RU2071802C1

RU2071802C1 - Straight-flow tubular evaporator

Info

Publication number: RU2071802C1
Authority: RU
Inventors: Н.И. Савельев; Л.К. Жариков; А.И. Ефремов; Л.А. Савельева; В.Н. Майоров; И.А. Милицин; В.Г. Шкуро
Original assignee: Чебоксарское производственное объединение "Химпром"
Priority date: 1992-05-06
Filing date: 1992-05-06
Publication date: 1997-01-20

Abstract

FIELD: distilling voatile matter from liquid thermolabile substances at evaporation, distilling and rectification in chemical technology. SUBSTANCE: device has housing with heating chamber bounded by horizontal partitions on which cylindrical tubes with band spirals located inside them are secured. Liquid distributors made in the form of branches projecting under lower partition are also secured on horizontal partitions. Liquid distributors are provided with narrowing diaphargs. Upper ends of cylindrical tubes projecting beyond partition are provided with separators. EFFECT: high degree of distilling of volatile matter per passage in processing thermolabile liquids. 1 dwg

Description

Устройство предназначено для отгонки летучих компонентов из жидких смесей термолабильных веществ при выпарке, дистилляции и ректификации в химической технологии. The device is intended for the distillation of volatile components from liquid mixtures of thermolabile substances during evaporation, distillation and rectification in chemical technology.

Отгонку термолабильных веществ осуществляют, как правило, в роторно-пленочных испарителях, содержащих вертикальный цилиндрический корпус с греющей рубашкой, ротор с лопатками и привод. Они имеют малое гидравлическое сопротивление и позволяют перерабатывать вязкие жидкости. Однако рабочая поверхность роторно-пленочных испарителей не превышает 50 м², что ограничивает их производительность. Кроме того, межремонтный пробег таких испарителей из-за истирания лопаток составляет всего 5 10 тыс. часов.Distillation of thermolabile substances is carried out, as a rule, in rotor-film evaporators containing a vertical cylindrical body with a heating jacket, a rotor with blades and a drive. They have low hydraulic resistance and allow the processing of viscous liquids. However, the working surface of rotor-film evaporators does not exceed 50 m ² , which limits their productivity. In addition, the overhaul mileage of such evaporators due to the abrasion of the blades is only 5 10 thousand hours.

Известна теплообменная секция пленочного аппарата, содержащая корпус с камерой для подачи теплоносителя, ограниченной горизонтальными перегородками, цилиндрические трубы, распределители жидкости, установленные в верхней части труб и выполненные в виде патрубков, кольцевую спираль, размещенную внутри труб, причем кольцевая спираль выполнена полой, а полость спирали посредством каналов сообщена с камерой для подачи теплоносителя, при этом отношение наружного диаметра витка спирали к внутреннему диаметру цилиндрической трубы равно 0,88 0,98. Known heat-exchange section of the film apparatus, containing a housing with a chamber for supplying a coolant bounded by horizontal partitions, cylindrical pipes, liquid distributors installed in the upper part of the pipes and made in the form of pipes, an annular spiral placed inside the pipes, and the annular spiral is hollow, and the cavity spiral through channels communicated with the camera for supplying coolant, while the ratio of the outer diameter of the coil of the spiral to the inner diameter of the cylindrical pipe is 0.88 0.98.

Данная теплообменная секция может иметь очень большую поверхность, но не позволяет получить высокую степень отгона при переработке термолабильных продуктов. Это обусловлено тем, что по мере испарения летучих компонентов количество жидкости уменьшается и на поверхности спирали появляются сухие участки с высокой температурой. На границе между сухой и смоченной поверхностью возникают застойные зоны, в которых жидкость подвергается длительному тепловому воздействию, из-за чего происходит ее термическая деструкция или осмоление. This heat-exchange section may have a very large surface, but does not allow to obtain a high degree of distillation during the processing of heat-sensitive products. This is due to the fact that as the volatile components evaporate, the amount of liquid decreases and dry areas with high temperature appear on the surface of the spiral. On the border between the dry and wetted surface, stagnant zones arise in which the liquid is exposed to prolonged thermal exposure, due to which its thermal destruction or resinification occurs.

Целью предлагаемого изобретения является повышение степени отгона летучих компонентов за один проход при переработке термолабильных жидкостей. The aim of the invention is to increase the degree of distillation of volatile components in one pass during the processing of heat-sensitive liquids.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем корпус с греющей камерой, ограниченной горизонтальными перегородками, цилиндрические трубы с размещенной внутри них спиралью и распределители жидкости, распределители жидкости расположены под нижней горизонтальной перегородкой и представляют собой выступающие за перегородку отростки труб, снабженные сужающими диафрагмами. This goal is achieved by the fact that in a device containing a housing with a heating chamber bounded by horizontal partitions, cylindrical pipes with a spiral placed inside them and liquid distributors, liquid distributors are located under the lower horizontal partition and are tube processes protruding beyond the partition and equipped with narrowing diaphragms.

Спирали выполнены в виде винтовой ленты, а на верхних концах цилиндрических труб, выступающих за перегородку, установлены сепараторы. The spirals are made in the form of a screw tape, and separators are installed on the upper ends of the cylindrical pipes protruding beyond the partition.

На фиг. 1 представлен поперечный разрез прямоточного трубчатого испарителя. In FIG. 1 is a cross-sectional view of a once-through tube evaporator.

Прямоточный трубчатый испаритель содержит корпус 1 с греющей камерой 2, ограниченной горизонтальными перегородками 3. На горизонтальных перегородках 3 закреплены цилиндрические трубы 4, внутри которых размещены винтовые ленточные спирали 5. Распределители жидкости расположены под горизонтальной перегородкой в нижней камере 6 и представляют собой выступающие под горизонтальную перегородку отростки труб 7, снабженные сужающими диафрагмами 8. На верхние концы цилиндрических труб, размещенные в камере сепарации 9, установлены индивидуальные сепараторы 10. Сепаратор дырчатого типа представляет цилиндрическую обечайку, свернутую из листа с пробитыми отверстиями. The direct-flow tube evaporator contains a housing 1 with a heating chamber 2 bounded by horizontal partitions 3. On the horizontal partitions 3 are mounted cylindrical pipes 4, inside of which are screw tape spirals 5. The liquid distributors are located under the horizontal partition in the lower chamber 6 and are protruding under the horizontal partition the processes of the pipes 7, equipped with narrowing diaphragms 8. At the upper ends of the cylindrical pipes placed in the separation chamber 9 are individually e separators 10. The hole-type separator represents a cylindrical shell rolled up from a sheet with punched holes.

Прямоточный трубчатый испаритель работает следующим образом. В греющую камеру 2 подают горячий теплоноситель, например, водяной пар. Исходная жидкость поступает в нижнюю камеру 6, а затем через сужающие диафрагмы 8 в цилиндрические трубы 4. В них жидкость нагревается и начинает интенсивно кипеть. Газожидкостная смесь при движении вверх под воздействием винтовой ленточной спирали 5 закручивается, в результате чего жидкость отбрасывается к стенке трубы и образует на ней сплошную пленку. Паровой поток по центру трубы с возрастающей скоростью движется вверх, увлекая в прямоточное течение пристенную пленку жидкости. При этом осуществляется интенсивное испарение жидкости без образования сухих участков на греющей поверхности. На выходе из труб в камере сепарации 9 кольцевой двухфазный поток попадает в индивидуальные сепараторы 10. В них жидкий поток продавливается через отверстия, стекает на верхнюю горизонтальную перегородку и выводится из испарителя. Паровой поток выводится из испарителя через верхний штуцер сепарационной камеры 9. Straight-through tube evaporator operates as follows. In the heating chamber 2 serves hot coolant, for example, water vapor. The initial liquid enters the lower chamber 6, and then through the narrowing diaphragms 8 into the cylindrical pipes 4. In them, the liquid heats up and begins to boil intensively. The gas-liquid mixture, when moving upward under the influence of a spiral tape spiral 5, is twisted, as a result of which the liquid is thrown to the pipe wall and forms a continuous film on it. The vapor stream in the center of the pipe moves upward with increasing speed, dragging a wall-mounted film of liquid into the direct-flow stream. In this case, intensive evaporation of the liquid is carried out without the formation of dry patches on the heating surface. At the outlet of the pipes in the separation chamber 9, the annular two-phase flow enters the individual separators 10. In them, the liquid flow is forced through the holes, flows to the upper horizontal partition and is discharged from the evaporator. The vapor stream is removed from the evaporator through the upper fitting of the separation chamber 9.

Размещение распределителя жидкости под нижней перегородкой обеспечивает равномерное распределение жидкости по всем цилиндрическим рабочим трубам. Отростки труб, выступающие под нижнюю горизонтальную перегородку, создают в ней буферную зону, заполненную парогазовой смесью. Эта буферная зона совместно с сужающими диафрагмами эффективно демпферирует пульсации давления, возникающие в рабочих трубах и нарушающие нормальную работу сепарационных устройств. The placement of the fluid distributor under the lower baffle ensures uniform distribution of fluid across all cylindrical working pipes. The processes of pipes protruding beneath the lower horizontal septum create in it a buffer zone filled with a vapor-gas mixture. This buffer zone, together with narrowing diaphragms, effectively dampens pressure pulsations that occur in the working tubes and interfere with the normal operation of the separation devices.

Использование спирали в виде винтовой ленты, перекрывающей все сечение рабочей трубы и размещенной по всей ее длине обеспечивает создание на внутренней поверхности сплошной пленки жидкости, увлекаемой паровым потоком вверх. Благодаря этому исключается образование застойных зон, оголенных сухих участков и обеспечивается глубокая степень отгонки летучих веществ. The use of a spiral in the form of a screw tape that overlaps the entire cross section of the working pipe and is placed along its entire length ensures the creation of a continuous liquid film on the inner surface, carried away by the steam flow upward. This eliminates the formation of stagnant zones, exposed dry areas and provides a deep degree of distillation of volatile substances.

Применение индивидуальных сепараторов, установленных на верхние концы рабочих труб, обеспечивает надежное отделение жидкого остатка от полученного парового потока за счет использования энергии закрученного потока. The use of individual separators installed on the upper ends of the working pipes ensures reliable separation of the liquid residue from the resulting steam stream by using the energy of the swirling stream.

Эффективность предлагаемого прямоточного трубчатого испарителя проверена на двух моделях аппарата с трубками диаметром 14 и 20 мм. При отгонке из реакционных масс хлороформа, толуола, слабой азотной кислоты, диметилфосфита получены результаты, ранее достигаемые только в роторно-пленочных испарителях. The effectiveness of the proposed direct-flow tube evaporator is tested on two models of the apparatus with tubes with a diameter of 14 and 20 mm. Upon distillation of chloroform, toluene, weak nitric acid, dimethylphosphite from the reaction masses, the results obtained previously achieved only in rotary-film evaporators are obtained.

Преимуществом предлагаемого прямоточного трубчатого испарителя перед известным прототипом является возможность получения высокой степени отгона летучих компонентов за один проход. Кроме того, изготовление и установка спирали в виде винтовой ленты намного проще, чем кольцевой спирали из полой трубки, соединенной с греющей камерой. The advantage of the proposed once-through tube evaporator over the known prototype is the ability to obtain a high degree of distillation of volatile components in one pass. In addition, the manufacture and installation of a spiral in the form of a helical tape is much simpler than an annular spiral of a hollow tube connected to a heating chamber.

Claims

A straight-through tube evaporator containing a housing with a heating chamber bounded by horizontal partitions, cylindrical pipes with spirals placed inside and liquid distributors, characterized in that the distributors are located below the horizontal horizontal partition and are tube processes protruding beyond the partition and equipped with tapering diaphragms.