RU62031U1

RU62031U1 - EVAPORATOR

Info

Publication number: RU62031U1
Application number: RU2006105241/22U
Authority: RU
Inventors: Андрей Алексеевич Вековцев; Валерий Петрович Гусев; Валерий Александрович Спирин; Тимофей Борисович Кравченко
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "АРТЛАЙФ ТЕХНО"
Priority date: 2006-02-20
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2007-03-27

Abstract

Полезная модель относится к пищевой, химической, фармацевтической и другим родственным отраслям промышленности и предназначена для концентрирования водных растворов растительных экстрактов путем частичного удаления экстрагента (воды) при кипении под вакуумом. Задача - улучшение технико-экономических показателей. Поставленная задача достигается тем, что в выпарной аппарат, выполненный в виде выпаривателя 4 с трубчатой кипятильной камерой 14, заполненной исходным раствором и соединенной с парогенератором 2, встроен второй выпариватель 5. Над кипятильными камерами 14 выпаривателей 4 и 5 установлены сепараторы 22. Паровое пространство сепараторов 22 магистралями 37 и 38 соединено с вакуум-насосом 10. Сепаратор 22 выпаривателя 4 трубопроводом 24 соединен с трубчатой кипятильной камерой 14 второго выпаривателя 5. 1с.п.ф-лы, 5 ил.The utility model relates to food, chemical, pharmaceutical and other related industries and is intended to concentrate aqueous solutions of plant extracts by partially removing the extractant (water) while boiling under vacuum. The task is to improve technical and economic indicators. The task is achieved by the fact that in the evaporator, made in the form of an evaporator 4 with a tubular boiling chamber 14, filled with the initial solution and connected to the steam generator 2, a second evaporator 5 is built-in. Separators 22 are installed above the heating chambers 14 of the evaporators 4 and 5. The vapor space of the separators 22 lines 37 and 38 are connected to the vacuum pump 10. The separator 22 of the evaporator 4 by a pipe 24 is connected to the tubular boiling chamber 14 of the second evaporator 5. 1p.p-f-l, 5 ill.

Description

Полезная модель предназначена для концентрирования водных растворов растительных экстрактов путем частичного удаления экстрагента (воды) при кипении под вакуумом.The utility model is intended for concentrating aqueous solutions of plant extracts by partially removing the extractant (water) while boiling under vacuum.

Аппарат может использоваться на предприятиях фармацевтической, пищевой и химической промышленности.The device can be used at the enterprises of the pharmaceutical, food and chemical industries.

Известен выпарной аппарат в виде трубчатой нагревательной камеры (см. Ишлинский А.Ю. Политехнический словарь. Издательство «Советская энциклопедия», М. 1980, стр.96, «Выпарной аппарат»). Описанный аппарат выполнен в виде выпаривателя с трубчатой кипятильной камерой, заполненной исходным раствором и соединенной с парогенератором.Known evaporator in the form of a tubular heating chamber (see Ishlinsky A.Yu. Polytechnical Dictionary. Publishing House "Soviet Encyclopedia", M. 1980, p.96, "Evaporator"). The described apparatus is made in the form of an evaporator with a tubular boiling chamber filled with an initial solution and connected to a steam generator.

Известный аппарат неэкономичен.The known apparatus is uneconomical.

Задача - улучшение технико-экономических показателей.The task is to improve technical and economic indicators.

Поставленная задача достигается тем, что в выпарной аппарат, выполненный в виде выпаривателя с трубчатой кипятильной камерой, заполненной исходным раствором и соединенной с парогенератором, встроен второй выпариватель, а над кипятильными камерами обеих выпаривателей установлены сепараторы, паровое пространство которых соединено с вакуум-насосом, при этом сепаратор первого выпаривателя соединен с кипятильной камерой второго выпаривателя.The task is achieved by the fact that in the evaporator, made in the form of an evaporator with a tubular boiling chamber filled with the initial solution and connected to the steam generator, a second evaporator is built in, and separators are installed above the boiling chambers of both evaporators, the vapor space of which is connected to the vacuum pump, this separator of the first evaporator is connected to the boiling chamber of the second evaporator.

Сущность заявленного поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена принципиальная схема выпарного аппарата; фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1; фиг.3 - конденсатор; фиг.4 - разрез по Б-Б на фиг.3; фиг.5 - разрез по В-В на фиг.3; фиг.6 - схема расположения труб и шаг между ними.The essence of the claimed is illustrated by drawings, where figure 1 shows a schematic diagram of an evaporator; figure 2 is a section along aa in figure 1; figure 3 - capacitor; figure 4 is a section along BB in figure 3; 5 is a section along BB in figure 3; 6 is a diagram of the location of the pipes and the pitch between them.

Выпарной аппарат содержит бак 1 для исходного раствора, парогенератор 2, ротаметр 3, выпариватели 4 и 5, промежуточный отстойник 6, конденсатор 7, сборник 8 упаренного раствора, многокамерный конденсатосборник 9, вакуум-насос 10, краны K₁...K₉. Бак 1 соединен The evaporator contains a tank 1 for the initial solution, a steam generator 2, a rotameter 3, evaporators 4 and 5, an intermediate sump 6, a condenser 7, an evaporated solution collector 8, a multi-chamber condensate collector 9, a vacuum pump 10, valves K ₁ ... K ₉ . Tank 1 is connected

магистралью 11, в которой установлен кран K₁ и ротаметр 3, с входным штуцером 12 выпаривателя 4 типа ВВА75-5. Выход 13 кипятильной камеры 14 выпаривателя 4 магистралью 15, в которой установлены кран К₃ и промежуточный отстойник 6, соединен с входным штуцером 16 кипятильной камеры 14 выпаривателя 5 такого же типа, что и выпариватель 4. Выход 13 выпаривателя 5 магистралью 17, в которой установлены клапаны К₅ и К₇, соединен со сборником 8 упаренного раствора. Парогенератор 2 магистралью 18, имеющей кран К₂, соединен с кипятильной камерой 14 выпаривателя 4 через штуцер 19, а также магистралью 20 для отвода конденсата через штуцер 21. Сепаратор 22 выпаривателя 4 через штуцер 23 магистралью 24 соединен с входным штуцером 19 выпаривателя 5. Выходной штуцер 21 выпаривателя 5 магистралью 25 соединен с конденсатосборником 9, а последний магистралью 26 - с вакуум-насосом 10. Выходной штуцер 23 сепаратора 22 выпаривателя 5 магистралью 27 соединен с конденсатором 7, выходы 28 и 29 которого магистралями 30 и 31, соответственно, соединены с конденсатосборником 9. Конденсатор 7 охлаждается проточной водой по магистралям 32 и 33. Конденсатосборник 9 магистралью 34 соединен с источником (на черт. не показан) сжатого воздуха, магистралью 35 - со сливом конденсата. Паровое пространство выпаривателей 4 и 5 через штуцеры 36 и магистрали 37, 38 с клапанами К₄ и К₆, соответственно, соединены с вакуум-насосом 10 через конденсатосборник 9. Сепаратор 22 выпаривателя 5 магистралью 39 соединен со сборником 8 упаренного раствора через кран K₈. Упаренный раствор из сборника 8 сливается через кран К₉. Каждый выпариватель 4 и 5 имеет люк 40 для подсветки внутреннего объема сепаратора 22, смотровые люки 41, штуцеры 42 и 43 для установки термосопротивлений (на черт. не показаны), брызгоотбойник 44, штуцер 45 для вакуумметров 46 и 47, штуцер 48 для сообщения с атмосферой и передвижную опору 49. парогенератор 2 снабжен манометром 50.line 11, in which the crane K ₁ and rotameter 3 are installed, with the inlet fitting 12 of the evaporator 4 of type BBA75-5. The output 13 of the boiling chamber 14 of the evaporator 4 by the highway 15, in which the crane K ₃ and the intermediate settler 6 are installed, is connected to the inlet 16 of the boiling chamber 14 of the evaporator 5 of the same type as the evaporator 4. The output 13 of the evaporator 5 by the highway 17 in which valves K ₅ and K ₇ , connected to the collector 8 one stripped off solution. The steam generator 2 by a line 18 having a valve K ₂ is connected to the boiling chamber 14 of the evaporator 4 through the nozzle 19, and also by a line 20 for draining condensate through the nozzle 21. The separator 22 of the evaporator 4 through the nozzle 23 by a pipe 24 is connected to the input fitting 19 of the evaporator 5. the nozzle 21 of the evaporator 5 is connected to the condensate collector 9 by the line 25, and the last line 26 to the vacuum pump 10. The outlet 23 of the separator 22 of the evaporator 5 is connected to the condenser 7 by the line 27, the outputs 28 and 29 of which are connected by lines 30 and 31, respectively, Dinen with a condensate collector 9. The condenser 7 is cooled by running water along the lines 32 and 33. The condensate collector 9 is connected to a source (not shown) of compressed air by a line 34, and a condensate drain 35 by a line 35. The vapor space of evaporators 4 and 5 through fittings 36 and lines 37, 38 with valves K ₄ and K ₆ , respectively, is connected to a vacuum pump 10 through a condensate collector 9. Separator 22 of evaporator 5 is connected via line 39 to collector 8 of an evaporated solution through valve K ₈ . One stripped off solution from the collection 8 is discharged through the valve K ₉ . Each evaporator 4 and 5 has a hatch 40 for illuminating the internal volume of the separator 22, inspection hatches 41, fittings 42 and 43 for installing thermal resistors (not shown in the drawing), a splash guard 44, fitting 45 for gauges 46 and 47, fitting 48 for communication with atmosphere and mobile support 49. the steam generator 2 is equipped with a manometer 50.

Бак 1 для исходного раствора представляет собой цилиндрическую сварную из нержавеющей стали емкость.Tank 1 for the initial solution is a cylindrical welded stainless steel tank.

Парогенератор 2 - сварная, из нержавеющей стали, емкость объемом 0,025 м³, в которой установлены цилиндрической формы электроды, запитанные от сети переменного тока, вырабатывающий водяной пар под давлением 0,1 МПа, производительностью до 100 кг/ч.The steam generator 2 is welded, stainless steel, with a capacity of 0.025 m ³ , in which cylindrical electrodes are mounted, powered by an alternating current main, generating water vapor under a pressure of 0.1 MPa, with a capacity of up to 100 kg / h.

Выпариватель 4 и 5 - сварные, из нержавеющей стали, емкости, состоящие из двух основных частей: кипятильной камеры 14 и сепаратора 22.Evaporator 4 and 5 - welded, stainless steel tanks, consisting of two main parts: boiling chamber 14 and separator 22.

Конденсатор 7 - кожухотрубчатый теплообменник - сварная, из нержавеющей стали, конструкция, предназначенная для проведения процессов конденсации насыщенных водяных паров, и состоит из пучка труб 51, заключенных в цилиндрический кожух 52. Трубы 51 расположены в виде треугольника с шагом t.The condenser 7 is a shell-and-tube heat exchanger — welded, made of stainless steel, designed for the condensation of saturated water vapor, and consists of a bundle of pipes 51 enclosed in a cylindrical casing 52. The pipes 51 are arranged in a triangle with a step of t.

Выпарной аппарат работает следующим образом. Производят запуск парогенератора 2, вакуум-насоса 10, подачу воды по магистрали 32 в конденсатор 7 и сжатого воздуха по магистрали 34 в конденсатосборник 9. Затем осуществляют вакуумировние выпаривателей 4 и 5, включив вакуум-насос 10. Одновременно с этим производится заполнение кипятильных камер 14 из бака 1 исходным раствором, имеющим температуру около 20°С, через кран K₁ в выпариватель 4 и через кран К₃ и промежуточный отстойник 6 - в выпариватель 5 до уровня, показанного на фиг.2. В это время все остальные краны должны быть закрыты.The evaporator operates as follows. The steam generator 2, the vacuum pump 10 are started, the water is supplied through the line 32 to the condenser 7 and the compressed air along the line 34 to the condensate collector 9. Then, the evaporators 4 and 5 are evacuated by turning on the vacuum pump 10. At the same time, the boilers 14 are filled from the tank 1, the initial solution having a temperature of about 20 ° C, through the valve K ₁ to the evaporator 4 and through the valve K ₃ and the intermediate sump 6 to the evaporator 5 to the level shown in figure 2. At this time, all other taps should be closed.

Заполнение исходным раствором кипятильных камер 14 выпаривателей 4 и 5 производится по принципу сообщающихся сосудов за счет вакуумирования их объемов вакуум-насосом 10. Уровень заполнения контролируется визуально через смотровые люки 41 при включенной подсветке (см. фиг.2).The filling with the initial solution of the boiling chambers of the 14 evaporators 4 and 5 is carried out according to the principle of communicating vessels by evacuating their volumes with a vacuum pump 10. The filling level is visually controlled through inspection hatches 41 with the backlight on (see figure 2).

После заполнения камер 14 выпаривателей 4 и 5 краны K₁ и К₃временно закрываются, и медленно, если парогенератор 2 вышел на рабочий режим, а так же при достижении заданного вакуума, что контролируется приборами КИПа, включается кран К₂ и производится подача первичного пара в кипятильную камеру 14 выпаривателя 4. Исходный раствор доводят до After filling the chambers of 14 evaporators 4 and 5, the valves K ₁ and K _{3 are} temporarily closed, and slowly, if the steam generator 2 has entered the operating mode, as well as when the specified vacuum is reached, which is controlled by instrumentation, the valve K _{2 is} turned _on and primary steam is supplied into the boiling chamber 14 of the evaporator 4. The initial solution is adjusted to

кипения. Образующийся в результате теплообмена конденсат греющего пара самотеком возвращается в парогенератор 2 по магистрали 20.boiling. The condensate of the heating steam formed as a result of heat exchange by gravity returns to the steam generator 2 along line 20.

Кипение исходного раствора происходит на оптимальной высоте в кипятильных трубах камеры 14 выпаривателя 4, которая, примерно, равна половине их высоты. Образующаяся при кипении парожидкостная эмульсия поднимается по кипятильным трубам вверх в сепаратор 22, в котором при помощи брызгоотбойника 44 происходит отделение образующегося вторичного пара от кипящего раствора. Кипящий раствор по внешнему кольцевому пространству сепаратора 22 опускается вниз, формируя таким образом контур циркуляции раствора. По мере кипения исходного раствора и при его движении по циркуляционному контуру происходит концентрированно. Образующийся вторичный пар из выпаривателя 4 по магистрали 24 в качестве греющего пара поступает в кипятильную камеру 14 выпаривателя 5, где процесс концентрации исходного раствора повторяется.The initial solution boils at the optimum height in the boiling pipes of the chamber 14 of the evaporator 4, which is approximately equal to half their height. The vapor-liquid emulsion formed during boiling rises upward through the boiler pipes to the separator 22, in which the generated secondary steam is separated from the boiling solution by means of a spray eliminator 44. The boiling solution in the outer annular space of the separator 22 is lowered down, thereby forming a circuit for circulation of the solution. As the initial solution boils and when it moves along the circulation circuit, it occurs concentratedly. The resulting secondary steam from the evaporator 4 through line 24 as heating steam enters the boiling chamber 14 of the evaporator 5, where the process of concentration of the initial solution is repeated.

Распределение температур кипения, так же как и общей полезной разности температур по выпаривателям 4 и 5 обуславливается как природными свойствами исходного раствора, так и условиями работы вспомогательного оборудования. Если выпариванию подвергаются водные растворы растительных экстрактов и температура пара из парогенератора 2 не превышает 100°С, то распределение температур кипения раствора между выпаривателями 4 и 5 будет и должна находиться в интервале 70°С в выпаривателе 4 и до 55°С и даже ниже в выпаривателе 5.The distribution of boiling points, as well as the total useful temperature difference between evaporators 4 and 5, is determined by both the natural properties of the initial solution and the operating conditions of auxiliary equipment. If aqueous solutions of plant extracts are evaporated and the temperature of the steam from the steam generator 2 does not exceed 100 ° С, then the distribution of the boiling points of the solution between evaporators 4 and 5 will and should be in the range of 70 ° С in evaporator 4 and even up to 55 ° С and even lower evaporator 5.

Образующийся конденсат греющего пара в выпаривателе 5 отводится в конденсатосборник 9 самотеком, при этом отвод конденсата производится при давлении в первой камере конденсатосборника 9, равном давлению греющего пара в выпаривателе 5. Для этого служит магистраль 38, соединяющая паровое пространство выпаривателя 5 с конденсатосборником 9 при помощи крана Кб, находящегося в открытом состоянии.The resulting condensate of the heating steam in the evaporator 5 is discharged to the condensate collector 9 by gravity, while the condensate is discharged at a pressure in the first chamber of the condensate collector 9, equal to the pressure of the heating steam in the evaporator 5. To do this, there is a line 38 connecting the vapor space of the evaporator 5 with the condensate collector 9 using crane Kb, in the open state.

Вторичный пар исходного раствора, пройдя сепаратор 22 выпаривателя 5, поступает на конденсацию в конденсатор 7, откуда самотеком - во вторую Secondary steam of the initial solution, passing the separator 22 of the evaporator 5, is fed to condensation in the condenser 7, from where by gravity - to the second

камеру конденсатосборника 9. По мере накопления конденсата в приемных камерах конденсатосборника 9 до определенного уровня, происходит автоматический сброс конденсатов во вторичные камеры, откуда, в свою очередь, при их заполнении, происходит, так же, автоматический сброс под воздействием давления сжатого воздуха, подводимого по магистрали 34.condensate collector chamber 9. As condensate accumulates in the receiving chambers of the condensate collector 9 to a certain level, condensates are automatically discharged to the secondary chambers, whence, in turn, when they are filled, there is also an automatic discharge under the influence of compressed air supplied through highways 34.

Выпарной аппарат может работать в двух режимах: непрерывном и полунепрерывном.The evaporator can operate in two modes: continuous and semi-continuous.

В первом случае исходный раствор непрерывно подается на выпаривание через кран K₁ и контролируется ротаметром 3. Упаренный, т.е. концентрированный раствор непрерывно поступает в сборник 8 после заданной конечной концентрации и давлении, равном давлению во втором (5) выпаривателе. Краны К₅, К₇, и K₈ в этом случае должны быть открыты, а кран К₉ - закрыт. Количество концентрированного раствора регулируется краном К₇.In the first case, the initial solution is continuously fed to the evaporation through the valve K ₁ and is controlled by the rotameter 3. One evaporated, i.e. the concentrated solution continuously enters the collector 8 after a given final concentration and pressure equal to the pressure in the second (5) evaporator. The cranes K ₅ , K ₇ , and K ₈ in this case must be open, and the crane K ₉ must be closed. The amount of concentrated solution is regulated by a valve K ₇ .

Наиболее оптимальным является полунепрерывный режим работы, при котором подача исходного раствора в выпариватель 4 производится непрерывно, а в выпаривателе 5 процесс выпаривания производится без отбора конечного продукта, т.е. выпаривание происходит при накоплении концентрированного раствора. Процесс выпаривания происходит до тех пор, пока весь исходный раствор из бака 1 не поступит в выпариватель 4. После этого кран K₁ закрывают.The most optimal is a semi-continuous mode of operation, in which the feed of the initial solution to the evaporator 4 is continuous, and in the evaporator 5, the evaporation process is performed without selection of the final product, i.e. Evaporation occurs during the accumulation of a concentrated solution. The evaporation process takes place until the entire stock solution from the tank 1 enters the evaporator 4. After that, the valve K _{1 is} closed.

По окончании выпаривания производится разгрузка выпаривателей 4 и 5 в сборник 8 при выключенных парогенераторе 2 и вакуум-насосе 10.At the end of the evaporation, the evaporators 4 and 5 are unloaded to the collector 8 with the steam generator 2 and vacuum pump 10 turned off.

Claims

An evaporator made in the form of an evaporator with a tubular boiling chamber filled with an initial solution and connected to a steam generator, characterized in that the apparatus is equipped with a second evaporator, while separators are installed above the boilers of both evaporators, their vapor space is connected to a vacuum pump, and the separator the first evaporator is connected to the tubular boiling chamber of the second evaporator.