. Производительность насоса Va вычисляется по скорости циркуляции раствора в греющих трубках w
лdln я0,052
V^H = —-^-nw -—|— 97-2,5 = 0,48 м3/сек (1720 м3/ч)
Напор насоса Н находим по гидравлическому сопротивлению циркуляционного контура
(XL \
? -|—— J — сумма коэффициентов гидравлических сопротивлений контура, приведенных к скорости раствора в греющих трубках (? — коэффициент местного сопротивления, X — коэффициент трения, L — длина трубы).
Определяем гидравлическое сопротивление данного контура (см. рис. 120), #=2,2 м (полный расчет здесь не приводится).
Затем по найденной производительности V„ и напору Н выбираем насос марки 18ПрЦ. Параметры насоса приведены ниже:
Производительность, Ки
м3!сек 0,5
м3/ч 1800
Напор Н, м 3
Число оборотов рабочего колеса, п
padjceK 77
об/ман 735
Мощность электродвигателя насоса N определим из соотношения:
VHHpc 0,5 - 3,5 -1420 " = ¦ 102 • 6755 = "вОТ
где т] — общий к. п. д. насоса, который можно принять равным 0,55; рс—плотность циркулирующей суспензии, равная 1420 /сг/ж3.
По каталогу [108] выбираем электродвигатель АО-94-8 мощностью 55 кет и с числом оборотов и=77 рад/сек (735 об/мин).
10. Определим степень смешения питающего и маточного растворов
„ Ки VHp 0,5-1210 010
U~ Vp~ Орас. “ 2,78 ~
11. Перегрев раствора Д/пер- после греющей камеры можно приближенно найти из выражения:
А,___________Q - 2746'24 -и.с
пер. - киС2рс ~ о,5 • 2,775 • 1420 '
12. Чтобы предупредить парообразование в трубках, над верхней трубной решеткой должен находиться раствор, минимальная высота которого Amin может быть определена из соотношения:
^mlnPc = Pi Р2
где pt и р2 — давление паров над раствором сульфата аммония соответственно при температурах (108,5+1,4) и 108,5° С.
В первом приближении можно принять, что с изменением температуры давление паров над раствором изменяется так же, как и иад чистой водой, в этом случае получаем
(1,0861 —1,0332). 10*
Amin = ------------|42о—------==0’с>7 м
где 1,0861 и 1,0332 — давление насыщенных водяиых паров (в ат) соответственно при 101,4 и 100°С [48].
Так как плотность паро-жидкостной эмульсии в 2—3 раза меньше плотности раствора, то высота пэдьемной трубы будет 1,2 м.
4. Миогонорпуоиые аыпариые уотаиовки
Рассмотренные выше конструкции выпарных аппаратов, как правило, работают непрерывно при установившемся режиме. Причем если кристаллизуемый раствор выпаривается в одном аппарате, то в нем обычно поддерживается атмосферное давление.
Раствор
Рис. 126. Схема трехкорпусной выпарной установки с параллельной подачей питающего раствора в каждый корпус:
/ — штуцер для подачи греющего пара; 2— штуцер для отвода конденсата; 3—брызго уловнтель.
Понижение давления не дает преимуществ ни в смысле уменьшения расхода греющего пара, ни с точки зрения эксплуатационных удобств. Оно может быть оправданным лишь в следующих случаях: 1) если выпарка при атмосферном давлении, т. е. при более высокой температуре кипения сопровождается нежелательными побочными процессами — окислением, разложением, осахариванием и т. д., ухудшающими качество готового продукта (например, при выпаривании растворов сахара); 2) если насыщенный раствор при атмосферном давлении имеет очень высокую температуру кипения и требует увеличения параметров греющего пара (например, растворы NH4N03, КОН, NaOH и др.); 3) если для выпарки приходится использовать отбросный пар низкого давления.
Понижение давления при выпарке становится, однако, необходимым и.экономически выгодным при организации многокорпусной выпарки, сущность которой состоит в объединении нескольких выпарных аппаратов (корпусов) таким образом, чтобы соковый пар одного аппарата служил для обогрева последующего. Этим достигается многократное использование тепла греющего (сокового) пара, 1 кг которого теоретически может выпарить столько килограммов воды из раствора, сколько имеется последовательно соединенных корпусов. Отсюда становится понятной экономическая эффективность такого метода.
