SU1490111A1 - Способ выпаривани водных растворов мочевины и выпарной аппарат дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Способ выпаривани  водных растворов мочевины и устройство дл  его осуществлени  могут быть использованы в химической и пищевой промышленности, в производстве минеральных удобрений, при выпаривании термически нестойких веществ и позвол ет увеличить конечную концентрацию упаренного раствора и уменьшить содержание продуктов термического разложени  мочевины в готовом продукте. Способ включает подачу исходного раствора и греющего пара в испарительную камеру, разделение образующейс  парожидкостной смеси на отдельные потоки упаренного раствора и перегретого вторичного пара в разделительном устройстве, установленном в объемном сепараторе, отвод упаренного раствора мочевины, конденсата греющего пара и перегретого вторичного пара. После разделени  парожидкостной смеси на отдельные фазы в объемном сепараторе в его пристенной области в поток перегретого вторичного пара вводитс  увлажненный вод ной пар со степенью сухости 0,7÷0,9. Выпарной аппарат дл  осуществлени  способа содержит трубчатую греющую камеру 1, объемный сепаратор 4, пр моугольные патрубки 6, направл ющие пластины 7, клинообразные вставки, кольцевые коллекторы 12 с соплами 13 и усеченными конусами. В коллекторы 12 подают насыщенный вод ной пар, который через сопла 13 поступает к поверхности сепаратора 4 и паропровода 11, передвигаетс  вдоль их внутренней поверхности, преп тству  образованию на них сло  отложений кристаллического карбамида и продуктов его распада. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Фи2.1

раствора и греющего пара в испарительную камеру, разделение образующейс  парожидкостной смеси на отдельные потоки упаренного раствора и пе- регретого вторичного пара в разделительном устройстве, установленном в объемном сепараторе, отвод упаренного раствора мочевины, конденсата греющего пара и перегретого вторичного пара. После разделени  парожидкостной смеси на отдельные фазы в объемном сепараторе в его пристенной области в поток перегретого вторичного пара вводитс  увлажненный вод ной пар со степенью сухости 0,7-0,9. Выпарной аппарат дл  осуществлени  способа содержит трубчатую греющ то камеру 1, объемный сепаратор 4, пр моугольные патрубки 6, направл ющие пластины 7, клинообразные вставки, кольцевые коллекторы 12 с соплами 13 и усеченными конусами. В коллекторы 12 подают насьпценный вод ной пар, который через сопла 13 поступает к поверхности сепаратора 4 и паропровода 11, передвигаетс  вдоль их внутренней поверхности, преп тству  образованию на них сло  отложений кристаллического карбамида и продуктов его распада. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относитс  к технологии получени  кристаллических веществ и может найти применение дл  упаривани  водных растворов мочевины

Цель изобретени  - увеличение конечной кондентрадии упаренного раствора и уменьшение содержани  биурета в готовой продукции за счет предотвращени  образовани  сло  отложений на необогреваемьк поверхност х.

Дл  достижени  указанной цели в способе, включающем подачу исходного раствора в трубчатый выпарной аппара и греющего пара - в его межтрубное пространство, разделение парожидкостной смеси на отдельные потоки перегретого вторичного пара и упаренного раствора в разделителе, установленном в объемном сепараторе над труб- чатым испарителем, отвод упаренного раствора мочевины, перегретого вторичного пара и конденсата греющего пара, согласно изобретению после разделени  парожидкостной смеси на отдельные фазы в объемном сепараторе в его пристенную область ввод т увлажненный вод ной пар со степенью сухости 0,7-0,9.

Использование защитного сло  увлажненного пара у внутренних ностей объемного сепаратора приводит к ликвидации образовани  сло  отложений на необогреваемых поверхност х, что повышает качественные характеристики готового продукта.

На фиг. 1 изображен аппарат дл  осуществлени  предлагаемого способа.

5

5

О

Q

0

5

общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг.1.

Вьтарной аппарат содержит трубчатую гр еющую камеру 1 со штуцерами 2 и 3 дл  подвода и отвода теплоносител  (греющего пара), расположенный над ним объемный сепаратор А, крышку 5 с пр моугольными в сечении патрубками 6, направл ющие пластины 7, клинообразные вставки 8, штуцер 9 дл  подачи раствора, патрубки дл  отвода упаренного раствора 10, паропровод вторичного перегретого пара 11, кольцевые коллекторы 12 с соплами 13, усеченными конусами 14 и штуцер 15 дл  ввода нacьш eннoгo вод ного пара.

Сущность способа и принцип действи  аппарата дл  его осуществлени  заключаетс  в следующем.

Через штудер 3 (фиг.1) в межтрубное пространство камеры 1 подают греющий пар. Исходный раствор, подлежащий выпариванию, поступает в трубки испарител  1 через штуцер 9 и, поднима сь снизу вверх, вскипает. Греющий пар, отдав свое тепло раствору, конденсируетс  и выводитс  из аппарата через штудер 2.

Парожидкостна  смесь, поступающа  из камеры 1, проходит по пр моугольным патрубкам 6, где при движении происходит ее разделение под действием центробежной силы на два потока- поток жидкости (упаренного раствора) и поток вторичного перегретого пара. Поток жидкости прижимаетс  центробежной силой к верхней части пр моугольных патрубков 6, а пар занимает

5

нижнюю ее часть. Патрубки 6 имеют изогнутую конфигурацию, выходные отверсти  обращены к днищу объемного сепаратора 4. Жидкость из патрубка 6

через его сечение между верхней и средней пластинами 7 и направл етс  вниз. Вторичный перегретый пар выходит из патрубка 6 через сечение межд средней и нижней пластинами 7, разде л етс  клиновидными вставками 8 на два потока, которые развод тс  в стороны от потока жидкости. Далее потоки вторичного пара поднимаютс  в верхнюю часть объемного сепаратора и вывод тс  из аппарата через паропроводы 11, а жидкий раствор - через патрубок 10. Отсутствие брызгоуноса при разделении парожидкостной смеси на отдельные фазы исключает необхо- димость в каплеуларливающих устройствах .

В кольцевые .коллекторы 12 подают через штуцер 15 насьпценный вод ной пар. При истечении его через коротки сопла 13 в объемный сепаратор 4, в котором поддерживаетс  глубокий вакуум , параметры пара измен ютс  по линии посто нной энтропии и пар из насыщенного переходит в увлажненное состо ние. Дл  растекани  струй увлажненного пара по всей зап5{щаемой поверхности сопла 13 наклонены в сторону поверхности и образуют с ее образующей острый угол. Далее поток увлажненного вод ного пара, равномерно распределившись по периметру защищаемой поверхрюсти, поступает в следующий канал, образованный внутренней поверхностью объемного сепа- ратора 4 с усеченным конусом 14, В сужающемс  канале происходит стабилизаци  течени  увлажненного пара с образованием развитог о пограничного

сло  на коротком участке. Сопла 13 направлены в сторону вектора скорости основного потока перегретого-пара, причем скорость на внешней границе защитного сло  должна быть равна скорости основного потока перегретого пара. Слой увлажненного пара передвигаетс  вдоль внутренних необогревае- мых поверхностей объемного сепаратора 4 и паропровода 11, преп тству  образованию на них сло  отложений кристаллического карбамтща и продуктов

его распада.

I

В предлагаемом способе осуществл етс  защита внутренних поверхностей

..

D

5 0

5 О Q

5

5

0

5

1116

объемного сепаратора, паропровода вторичного пара и эжектора (на чертеже не показан) путем создани  около этих необогреваемых поверхностей за- щчтного сло  из увлажненного вод ного пара. Увлажненный пар образуетс  из сухого насьщенного пара, при истечении последнего из коротких сопел в пространство с меньшим давлением, Дл  образовани  сплошного защитного сло  короткие сопла, из которых выходит поток увлажненного пара, необходимо направл ть на защищаемую поверхность под острым углом, причем сопла должны быть направлены в сторону движени  основного потока вторичного перегретого пара. Дл  образовани  устойчивого стабилизированного режима течени  увлажненного пара в защитном слое над соплами устанавливаетс  усеченный конус, основанием направленный в сторону основного движени  потока. Высота усеченного конуса и рассто ние между основанием конуса и защищаемой поверхностью выбираетс  из услови  образовани  на этой поверхности развитого пограничного сло  из увлажненного пара, причем скорость на его внешней границе должна равн тьс  скорости основного потока перегретого пара. Исход  из этого, определ етс  расход увлажненного пара. Степень cyxocTiY увлажненного пара обусловлена величиной давлени  нacьш eннoгo пара до его истечени  через сопло.

Изобретение иллюстрируетс  следующими примерами.

Пример 1. На установке по i производству мочевины мощностью 1000 т/сут в выпарной аппарат второй ступени поступает водный раствор мочевины с начальной концентрацией 90- 93% и через трубки греющей камеры 1 поднимаетс . Одновременно в межтрубное пространство подают греющий пар с t 150-160°С, Греющий пар, отдав тепло раствору, конденсируетс  и выводитс  из аппарата. Раствор вскипает и полученна  парожидкостна  смесь поступает в камеру с пр моугольными патрубками 6, где раздел етс  на потоки жидкого упаренного раствора и вторичного перегретого пара. Жидка  фаза выводитс  из об7-,емного сепаратора через патрубок 10, а вторичный перегретьй пар - через паропровод 11, Через штуцер 15 в коллектор 12 подают насыщенный вод ной пар давлением Р 1,4 эта. Поступа  через короткие сопла 13 в пространство объемного сепаратора 4, где поддерживаетс  давление Р 0,026 ата, пар измен ет свои параметры при посто нной энтропии и переходит в увлажненное состо ние со степенью сухости X 0,83, т.е. в увлажненном паре содержитс  17% капельной влаги. Влажность готового продукта по Фишеру при этом составл ет 0,25%, содержание биурета в готовом продукте - 0,77%. На конденсацию 1320 кг/ч вводимого пара необходимо подавать 21,4 м /ч оборотной воды.

Пример 2, Способ осуществл ют аналогично примеру Т, только в коллектор t2 подают насьпценный вод ной пар давлением 25 ата. Давление в объемном сепараторе при этом снижаетс  до 0,015 ата. При прохождении через сопла 13 пар тгереходит в увлажненное состо ние со степенью сухости X 0,715. Количество влажного пара равно СЙД.Р 880 кг/ч, количество капельной влаги, вносимой ,в защитный слой G, 250 кг/ч. Предельна  концентраци  на стенках 320/(320-1-250) 56%. Влажность готового продукта по Фишеру составл ет 0,2%, содержание биурета в готовом продукте 0,7%. Расход охлаждающей воды равен 14,25 м- /ч.

П р и м е р 3. Способ осущес твл - ют аналогично примеру 1, только в коллектор 12 подают вторичный вод ной пар из первой ступени вьтарки, которьш имеет давление 0,4 ата. Давление в объемном сепараторе поддерживаетс  0,03 ата. Пар, пройд  через сопла 13 переходит в увлажненное состо ние со степенью сухости 0,885. Количество влажного пара в данном случае составл ет G. 2240 кг/ч, количество вносимой капельной влаги G, 257,6 кг/ч, предельна  концентраци  на стенках 320/(320;f257,6) 56%. Влажность готового продукта по Фишеру составл ет 0,3%, содержа- - ние биурета - 0,8%. Дополнительна  подача охлаждающей воды не требуетс 

Сравнение предлагаемых способа и аппарата с известными техническими рещени ми показывает, что использование saii iTHoro сло  увлажненного пара у внутренних поверхностей объемного сепаратора приводит к ликвидаци образовани  сло  отложений на обогре

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ваемьк поверхност х, котора  отрицательно вли ет на качественные характеристики готового продукта ( на  концентраци  упаренного раствора и содержание биурета).

Claims (2)

1.Способ выпаривани  растворов мочевины, включающий подачу исходного раствора и греющего пара в трубчатый выпарной аппарат с объемным сепаратором, разделение в сепараторе парожидкостнрй смеси после концентрировани  под действием центробежных сил на отдельные потоки перегретого вторичного пара и упаренного раствора , вывод упаренного раствора мочевины , конденсацию греющего пара и перегретого вторичного пара, о т л и ч а- ю щ и и с   тем, что,с целью увеличени  конечной концентрации упаренного раствора и -уменьшени  содержани  биурет а в готовой продукции за счет предотвращени  образовани  сло  отложений на необогреваемых поверхност х, в поток перегретого вторичного пара после разделени  парожидкостной смеси в объемном сепараторе в его пристенную облас,ть ввод т увлажненный вод ной пар со степенью сухости 0,7- 0,9,

2.Вьтарной аппарат дл  выпаривани  водных растворов мочевины, содержащий трубчатую греющую камеру, объемный сепаратор, установленный в нем разделитель парожидкостного потока

в виде крыщки с двум  патрубками, направленными в сторону днища сепаратора , снабженными трем  направл ющими пластинами и клиновидными вставками, щтуцеры ввода исходного раствора, греющего пара, вывода упаренного раствора, конденсата греющего пара и паропровод первого вторичного пара, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  конечной концентраций раствора и уменьшени  содержани  биурета в готовой продукции, он снабжен устройствами дл  создани  защитного сло  пара на поверхност х сепаратора и паропровода, размещенными над разделителем и в паропроводе , каждое из которых выполнено в виде кольцевого коллектора с соплами , направленными к поверхности под острым углом, и установленного над ним конического элемента, обращенного большим основанием вверх и образующего со стенками сепаратора и паропровода кольцевой канал дл  парового потока.

fu2.

PU2.3