Выпаривание

К группе тепловых процессов относится выпаривание – процесс концентрирования жидких растворов путем испарения растворителя при кипении жидкости. В результате растворитель удаляется из всего объема раствора. Концентрированные растворы и твердые вещества, получаемые в результате выпаривания, легче и экономичнее перерабатывать, транспортировать и хранить. Кроме того, выпаривание часто применяется для выделения вещества-растворителя в чистом виде (при опреснении морской воды). Тепло для выпаривания можно получать от любых теплоносителей, однако самым распространенным является водяной (греющий, первичный) пар.

Процессы выпаривания проводятся под вакуумом, при повышенном и атмосферном давлениях. Выбор давления зависит от свойств выпариваемого раствора и возможности использования тепла вторичного пара.

Вторичный пар, отбираемый на сторону, называют экстра-паром. Применение вакуума дает возможность использовать в качестве греющего агента вторичный пар самой выпарной установки, в результате снижается расход первичного греющего пара. Поэтому наиболее распространены многокорпусные выпарные установки, состоящие из нескольких выпарных аппаратов (корпусов), в которых вторичный пар каждого предыдущего корпуса направляется в качестве греющего в последующий корпус.

IV III 1 2 3 III II VI I V

Рис. 3.13. Многокорпусная прямоточная выпарная вакуум-установка:

1 – 3 – корпуса, 4 – подогреватель исходного раствора, 5 – барометрический конденсатор, 6 – ловушка, 7 – вакуум-насос. Потоки: I – исходный раствор, II – первичный греющий пар, III – вода, IV – вторичный пар, V – конденсат, VI – упаренный раствор

Рис. 3.14. Конструкции выпарных аппаратов:

а – змеевиковый выпарной аппарат, б – выпарной аппарат с внутренней нагревательной камерой и центральной циркуляционной трубой; 1 – корпус, 2 – паровые змеевики, 3 – брызгоуловители, 4 – нагревательная камера, 5 – кипятильные трубы, 6 – циркуляционная труба, 7 – паровое (сепарационное) пространство. Потоки: I – исходный раствор, II – первичный пар, III – вторичный пар, IV – упаренный раствор, V – конденсат

Рис. 3.15. Выпарной аппарат с горизонтальной

выносной нагревательной камерой:

1 – корпус, 2 – нагревательная камера, 3 – брызгоуловитель. Потоки: I – исходный раствор, II – греющий пар, III – вторичный пар, IV – упаренный раствор, V – конденсат, VI – промывная вода

Рис. 3.16. Выпарной аппарат с вынесенной зоной кипения:

1 – нагревательная камера, 2 – труба вскипания, 3 – сепаратор, 4 – необогреваемая циркуляционная труба, 5 – отбойник, 6 – брызгоуловитель. Потоки: I – исходный раствор, II – первичный пар, III – вторичный пар, IV – упаренный раствор, V – конденсат