Выпаривание растворов
Техника концентрирования растворов начала свое развитие с периодического метода выпаривания. При таком способе получения готового продукта определенный объем или массу слабо концентрированного раствора заливают в теплообменный аппарат, подогревают до температуры кипения и выпаривают до конечной концентрации. Температура кипения при этом возрастает по мере увеличения концентрации. Сгущенный раствор удаляют из аппарата; затем аппарат вновь заполняют раствором, и процесс повторяется. Периодическое выпаривание применяют редко, в основном при необходимости получения малых, но разнообразных по свойствам порций продукта.
На современных крупных предприятиях выпарные процессы ведут преимущественно в многоступенчатых (многокорпусных) установках непрерывного действия с аппаратами поверхностного типа с использованием образующегося над раствором так называемого «вторичного пара» каждой ступени в последующих ступенях с более низким давлением или с передачей части вторичного пара (экстрапара) другим тепловым потребителям.
Часто встречаются термины «многокорпусные» и как синоним– «многоступенчатые» выпарные установки. Эти понятия не однозначны.
Рис. 2. Схема выпарных установок:
а – прямоточная с конденсатором; б - прямоточная с противодавлением; в –с ухудшенным вакуумом; г –с нуль-корпусом; д – двухстадийная с обогревом аппарата второй стадии свежим паром; е– двухстадийная с обогревом аппарата второй стадии вторичным паром первой ступени; ж – противоточная; з –с параллельным током пара и раствора; и – с отбором экстрапаров посторонним потребителем; к – со смешанным током раствора; л – трехступенчатая с двумя корпусами в первой ступени; 1 - выпарной аппарат; 2 – конденсатор; 3 – солеотделитель; 4 – насос: 5 – водосборник; в –вход первичного и выход вторичного пара; 7 – вход охлаждающей воды-8 – вход и выход раствора; 9 – выход конденсата
«Ступени» отличаются одна от другой по параметрам раствора в аппаратах (давлению, температуре, концентрации раствора) (рис. 4.6,а, б и др.) и могут состоять из одного, двух и более корпусов с одинаковы, ми параметрами, т. е. если одна или несколько ступеней, например первая, выполнены из двух параллельно включенных корпусов (аппаратов), то выпарная установка может иметь четыре корпуса, а должна называться трехступенчатой. Раствор в таких установках перетекает из ступени в ступень, выпариваясь частично и последовательно в каждой ступени (корпусе) до определенной концентрации (рис. 4.6,а). Для производства веществ с резко выраженными агрессивными свойствами промышленность в последнее время пополнилась выпарными установками нового типа – контактными, работающими по принципу непосредственного соприкосновения выпариваемого раствора с продуктами сгорания топлива или горячими газами, или погружного горения. Корпуса таких аппаратов изготовляют из углеродистой стали, а для избежания коррозии их внутри футеруют кислотоупорными материалами: Внутренние элементы аппарата – вытяжные трубы, сепараторы, сливные трубы – изготовляют из коррозионно-стойких материалов.