Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
В зависимости от движения пара и раствора различают три схемы установок для упаривания (см. рис. 9.2).
В прямоточной схеме (см. рис. 9.2, а) исходный раствор центробежным насосом подается в первый корпус; в трубчатый нагреватель (греющую камеру) этого же корпуса поступает и пар, который отдает тепло менее нагретой поверхности теплообменных трубок; трубки отдают тепло находящемуся в них раствору, который вскипает и концентрируется. Образовавшийся пар используется в следующем аппарате.
Из первого корпуса раствор самотеком проходит все корпуса батареи, постепенно становясь все более концентрированным. Направление движения пара такое же, как и раствора. Пар, образовавшийся при выпаривании раствора в первом корпусе, — вторичный пар, поступает в трубчатый нагреватель II корпуса. Вторичный пар последнего (IV) корпуса и холодная вода поступают в барометрический конденсатор. При конденсации этого пара в системе создается разрежение. Уменьшение давления по корпусам от I к последнему обеспечивает кипение раствора в каждом последующем корпусе при более низкой температуре. Воздух и газы из упариваемого раствора откачиваются вакуумным насосом.
При достижении массовой концентрации раствора 250 г/л Na2Ок из него начинает интенсивно выкристаллизовываться сульфат натрия Na2SO4, а при концентрации 280 г/л Na2Oк выпадает основная масса карбонатной соды Nа2СО3. В конечном итоге откристаллизовавшаяся сода представляет собой твердый раствор беркеита (2Nа2SO4*Nа2СO3) и моногидрата соды (Nа2СO3*H20).
Достоинства прямоточной схемы: рациональное использование термических параметров нагретого раствора (затраты греющего пара на 5—10 % ниже, чем при противоточной схеме); отсутствие насосов для перекачки раствора из корпуса в корпус и, как следствие, снижение капитальных и эксплуатационных затрат. Недостатки схемы следующие: в головном корпусе в условиях низких концентраций и высоких температур происходит интенсивное зарастание греющих трубок гидроалюмосиликатом натрия, в последнем корпусе в условиях низких температур и высоких концентраций затрудняется отделение мелкодисперсной соды и сульфатов.
В противоточной схеме (рис. 9.2, б) исходный раствор подается в последний (IV) корпус, а из него последовательно перекачивается через все корпуса в I, куда поступает греющий пар с ТЭЦ.
Преимуществом противоточной схемы является возможность работы с растворами с более высоким содержанием примесей (и, как следствие, более вязкими), чем при прямотоке, поскольку концентрация раствора возрастает одновременно с повышением температуры. Для этой схемы характерно также меньшее зарастание греющих трубок ГАСНом из-за увеличения растворимости его с ростом концентрации раствора.
К недостаткам этой схемы относятся большие капитальные и эксплуатационные затраты в связи с использованием насосов, перекачивающих раствор из корпуса в корпус, а также усиленный коррозионный износ кипятильных трубок последних корпусов, работающих в условиях высоких температур и концентраций.
В схеме смешанного тока (см. рис. 9.2, в) раствор поступает в корпус, обогреваемый вторичным паром (II), затем идет самотеком в следующие (III и IV) корпуса, а затем — уже в корпус I, куда поступает свежий пар. Эта схема является компромиссной между первыми двумя; сохраняя преимущества противоточной, она в то же время дает возможность снизить капитальные и эксплуатационные затраты из-за снижения количества насосов для перекачки растворов. Она подходит для упаривания растворов с высоким содержанием соды и органики.