Кристаллизация из растворов в химической промышленности - Лебедев И.В.
Скачать (прямая ссылка):
Особенно целесообразна эта схема для солей с обратной рас-254 творимостью, так как высокая температура в первом корпусе
позволяет более полно выделить кристаллизующееся вещество. Недостатком противоточной схемы питания является необходимость установки промежуточных насосов для перекачивания раствора из корпуса в корпус.
Наиболее простой является прямоточная схема питания с последовательным движением раствора и пара от первого аппарата к последнему. Такой схеме отвечает минимум суммарных депрессионных потерь не только потому, что насыщенный раствор находится лишь в одном (последнем) корпусе, но и потому, что этот корпус работает под вакуумом при более низкой температуре, которой соответствует и меньшая растворимость вещества (соли с прямой растворимостью), а следовательно, и меньшая температурная депрессия.
При прямоточной схеме нет необходимости устанавливать промежуточные насосы для перекачивания раствора, который самотеком перетекает от первого аппарата к последнему вследствие понижения давления в каждом последующем корпусе. Однако постепенное снижение температуры раствора по мере его концентрирования (что может вызвать преждевременную кристаллизацию и забивку переточных труб при выпаривании растворов солей с прямой растворимостью) является большим недостатком прямоточной схемы и она обычно не применяется для выпаривания кристаллизующихся растворов.
Многокорпусная батарея может быть составлена из любых выпарных аппаратов, конструкции которых были рассмотрены выше. Однако наиболее удобны аппараты с принудительной циркуляцией, в которых скорость движения жидкости не зависит от разности температур между греющим паром и раствором. Эта разность может быть очень небольшой (всего несколько градусов), что облегчает составление батареи.
Поскольку расчет многокорпусной выпарной батареи изложен весьма подробно в специальной литературе [45—47, 109], здесь он не приводится.
В. Выпарные аппараты с тепловым насосом
Вторичный пар может быть использован для выпарки в одном аппарате при условии возвращения сокового пара на обогрев того же корпуса. Понятно, что при этом необходимо повысить давление (температуру конденсации) вторичного пара, для чего его сжимают в специальном компрессоре — тепловом насосе. Степень сжатия определяется в зависимости от разности между температурой пара, возвращаемого обратно в аппарат, и температурой кипящего раствора.
На рис. 126 представлена схема выпарного аппарата 1 с тепловым насосом — компрессором 2. Штуцер 3 служит для подачи 255
Рис. 126. Схема выпарного аппарата с тепловым насосом:
1 — выпарной аппарат; 2 — компрессор; 3 — штуцер для подачи свежего греющего пара.
Суспензия
свежего греющего пара для первоначального запуска аппарата. Для сжатия вторичного пара при выпарке с тепловым насосом применяются поршневые компрессоры, турбокомпрессоры или пароструйные инжекторы.
В условиях обеспечения большой производительности при сравнительно небольшой степени сжатия турбокомпрессоры выгоднее поршневых.
Широкое распространение получили пароструйные инжекторы, в сопла которых подается свежий пар более высокого давления, чем требуется для обогрева. Инжектор всасывает вторичный пар, повышает его давление и вместе с греющим паром подает в нагревательную камеру выпарного аппарата. Хотя к. п. д. инжектора мал, применение его в этих условиях оправдано, так как расходуемый свежий пар в качестве носителя энергии значительно дешевле по сравнению с электроэнергией, а сам инжектор очень дешев, прост и удобен в обслуживании. В процессе работы инжектор потребляет значительное количество свежего пара, поэтому часть вторичного пара еще до сжатия в инжекторе обычно отводится на другие нужды производства в виде так называемого экстра-пара.
Экономическая целесообразность применения выпарных аппаратов с тепловым насосом определяется соотношением стоимости энергии, затрачиваемой на сжатие вторичного пара, и стоимости свежего греющего пара на данном предприятии. В одних случаях выпарной аппарат с тепловым насосом может оказаться экономичнее многокорпусной вакуум-батареи, в других— наоборот.
Расход энергии на сжатие быстро возрастает с увеличением температурной депрессии. Расчетами установлено [8], что при обычной средней стоимости электроэнергии и пара и условии, что депрессионная разность температур не превышает 8—10° С, выпарка с тепловым насосом становится экономически выгодней
по сравнению с выпаркой в многокорпусной батарее. Если же температурная депрессия больше 8—10°С, выгодней многокорпусная выпарка.
В некоторых случаях примененне выпарки с тепловым насосом становится особенно целесообразным. Так, при выпаривании растворов, чувствительных к воздействию высоких температур, применение многокорпусной батареи чрезвычайно затруднено необходимостью иметь пониженное давление уже в первых аппаратах. В то же время для выпарных аппаратов с тепловым насосом осуществление этого режима не вызывает никаких трудностей.
Если предприятие располагает только паром низкого давления, то применение многокорпусной выпарной батареи невозможно, поэтому правильным решением является установка выпарного аппарата с тепловым насосом.
