RU161443U1

RU161443U1 - FLOATING UNIT FOR CRYSTALLIZING SOLUTIONS

Info

Publication number: RU161443U1
Application number: RU2014147464/05U
Authority: RU
Inventors: Вера Михайловна Буцева; Валерий Константинович Леонтьев; Ольга Николаевна Кораблева
Priority date: 2014-11-25
Filing date: 2014-11-25
Publication date: 2016-04-20

Abstract

Выпарной аппарат для кристаллизующихся растворов, содержащий трубчатый подогреватель с верхней и нижней трубными досками, входную и выходную растворные камеры, сепаратор, подключенный к подогревателю посредством трубы вскипания и циркуляционной трубы, отличающийся тем, что перед входом во входную растворную камеру установлен гидроциклон для отделения кристаллов от раствора.An evaporator for crystallizing solutions, comprising a tubular heater with upper and lower tube boards, an inlet and outlet solution chambers, a separator connected to the heater through a boiling pipe and a circulation pipe, characterized in that a hydrocyclone is installed in front of the inlet of the solution chamber to separate the crystals from solution.

Description

Полезная модель относится к аппаратам, которые используются для упаривания растворов, из которых при проведении процесса выпаривании происходит выделение кристаллизующихся солей при прохождении циркулирующего раствора через теплообменные трубки. Данный аппарат может быть использован в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности.The utility model relates to apparatuses that are used for evaporation of solutions, from which crystallization of salts occurs during the evaporation process during the passage of a circulating solution through heat transfer tubes. This unit can be used in the refining, petrochemical and chemical industries.

С целью повышения интенсивности и производительности процесса выпаривания кристаллизующихся растворов используют устройство для предотвращения отложений кристаллов в трубах подогревателя, установленное во входной растворной камере.In order to increase the intensity and productivity of the process of evaporation of crystallizing solutions, a device is used to prevent deposits of crystals in the heater tubes installed in the inlet solution chamber.

В современной технике для сепарации частиц твердой фазы широко используется гидроциклон, в котором под действием центробежной силы твердые частицы отбрасываются к стенке аппарата и нисходящим спиральным потоком движутся в нижнюю часть конуса к разгрузочному отверстию [Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - 15-е изд. - М.: Альянс, 2009. - 237 с]. Широкое применение гидроциклонов обусловлено высокой удельной производительностью, простотой конструкции аппарата, не имеющей движущихся частей.In modern technology, a hydrocyclone is widely used to separate particles of a solid phase, in which, under the action of centrifugal force, solid particles are discarded to the wall of the apparatus and move in a downward spiral flow to the lower part of the cone to the discharge opening [Kasatkin, A.G. Basic processes and apparatuses of chemical technology. - 15th ed. - M .: Alliance, 2009. - 237 s]. The widespread use of hydrocyclones is due to the high specific productivity, simplicity of the apparatus design, which does not have moving parts.

Для выпаривания кристаллизующихся растворов используются выпарные аппараты различных конструкций, например, выпарной аппарат [Патент №2257244], который содержит трубчатый подогреватель с верхней и нижней трубными досками, входную и выходную растворные камеры, сепаратор, соединенный с подогревателем посредством трубы вскипания и циркуляционной трубы и устройства для предотвращения отложений, выполненного в виде обечайки, имеющей форму обратного усеченного конуса и размещенного соосно входной нижней растворной камере.To evaporate crystallizing solutions, evaporators of various designs are used, for example, an evaporator [Patent No. 2257244], which contains a tubular heater with upper and lower tube boards, an inlet and outlet solution chambers, a separator connected to the heater by means of a boiling pipe and a circulation pipe and device to prevent deposits, made in the form of a shell having the shape of a reverse truncated cone and placed coaxially with the inlet of the lower solution chamber.

Недостатком данной конструкции является то, что образовавшиеся в результате процесса выпаривания кристаллы все равно попадают в трубки греющей камеры, что приводит к быстрому зарастанию, и забивке трубок теплообменника кристаллизующейся солью, что, в свою очередь, снижает эффективность выпаривания. В результате аппарат приходится промывать, а промывную воду упаривать, затрачивая на это дополнительную энергию.The disadvantage of this design is that the crystals formed as a result of the evaporation process still fall into the tubes of the heating chamber, which leads to rapid overgrowth and clogging of the heat exchanger tubes with crystallizing salt, which, in turn, reduces the evaporation efficiency. As a result, the apparatus has to be washed, and the washing water evaporated, spending additional energy on this.

Наиболее близким конструктивным аналогом является выпарной аппарат [Патент №1414397], который примем в качестве прототипа. Он состоит из трубчатого подогревателя с входной и выходной растворными камерами, сепаратора, подсоединенного к подогревателю посредством рециркуляционной трубы и решеткой, устройства для улавливания частиц солевых кристаллов, например, гидроциклон. В представленной конструкции повышение производительности аппарата осуществляется за счет предотвращения забивания теплообменных трубок подогревателя частицами солевых кристаллов.The closest structural analogue is the evaporator [Patent No. 1414397], which we will take as a prototype. It consists of a tubular heater with inlet and outlet solution chambers, a separator connected to the heater by means of a recirculation pipe and a grill, a device for collecting particles of salt crystals, for example, a hydrocyclone. In the design presented, an increase in the productivity of the apparatus is carried out by preventing clogging of the heat exchange tubes of the heater by salt crystal particles.

Недостатком прототипа является то, что устройство для улавливания частиц солевых кристаллов установлено на циркуляционной трубе. При этом на участке после улавливающего устройства и входом солевого раствора во входную растворную камеру будет происходить интенсивный процесс кристаллизации. Причиной увеличения скорости роста кристаллов является интенсивное перемешивание, обусловленное изменением формы потока и изменением его скорости по величине и направлению (Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Кн. 2. - М.: Химия. 1981, с. 687). Образовавшиеся на этом участке кристаллы будут оказывать негативное воздействие на процесс выпаривания: снижать коэффициент теплопередачи и забивать теплообменные трубки.The disadvantage of the prototype is that the device for trapping particles of salt crystals is installed on the circulation pipe. In this case, an intensive crystallization process will occur in the area after the capture device and the input of the saline solution into the inlet solution chamber. The reason for the increase in the crystal growth rate is intensive mixing due to a change in the shape of the stream and a change in its velocity in size and direction (Gelperin NI. Main processes and apparatuses of chemical technology. Book 2. - M .: Chemistry. 1981, p. 687) . The crystals formed in this area will have a negative effect on the evaporation process: reduce the heat transfer coefficient and clog the heat transfer tubes.

Задача предлагаемой полезной модели: повышение эффективности процесса выпаривания путем отделения и удаления кристаллов из раствора.The objective of the proposed utility model: increasing the efficiency of the evaporation process by separating and removing crystals from the solution.

На фиг. 1 изображен предложенный аппарат для выпаривания кристаллизующихся растворов.In FIG. 1 shows the proposed apparatus for the evaporation of crystallizing solutions.

Выпарной аппарат для кристаллизующихся растворов, содержит трубчатый подогреватель 1 с верхней 2 и нижней 3 трубными досками, входную (нижнюю) 4 и выходную (верхнюю) 5 растворные камеры, сепаратор 6, подключенный к подогревателю посредством трубы вскипания 7 и циркуляционной трубы 8, оснащенный гидроциклоном 9 для предотвращения отложений кристаллов в трубах подогревателя. Устройство имеет насос с электродвигателем 10, а также штуцера для входа 11 и выхода 12 раствора, входа греющего пара 13, выхода вторичного пара 14, выхода конденсата 15 и разгрузочное отверстие для удаления кристаллов 16.The evaporator for crystallizing solutions contains a tubular heater 1 with an upper 2 and lower 3 tube boards, an inlet (lower) 4 and an outlet (upper) 5 solution chambers, a separator 6 connected to the heater through a boiling pipe 7 and a circulation pipe 8, equipped with a hydrocyclone 9 to prevent deposits of crystals in the heater tubes. The device has a pump with an electric motor 10, as well as a fitting for the input 11 and output 12 of the solution, the input of the heating steam 13, the output of the secondary steam 14, the output of the condensate 15 and a discharge opening for removing crystals 16.

Аппарат работает следующим образом.The device operates as follows.

Исходный раствор подается в выпарной аппарат через штуцер 11 и смешивается с циркулирующим в аппарате раствором. Циркулирующий раствор проходит по циркуляционной трубе 8, из которой поступает в гидроциклон 9 для улавливания и разделения кристаллов твердой фазы в трубках. При прохождении циркулирующего раствора через гидроциклон 9 частицы твердой фазы под действием центробежной силы отбрасываются к стенке аппарата и нисходящим спиральным потоком движутся в нижнюю часть конуса к разгрузочному отверстию 16, а очищенный от кристаллов раствор поступает во входную растворную камеру 4. Из входной растворной камеры раствор входит в трубки подогревателя 1, закрепленные в нижней трубной доске 3, который обогревается греющим паром, подаваемым через штуцер 13. Конденсируясь на наружной поверхности трубок, пар отдает свое тепло раствору и в виде конденсата вытекает из подогревателя 1 через штуцер 15. Нагретый в трубках подогревателя 1 раствор поступает через верхнюю трубную доску 2 в выходную камеру 5, а затем в трубу вскипания 7, где происходит его вскипание. Парожидкостная смесь из трубы вскипания 7 поступает в сепаратор 6, где вторичный пар отделяется от упаренного раствора и отводится через штуцер 14. Часть упаренного раствора выводится из аппарата через штуцер 12, а основная часть опускается вниз по сепаратору 6 и входит в циркуляционную трубу 8. Для увеличения скорости циркуляции раствора используется насос с электродвигателем 10.The initial solution is supplied to the evaporator through the nozzle 11 and is mixed with the solution circulating in the apparatus. The circulating solution passes through the circulation pipe 8, from which it enters the hydrocyclone 9 to capture and separate the crystals of the solid phase in the tubes. When the circulating solution passes through the hydrocyclone 9, the particles of the solid phase are discarded under the action of centrifugal force to the apparatus wall and move in a downward spiral flow to the lower part of the cone to the discharge opening 16, and the solution purified from crystals enters the inlet solution chamber 4. From the inlet solution chamber, the solution enters into the heater tubes 1, fixed in the lower tube plate 3, which is heated by heating steam supplied through the nozzle 13. Condensing on the outer surface of the tubes, the steam gives off its heat to the solution and in the form of condensate flows from the heater 1 through the nozzle 15. The solution heated in the tubes of the heater 1 enters through the upper tube board 2 into the outlet chamber 5, and then into the boiling pipe 7, where it boils. The vapor-liquid mixture from the boiling pipe 7 enters the separator 6, where the secondary vapor is separated from the evaporated solution and discharged through the nozzle 14. A portion of the evaporated solution is discharged from the apparatus through the nozzle 12, and the main part is lowered down the separator 6 and enters the circulation pipe 8. For increase the speed of circulation of the solution using a pump with an electric motor 10.

В предлагаемой заявке гидроциклон установлен непосредственно на входе во входную растворную камеру, что исключает образование кристаллов после гидроциклона. Таким образом, в предлагаемом выпарном аппарате для кристаллизующихся растворов в значительной степени снижается зарастание, и забивка трубок кристаллизующейся солью. Вследствие этого возрастают, и длительное время сохраняются интенсивность работы выпарного аппарата и его производительность, увеличивается межпромывочный период и эксплуатационная надежность.In the proposed application, the hydrocyclone is installed directly at the entrance to the inlet solution chamber, which eliminates the formation of crystals after the hydrocyclone. Thus, in the proposed evaporation apparatus for crystallizing solutions, overgrowing is significantly reduced, and clogging of the tubes with crystallizing salt. As a result, they increase, and for a long time, the intensity of operation of the evaporator and its productivity are preserved, the inter-flushing period and operational reliability are increased.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является решение задач, связанных с интенсификацией процесса выпаривания. Это достигается путем установки перед входом во входную растворную камеру гидроциклона для отделения кристаллов от раствора.The technical result of the proposed utility model is to solve problems associated with the intensification of the evaporation process. This is achieved by installing a hydrocyclone in front of the inlet solution chamber to separate the crystals from the solution.

Claims

An evaporator for crystallizing solutions, comprising a tubular heater with upper and lower tube boards, an inlet and outlet solution chambers, a separator connected to the heater through a boiling pipe and a circulation pipe, characterized in that a hydrocyclone is installed in front of the inlet of the solution chamber to separate the crystals from solution.