Изобретение относитс к конструкци м выпарных аппаратов и может быть использовано в.качестве предварительного дистилл тора мг:сл ных мисцелл в масложировой промышленности в лини х пр мой экстракции. Изрестны Дй1стйл л онные аппаратый соор,р(,%еплфэбменньк труустановленных в р|орпусе аппарата в шух frpyoHbDc досках, днища со зме виком 419ВИЙ1Уобежн4го сепаратора 1 . Интуг |ДД|апи процесса теплообмена ожет. осущех; вл тьс за сче , J, закручйёани парожидкостного потока лопаточными или шнековыми завихрител ми в сочетании с отжатием газово го потока от центра аппарата к периферии пластинами, изогнутыми по спирали Архимеда (2j. Недостатками известных аппаратов вл ютс относительно низкие удельна производительность по жидкости и интенсивность процесса теплообмена что объ сн етс наличием противоточного движени фаз. Отжатие газового потока от центра к периферии с по-мощью пластин, изогнутых по спирали Архимеда, позвол ет интенсифицироват лишь массопередачу в процессе ректификации и не дает желаемого эффекта в процессе выпаривани . В центре аппарата наблюдаетс частична раскрутка газового потока, так как обтекание пластин Архимеда происходит в горизонтальной и вертикальной плоскост х. Кроме того, плас тины Архимеда не обеспечивают создание равномерной устойчивости пленки жидкости по всему периметру корпуса аппарата. Последнее необходимо дл создани оптимальных условий теплооб мена и организации восход щего закру ченного парожидкостного потока. Перечисленные недостатки не позво л ют использовать известные аппараты дл дистилл ции масл ных мисцелл в лини х пр мой экстракции. Известен также дистилл тор масл нь х мисцелл, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, горизонтальные трубные диски, установленные в корпусе и дел щие его на камеры испарени , контактировани и сепарации , теплообменные трубы с помещенными в них завихрител ми, закрепленные в трубных досках в камере контак тировани , горизонтальную отбойную перегородку, размещенную в камере сепарации, змеевик, помещенный в камеру испарени , и тепловую рубашку, закрепленную снаружи камеры испарени 3. Известный дистилл тор масл ных мисцелл, облада значительными габаритными размерами, позвол ет перерабатывать всего 10-12 MV4. Однако интенсивность процесса теплообмена мала. Все это не позвол ет использовать его в лини х пр мой экстракции. Низкие удельна производительность и интенсивность теплообмена объ сн ютс тем, что в теплообменных трубках дистилл тора не обеспечиваютс услови дл создани устойчивой пленки. мисцеллы, что ухудшает ее контакт с теплоперёдающей поверхностью и приводит к неупор доченному движению (в виде пены) мисцеллы по теплообменным трубкам вверх. Кроме того, сепаратор обладает значительными габаритными размерами и не обеспечивает полную сепарацию жидкости при больших паровых потоках, которые возникают в дистилл торах линии пр мой экстракции. Внутренний объем сепаратора не используетс дл проведени процесса теплообмена. С целью интенсификации процесса за счет направлени паро-жидкостного потока непосредственно на поверхность теплообменных труб предложенный дистилл тор снабжен вертикальными пластинами, установленными под острыми углами в теплообменных трубах между завихрител ми, и пакетом тангенциальных пластин, размещенных в камере испарени под змеевиком. Камера сепарации снабжена вертикальными изогнутыми пластинами, закрепленными на отбойной перегородке, и вьшолнена в виде соосно установленных одна под другой цилиндрических обечаек, соединенных между собой кольцом, а отбойна перегородка расположена в верхней обечайке. Камера сепарации снабжена греющим змеевиком, расположенным на отбойной перегородке , На фиг. 1 изображен дистилл тор, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вид по стрелке Б на фиг. 1; на фиг.4сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 5 сечение Г-Г на фиг. 4. В цилиндрическом корпусе 1 размещен пучок теплообменных трубок 2,
закрепленный в трубных досках 3,4. Под доской 4 закреплено днище 5, снабженное змеевиком 6, рубашкой 7 дл греющего пара и пакетом тангенциальных перекрывающих одна другую вертикальных пластин 8, между которыми образованы проходы дл мисцеллы . Над доской 3 установлен сепаратор , корпус которого вьшолнен из двух цилиндрических обечаек 9 и 10 различ- 10 кого диаметра. Обечайки 9 и 10 соединены с помощью соединительного кольца 11. Верхн обечайка 9 вьшолнена с большим диаметром, чем обечайка 10, и в ней установлена отбой (на перегородка 12. Последн перекрывает верхний срез обечайки 10 и образует с кольцом 11 проход 13 дл паров растворител . К перегородке 12 в нижней ее части прикреплены вертикальные пластины 14, выход щие из ее центра и изогнутые в горизонтальной плоскости по спирали, например, Архимеда. Дл подвода тепла к перегородке 12 сверху прикреплен змеевик 15. В каждой трубке 2 на несущей штанге 16 (фиг. А,5) поэтажно закреплены лопаточные завихрители 17, между которыми установлены под острым углом (20-60) к теплопередающей поверхности вертикальные плоские пере .крывающие одна другую пластины 18, позвол ющие направить на поверхность трубок 2 поток и обеспечивающие его вращение в ту же сторону, что и лопаточные завихрители 17. Дистилл тор снабжен патрубками 19 дл подачи мисцеллы, 20 дл отвода упаренной мисцеллы, 21-24 дл подвода глухого греющего пара, 25, 26 дг1 отвода конденсата греющего пара и 27 дл отвода паров растворител . Над патрубком 19 установлены распределительна пластина 28 и сетка 29. Работает дистилл тор масл ных мисцелл следующим образом. , Греющий пар подаетс в патрубки 2 1 - 24. После подогрева аппарата через патрубок 19 подаетс исходна мисцелла концентрацией 10-20 мас.% по маслу при 60-70с. Под воздействием пластины 28 мисцелла распредел етс между тангенциальными пластинами 8, огибает их, закипает за счет тепла, получаемого от пластин 8, и проходит через распределительную сетку 29. Последн позвол ет равно мерно подавать мисцеллу во все трубки 2 снизу.
Потоки паров растворител и кип щей мисцеллы закручиваютс в теплообменных трубках завихрител 17. Под действием центробежных сил мисцелла отбрасываетс к боковой поверхности трубок 2 и образует пленку, котора увлекаетс парами растворител вверх. Получа от греющего пара тепло через поверхность трубок 2, мисцелла продолжает кипеть. Выдел ющиес пары растворител также закручиваютс завихрител ми 17. По мере движени вверх по трубкам 2 скорость парового потока увеличиваетс (за счет увели-. чени их количества), что способствует увеличению скорости движени пленки мисцеллы. На выходе из трубок 2 (в верхнем срезе) продолжаетс по инерции движение мисцеллы и паров растворител вверх. Достигнув перегородки 12, мисцелла удар етс об нее и образует пленку. Пары растворител , двига сь вдоль перегородки 12 и огиба пластины 14, приобретают вращательное , движение и увлекают пленку мисцеллы по направлению к обечайке 9. При этом по мере движени мисцелла под действием центробежных сил смещаетс на пластины 14 и стекает по ним вниз .в проход 13 на соединительное кольцо 11 за счет т жести, а затем перетекает в полость обечайки 10. Упаренна мисцелла концентрацией 80-90 мас.% вьгоодитс из аппарата через патрубок 20 и направл етс в окончательный дистилл тор. При соприкосновении с перегородкой 12 и пластинаьи 14 мисцелЛа получает тепло, проводимое с глухим паром в змеевик 15, и из нее удал етс часть растворител , который смешиваетс с основным потоком паров растворител и направл етс через патрубок 27 в теплообменник дл пред-i варитепьного нагрева исход щей мисцеллы . Таким образом, удаление раствориел из мисцеллы в предложенной контрукции дистилл тора производитс три этапа (в трех зонах), что позол ет в зависимости от концентрации исцеллы создавать определенный темпер атурный режим. Последнее необходимо ли исключени nepeijpeBa мисцеллы . ухудшени качества масла. На первом этапе в днище 5 производ тс подогрев мисцеллы до кипени и удаление части растворител . Концентраод мисцеллы измен етс на- 5-10% и достигает 20-30%. Давлени греющего пара в рубашке 7 поддерживае с 3 пределах 5-6 ати. Установленный в днище 5 пакет тангенхщальных пере крывающих друг друга вертикальных пластин 8 позвол ет увеличить поверх ность теплообмена в этой зоне и инте сифицировать процесс теплопередачи за счет создани закрученного движени мисцеллы. Дл подвода тепла к пластинам 8 они жестко соединены с днищем 5 и змеевиком 6, Выдел ющиес в этой зоне пары растворител способствуют формированию пленки и интенсификации теплообмена на начальном (нижнем) , участке теплообменных трубок 2. На втором этапе в трубках 2 проис ходит удаление основного количества растворител . Концентраци мисцеллы измен етс от 20-30% до 65-70%. Давление греющего пара в корпусе 1 поддерживаетс в пределах 3-4 ати. В нижней части трубок 2 скорость движени парожидкостного потока не превышает 1,5 м/с. При таких скорост х лопаточные завихрители не обеспе чивают достаточного закручивани паг рожидкостного потока и образовани устойчивой поднимающейс пленки мисцеллы, так как осуществл ют только местную (периодическую) подкрутку . Поэтому в нижней части трубок 2 (0,3 их высоты) установлены шнековые завихрители, обеспечивающие непрерывную закрутку потока, образование поднимающейс вращающейс мисцеллы и интенсификацию процесса теплообмена при указанных скорост х движени . После того,как пленка мисцеллы.сформирована , дальнейшую закрутку парожидкостного потока целесообразно осу . ществл ть лопаточными завихрител ми в сочетании с вертикальными пластинами 18. Последние располагаютс в непосредственной близости у теплопередающей поверхности и исключают зависание и отрыв мисцеллы от стенки трубок 2 за счет отжати ее к периферии. Кроме того, пластины 18 направл ют к теплопередающей поверхности и часть парового потока,уве.личива скорость его движени в непосредственной близости пленки, образом создаетс устойчива поднимающа с , вращающа с пленка мисцеллы, увеличиваетс скорость ее вращени , исключаетс зависание и выбросы мисцеллы из зоны теплообмена. В отличие от известных пластин Архимеда тангенциальные вертикальные пластины.18 обеспечивают равномерное вращение и толщину пленки , исключают образование зон неупо-: р доченного движени и раскрутки парового потока. Использование лопаточных завихрителей в сочетании с пластинами 18 в верхней части трубок 2 позвол ет обеспечить на выходе трубок 2 движение пленки мисцеллы вверх со скоростью 1,5-3 м/с, что вл етс необходимым условием дл организации и интенсификации процесса теплообмена в третьей зоне (этапе). На третьем этапе на перегородке 12 происходит удаление растворител в услови х высокой концентрации и в зкости мисцеллы. Концентраци мисцеллы измен етс от6570 мас.% до 80-90 мас.%. В таких услови х резко уменьшает- с турбулентное перемешивание между отдельными сло ми мисцеллы за счет увеличени в зкости, что приводит к снижению интенсивности теплообмена, перегреву мисцеллы и ухудшению качества масла. В предлагаемом дистилл торе окончательное удаление растворител до 80-90% проводитс при давлении греющего пара 0,150 ,19 мПа в змеевике 15, что позвол ет уменьшить температуру обработки мисцеллы по сравнению с прототипом . При этом используютс ударные потоки. №1сцелла, вьтетающа из трубок 2, удар етс о перегородку 12 и прик -епленные пластины 14, тем самым тзфбулизиру образовавшуюс на них пленку мисцеллы и интенсифициру процесс теплообмена. Использование высокоэффективных форм организации процесса теплообмена (удар-, ные потоки) позвол ет уменьшить температуру, что уменьшает окисление масла. Предложенна конструкци дистилл тора предназначена дл линий пр мой экстракции, когда в процессе предварительной дистилл ции удал етс до 60-70 т/ч растворител . Дл эффективного разделени парожидкостного потока при таких количествах паровой фазы необходимо использоват все формы сепарации: уменьшение скорости паровой фазы, центробежные и инерционные силы, механическое разделение потоков.Така сепараци и осу1це.ствл етс в разработанном дистилл торе. При ударе о перегород ку 12 и пластины 14 происходит изме нение движени парожидкостного пото ка, и за счет сил инерции мисцелла сепарируетс в виде пленки. Пластины 14 закручивают пары, создава тем самым центробежные силы. Как указывалось выше, вращательное движ ние приобретает и пленка мисцеллы и перемещаетс под действием центробежных сил на пластины 14, по которым стекает вниз на кольцо 11. Таким образом удаетс вывести пленку мисцеллы из области, где скорост парового потока максимальна (от перегородки 12). Отдельные капли, уносимые потоком пара растворител сепарируютс на поверхность обечайки 9 в поле центробежных и инерцион |Ных сил. В процессе сепарации весь поток движетс в радиальном направлении, а не в осевом, как в прототипе. Это обеспечивает нар ду с непрерывным увеличением площади свободного сечени сепаратора непрерьшное умен шение количества паров, приход щегос на единицу поверхности свободного сечени . Последнее позвол ет при скорости парового потока, выход щег из зоны сепарации, не более 0,5 м/с создать компактный сепаратор. Как показьшают расчеты, диаметр обечайки 9 достигает пор дка 1,8-2,1 м при ее высоте 1 м, в то врем , как сепаратор дистилл тора-прототипа должен иметь диаметр 2,3-2,6 м при высоте 2,8-3,2 м. Как видно из вьшеизложенного, вновь введенныеконструктивные элементы отдельных узлов дистилл тора (днища, теплообменных трубок, сепаратора ) не дают желаемого результата при-их раздельном использовании, так как предьщуща зона теплообмена (количество выдел ющихс паров, скорость их движени , интенсивность процесса теплообмена) вли ет на последнюю, вызыва дополнительную интенсификацию теплообмена. Именно совокупность всех элементов позвол ет обеспечить описанную организацию движени фаз, достичь необходимых скоростей и ударных потоков, уменьшить температуры обработки мисцеллы с увеличением ее концентрации. По сравнению с прототипом предложенный дистилл тор масл ных мисцелл обладает большей удельной производительностью и интенсивностью процесса теплообмена за счет больших скоростей движени мисцеллы и использовани ударных потоков. В нем по мере увеличени концентрации мисцеллы уменьшаетс температура ее обработки , что исключает пригоранйе и пережигание масла. Кроме того, он может быть использован в лини х пр мой экстракции масла из сем н, что ускорит внедрение последних в промьшшенность .
Фиг.1
фиг.
16