Пленочный выпарной аппарат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s В 01 0 1/22

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССP (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4802218/26 (22) 14.03.90 (46) 30.01.93. Бюл. М 4 (71) Уфимский неф1яной институт (72) М.В.Клыков и Н.В.Патрина (56) Авторское свидетельство СССР . %1428398, кл. В 01 0 1/22, 1988.

Авторское свидетельство СССР

, N. 1479079, кл. В 01 О 1/22, 1989.

Авторское свидетельство СССР

N 993967, кл. В 01 0 1/22. 1983. (54) ПЛЕНОЧНЪ|Й ВЫПАРНОЙ АППАРАТ (57) Использование: для выпаривания растворов с целью говышения их концентрации, а также в качестве испарителя в процессе вакуумной ректификации, Сущность изобретения: пленочный выпарной аппарат содержит вертикальный цилиндри„„ А „„1790965 А1 ческий корпус с размещенными в нем теплообменными трубами, закрепленными в трубных решетках. B верхних концах теплообменных труб расположены пленкообразователи с закрепленными на них соосно колпачками. Нижние концы труб заканчиваются вставками с продольными прорезями, концы которых отогнуты внутрь в виде лопастей. На верхней трубной решетке размещена кольцевая перегородка; В нижней части аппарата подтеплообменнымитрубами находится подвижная тарелка-сепаратор. Тарелка соединена со штоком, расположенным по оси центральной теплообменной трубы, который выведен на верхнюю крышку аппарата и соединен с регулирующим винтовым устройством. С помощью регулирующего устройства тарелка-сепаратор может перемещаться вдоль оси аппарата. 4 ил.

1790965

10

20

55

Изобретение относится к тепломассообменным аппаратам, а именно к устройству пленочных испарителей с падающей пленкой, и может быть использовано для концентрирования растворов методом выпаривания, а также в качестве испарителя в процессе вакуумной ректификации.

Известен выпарной пленочный аппарат, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, внутри которого размещены в трубных решетках теплообменные трубы.

Верхние их концы снабжены пленкообраэователями с эксцентрично закрепленными цилиндрическими колпачками, В нижней части располо>кена неподвижная плита с зубчатой обечайкой, представляющая собой сепарационное устройство. На верхней трубной решетке укреплена кельцевая перегородка.

Недостатком данного аппарата является неравномерность распределения >кидкости flo поверхности теплообменной трубы, вызванная эксцентричным расположением колпачка, что приводит к усложнению конструкции пленкообразователя. Неравномерность распределения жидкости по теплообменным трубам вызывает оголение

Поверхности некоторого числа труб при незначительных расходах жидкости.

Известен выпарной пленочный аппарат, имеющий вертикальный корпус, теплообменные трубы, закрепленные в трубных решетках, верхнюю распределительную камеру, нижнюю растворную, в которой размещено сепарационное устройство, выполненное с возможностью перемещения вдоль оси аппарата.

Применение распределителя с кольцевой распределительной щелью, имеющегося в известном выпарном аппарате, ограничено сложностью изготоьления и монтажа. Регулятор перемещения сепарационного устройства располо>кен в нижней части аппарата, что затрудняет сохранение соосности конических патрубок и теплообменных труб.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является пленочный выпарной аппарат, содержащий цилиндрическую греющую камеру, закрепленные в трубных решетках вертикальные теплообменные трубы, верхние концы которых снабжены пленкообраэователями с соосно расположенными над ними колпачками. На верхней трубной решетке установлена кольцевая перегородка.

В нижней части аппарата расположена сепарационная тарелка, представляющая собой неподвижную плиту с обечайкой, скрепленную с корпусом аппарата.

Недостатком известного аппарата является неравномерность распределения жидкости по теплообменным трубам при малых нагрузках по жидкости и вторичному пару и как следствие этого ограничение диапазона нагрузок.

Цель изобретения — повышение эффективности и надежности работы аппарата в широком диапазоне нагрузок по обрабатываемой жидкости и вторичному пару, Указанная цель достигается тем, что в пленочном выпарном аппарате, содержащем цилиндрическую греющую камеру, закрепленные в трубных решетках вертикальные теплообменные трубы с размещенными в них пленкообразователями, и колпачками, соосно установленными над верхними концами труб на пленкообразователях, сепарационную тарелку, размещенную в нижней части аппарата, технологические патрубки, на верхней крышке аппарата установлено винтовое регулирующее устройство с центральным штоком и вставками, размещенными в нижней части труб и выполненными с продольными„прорезями, один край которых отогнут внутрь трубы в виде наклонной лопасти, причем сепарационная тарелка установлена на центральном штоке с воэможностью перемещения вдоль оси аппарата.

В заявляемой конструкции пленочного выпарного -аппарата перемещающаяся вдоль оси аппарата тарелка-сепаратор выполнена подвешенной на центральном штоке винтового регулирующего устройства, установленного на верхней крышке аппарата, что является неизвестным и в литературе не описано, Вставки в нижней части труб, выполненные с продольными прорезями, один край которых отогнут внутрь трубы в виде наклонной лопасти, также неизвестны.

В предлагаемой конструкции пленочного выпарного аппарата перемещающаяся тарелка-сепаратор в сочетании с распределительным устройством в виде пленкообразователей и колпачков над верхними концами труб, а также вставками с прорезями, расположенными в нижних концах теп-; лообменных труб, представляет собой совокупность признаков, которая приводит к новому эффекту, а именно к расширению рабочего диапазона аппарата.

При малых нагрузках по жидкости, вследствие неравномерного распределения жидкости на трубной решетке часть труб может оказаться неорошаемыми. Тогда перемещение тарелки-сепаратора приведет к тому, что часть парового потока направится в прорези вставок, а часть путем барботажа через слой жидкос и останется на тарелке.

1790965

Увеличение глубины погруженил вставок на нижних концах теплообменных труб в слой жидкости на тарелке-сепараторе приведет к увеличению гидравлического сопротивления; а следовательно, к возрастанию высоты уровня жидкости на трубной решетке за колпачками и на переливе недогруженных теплообменных труб. Это предотвратит их оголение и в целом обеспечит повышение выхода вторичного пара, Таким образом, регулируя положение тарелки относительно нижнего конца теплообменной трубы, можно при постоянном расходе жидкости увеличить расход вторичного пара, что позволит использовать аппарат при меньших нагрузках по жидкости и расширит диапазон его работы ro жидкости и вторичному пару.

Кроме того, сопротивление наиболее нагруженных труб возрастет в большей степени, чем менее11агружейных. В результате этого понизится уровень жидкости tta переливе в наиболее нагру>кенных трубах и повысится уровень жидкости на переливе в наименее нагруженных, то есть улучшится распределение жидкости по трубам при малых нагрузках по жидкости.

На фиг,1 изобра>кен выпарной пленочный аппарат, общий вид; на фиг,2 — узел I на фиг,1; на фиг.3 — узел II на фиг.1; на фиг.4— узел III на фиг.1, Пленочный выпарной аппарат содержит вертикальный цилиндрический корпус

1, размещенные в нем теплообменные тру бы 2, закрепленные в трубных решетках 3, в верхних концах теплообменных труб 2 расположены пленкообразователи 4, выполненные в виде втулок с закрепленными на них соосно колпачками 5. Нижние концы труб заканчиваются вставками вывода ВТоричного пара 6, На верхней трубной решетке 3 размещена кольцевал перегородка 7. В нижней части аппарата под теплообменными трубами находится подвижная горизонтальная тарелка-сепаратор 8. Таоелка соединена со штоком 9, расположенным по оси центральной теплообменной трубы и выведенным в верхний штуцер 10 крышки аппарата, соединенный фланцем 11 с регулирующим устройством. Верхний конец штока имеет резьбу, Перемещение штока в вертикальном направлении производитсл поворотом маховика 12. Выход штока иэ корпуса аппарата уплотнен сальником 13, плотность которого регулируется буксой 14 с двумя откидными болтами 15, прижимглощими крышку 16 сальника. Аппарат снабжен штуцерами для теплоносителл 17, 18, подачи сырья 19, выхода вторичног0 пара 20 и выхода жидкости на циркуляцию 21, отбойника 22, 15

25

35

40. тивление трубы, что приведет к поднятию

5

Аппарат работает следующим образом.

Обрабатываемая жидкость поступает через штуцер 19 в кольцевое пространство, образованное корпусом аппарата 1 и кольцевой перегородкой 7, переливаясь через которую. распределлетсл по поверхности трубной решетки 3, затекает под колпачки 5 и, переливаясь через края пленкообразователей 4, стекает в виде пленки по внутренней поверхности теплообменных труб.

Теплообменные трубы 2 нагреваются теплоносителем, движущимся в межтрубном пространстве, Образующийся в теплообменных трубах вторичный пар движется вниз вместе с пленкой жидкости и выходит из аппарата через штуцер 20. Жидкость попадает на тарелку

8 и, перетекая через ее зубчатый край, выходит из аппарата через штуцер 21.

Отбой ник 22 препятствует уносу пара отработанной жидкостью.

При значительных нагрузках llo жидкости образуется достаточная высота жидкости над кромкой перелива в теплообменной трубе и жидкость стекает по внутренней поверхности теплообиенной трубы сплошной пленкой. В этом случае тарелка 8 находится в нижнем положении. Образующиеся пары выходят через нижние концы теплообменных труб при полном свободном сечении трубы. По иере уиеньшенил жидкостной нагрузки аппарата сопротивление теплообменных труб уменьшается, уменьшается высота жидкости над кромкой перелива, целостность пленки нарушается, часть труб может оказаться неорошаемыми, В этом случае необходимо поднять тарелку, тогда слой жидкости ti3 ней перекроет часть прорезей вставок, при этом увеличится сопроуровнл жидкости за колпачком на трубной решетке и на переливе, лучшей смачиваемости поверхнссти трубы и увели tBttt1to расхода вторично о пара.

Эффективность работы заявляемого устройства подтверждаетсл проведенными ранее исследованиями, установ11вшими закономерность увеличо1н1л градиента уровня на трубной решетке с увели 1ением общего сопротивленl1л теплообt еííbtх труб при наличии данного распределительного устройства. Так, при увеличении общего сопротивленил в 2 раза неравномерность распределения жидкости по трубам, измеряемая отношением расхода жидкости в минил1ально нагруженной труСе к расходу в максимально нагруженной трубе, повышается в 1,5 раза, а допустимый градиент уровня возрастает в 3 раза.

1790965

Формула изобретения

Пленочный выпарной аппарат, содержащий цилиндрическую греющую камеру, закрепленные в трубных решетках вертикальные теплаобменные трубы с размещенными в них пленкообразователями и колпачками, соосно установленными над верхними концами труб на пленкообраэователях, сепарационную тарелку, размещенную в нижней части аппарата, технологические патрубки, отличающийся тем,что,сцелью повышения эффективности и надежности в

/ работе аппарата в широком диапазоне нагрузок по обрабатываемой жидкости и вторичному пару. он снабжен установленным на верхней крышке аппарата винтовым ре5 гулирующим устройством с центральным штоком и вставками, установленными в нижней части труб и выполненными с продольными прорезями, один край которых отогнут внутрь трубы в виде наклон10 ной лопасти, при этом сепарационная тарелка установлена на центральном штоке с возможностью перемещения вдоль оси аппарата.

1790965

Составитель В.Золотов

Техред М,Моргентал

Редактор З.Ходакова

Корректор Н. Ревская

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 110 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5