Аппараты для упаривания щелоков

Для упаривания черных щелоков используются, как правило, вертикальные кожухотрубчатые аппараты с восходящей пленкой. Нагреваемый щелок движется восходящим потоком внутри труб, снаружи обогреваемых паром.

При выпаривании щелоков, которые являются высоковязкими суспензиями, эффективным методом является способ пленочного выпаривания. При этом, щелок подается снизу, закипает и увлекает высоковязкую пленку по ходу движения пара. Существует несколько конструкций выпарных аппаратов, все они – пленочного типа.

В верхней части аппарата расположен сепаратор, в котором очищается вторичный пар. Современные конструкции аппаратов имеют диаметры 3…3,5 м,, до 1800 испарительных труб, длиной 6,5 м, активная поверхность теплообмена .

Система Свенсона имеет две ступени сепарации щелока. Некоторые системы имеют устройство для рециркуляции щелока на его доупаривание.

Основные схемы использования выпарных аппаратов

В процессе выпарки из раствора удаляется большое количество влаги. Для уменьшения расхода тепла, используется многоступенчатое выпаривание. Практикой подтверждено, что расход пара на 1 кг выпариваемой из щелока воды, составляет:

однокорпусная 1,1 кг/кг

двухкорпусная 0,57 кг/кг

трехкорпусная 0,4 кг/кг

четырехкорпусная 0,3 кг/кг

пятикорпусная 0,27 кг/кг

шестикорпусная 0,21 кг/кг

Многократное выпаривание осуществимо при определенном перепаде давления между ступенями. Поэтому, с целью поддержания разницы давлений, в последнем аппарате давление составляет 0,01 Па. При включении аппаратов в общую схему, различают прямоточную, противоточную и смешанную схему взаимного движения пара и щелока.

Рисунок 4 – Прямоточная схема многокорпусной выпарки

Важным моментом при проектировании выпарки является правильный выбор количества ступеней выпаривания (числа корпусов). С увеличением ступеней расход пара уменьшается. Однако, число их должно быть оптимальным, т.к. с увеличением корпусов возрастают затраты и амортизационные отчисления на ремонт и обслуживание. Эти затраты могут превышать экономию пара. Практически, выбор числа корпусов производят на основании технико-экономических расчетов; в ЦБП выпарные станции работают по пяти-, шустиступенчатой схеме выпарки с установкой до 9 корпусов выпарных аппаратов, т.к. на 1-ой и 2-ой ступени могут быть включены параллельно по два аппарата.

Рисунок 5 – Противоточная схема многокорпусной выпарки

Рисунок 6 – Смешанная схема выпаривания щелока

Смешанная схема позволяет использовать принцип роямотока в области низких концентраций щелока (20…25 %) и противоточное движение в области высоких концентраций (30…60 %). В последних по ходу движения раствора корпусах обеспечиваются высокие коэффициенты теплопередачи, характерные для противоточных систем. Такие схемы в ЦБП получили наиюольшее распрастранение и обозначаются: IV-V-VI-III-I-II.

Фирма «Розенблад» разработала новый тип выпарного аппарата со свободнопадающей пленкой, позволяющий получить концентрацию щелока до 63%. Поверхность нагрева состоит из тонких греющих элементов, шириной 1,2 и длиной до 6 метров, имеющих форму лопасти вентилятора. Щелок подается сверху и стекает по греющим элементам. Соковый пар с минимальным количеством уноса передается в сепаратор. Потребляемая мощность в 10 раз ниже, чем в аппаратах старых конструкций.