Схема ректифікації з тепловим насосом

 

 

Рисунок 12.3. Схема ректифікації з тепловим насосом:

1 — ректифікаційна колона; 2 - куб колони; 3 - компресор

 

Значного заощадження енергії можна досягти, застосовуючи схеми рек­тифікації з тепловим насосом. У цьому разі пара, яка виходить з колони, стискається ком­пресором до тиску, що відповідає необхідній тем­пературі його конденсації в кубі колони. При цьому відпадає необхідність у дефлегматорі, а також суттєво зменшуються витрати нагрівальної пари та охолоджувальної води.

 

КОЛОНИ З ДЕФЛЕГМАТОРОМ

 

 

Рисунок 12.4. Схема розташування дефлегматорів: а - з повною конденсацією пари й подаванням флегми самопливом; б - з повною конденсацією пари й подаванням флегми насосом; в - з частковою конденсацією пари й вільним стіканням флегми

 

Основними типами апаратів для проведення процесу ректифікації є тарілчасті й насадкові колони, які за конструкцією принципово не відрізняються від тарілчастих і насадкових абсорберів. Іноді, в основному для ректифікації під вакуумом, використовують плівкові й роторно-плівкові апарати. При цьому практично всі ректифікаційні апарати, на відміну від більшості абсорберів, піддаються теплоізолюванню.

Основною відмінністю ректифікаційних колон є спорядження їх відповід­ною теплообмінною апаратурою (кип'ятильником, підігрівником, конденсато-ром-дефлегматором, холодильниками дистиляту й кубового залишку).

Дефлегматор зазвичай розташовують вище кришки (або верхнього дни­ща) колони для стікання флегми в колону самопливом. Якщо висота колони значна, то для зручності її обслуговування та зменшення висоти будівлі (при розташуванні колони у виробничому приміщенні) дефлегматор установлюють нижче верху колони; у цьому разі флегма надходить в колону за допомогою насоса (рисунок 12.4,б). Іноді дефлегматор монтують у сепараційному просторі колони (рисунок 12.4,в); при цьому з колони виходить пара в кількості, що від­повідає кількості дистиляту (готового продукту).

 

12.5. КОЛОНИ З КИП’ЯТИЛЬНИКОМ

 

 

Мал. 2 Схема розташування вбудованого (а)і винесеного (б) кип'ятильників

 

Щоб забезпечити утворення висхідного по колоні потоку пари, викорис­товують різні за конструкцією кип'ятильники, які вбудовують у колону або, найчастіше, виносять за її межі. Винесені кип'ятильники набагато спрощують експлуатацію, зокрема й ремонт, технологічного й допоміжного ректифікаційного обладнання. Щоб забезпечити вільну циркуляцію кубової рідини, винесеш кип'ятильники зазвичай монтують нижче колони.

13.1. СХЕМА ПРОМЫШЛЕННОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ МОЛЕ­КУЛЯРНОЙ ДИСТИЛЛЯЦИИ

 

 

Рисунок 13.1. Схема промышленной установки для моле­кулярной дистилляции

/—испаритель; 2—конденсационный насос; 8, 6—насосы; 4—труба для вывода остатка; б—теплообменник; 7—желоб для перегоняе­мого продукта; 8—питающий насос; 9—змеевик для охлаждающей воды; 1О—электрические нагреватели;

11— конденсатор; 12— кожух куба; 13—патрубок для вывода дистиллята; 14—ротор;

 

Промышленная уста­новка для молекулярной дистилляции со­стоит из перегонного ку­ба, системы, для создания глубокого вакуума и теплообменной аппарату­ры.

В кожухе 12 куба вращается на вертикаль­ном валу литой алюминиевый ротор 14 который является испарителем разделяемой смеси (диаметр ротора 1,5 м; эффективная поверхность испарения 4 м²). Стенки испари­теля обогреваются снаружи электрическими нагревателями 10. Внутри куба находится вертикальный «листовой» алюминиевый конденсатор 11. Он состоит из вертикальных труб, концы которых входят в круглые трубчатые коллекторы. Конденсационные поверхности («листья») располо­жены вокруг труб и имеют желобки для удаления отдельных фракций. Листья конденсатора охлаждаются теплой (иногда кипящей) водой. Температуру конденсатора поддерживают возможно более высокой для того, чтобы из него удалялась большая часть нежелательных, частично конденсирующихся веществ; эти вещества можно собирать в отдельном конденсаторе.

Разделяемая смесь поступает на дно ротора и поднимается по его нагретым коническим стенкам. Благодаря тому, что в испарителе обра­зуется тонкая, турбулентно движущаяся пленка жидкости, достигается высокая степень разделения смеси. Остаток подается насосом 6 в теп­лообменник 5, где он отдает тепло поступающей на разделение началь­ной смеси, и удаляется по трубе 4.

 

14.1. БАРАБАННАЯ СУШИЛКА ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ

 

 

Рисунок 14.1. Схема барабанной сушилки прямого действия

1—циклон; 2—вентилятор; 3— разгрузочная камера; 4— шнек; 5— бандажи;

6—опорные ролики; 7—привод; 8—зубчатый венец; 9— винтовые лопасти;

10 — внутренняя насадка; 11— барабан; 12—питатель: 13— топка;

14—дымовая труба

 

Наибольшее распространение имеют барабанные сушилки прямого действия.

Такая сушилка представляет собой наклонный барабан 11 с вну­тренней насадкой (распределительным устройством) и двумя гладкими наружными бандажами 5, которые катятся по опорным роликам 6. Рас­стояние между опорными роликами можно регулировать, изменяя этим угол наклона барабана. Упорные ролики у бандажей предотвращают сме­щение барабана.

На барабан насажен зубчатый венец 8, соединенный с приводом 7 сушилки. Со стороны входа дымовых газов в барабан имеется уплотнительное устройство, а на выходе – подпорное приспособление, служащее для большего заполнения барабана материалом.

Высушиваемый материал поступает через питатель 12 и попадает на винтовые лопасти 9, которые перемещают его к внутренней насадке 10. Насадкой материал пересыпается и равномерно распределяется по сечению барабана; при интенсивном перемешивании создается большая по­верхность испарения влаги и хороший контакт материала с сушильным агентом.

Материал передвигается к противоположному концу барабана и поступает в разгрузочную камеру 3. Высушенный материал выгру­жается на транспортер шнеком 4 или специальным разгрузочным уст­ройством.

Дымовые газы из топки 13 движутся параллельно материалу и при помощи вентилятора 2 направляются в циклон 1, где отделяются уне­сенные частицы материала, после чего удаляются через выхлопную трубу. Дымовая труба 14 служит для создания тяги.

14.2. ПЕТЛЕВАЯ СУШИЛКА

 

Рисунок 14.2. Схема петлевой сушилки

1 – питающие вальцы; 2—прижимные вальцы; 8—сетка; 4— цепной транспор­тер; 8— ударное приспособление; 6—сборник; 7—шнек; 8— вентиляторы

 

В петлевой сушилке вальцами 1 на сетку подается слой пасты толщиной, равной глубине ячеек сетки (5—25 мм), и шириной. равной ширине ленты. При помощи прижимных вальцев 2 материал вдавливается в ячейки сетки 8, и в сушилку поступает сплошная лента материала. В сушилке материал проходит длинный путь, вследствие того' что сетка образует петли на специальных планках, опирающихся на не сущий цепной транспортер 4. На выходе из сушилки высушенный мате­риал отбивается от сеток ударными приспособлениями 5, падает в бун­кер 6 и транспортируется из сушилки шнеком 7; очищенная сетка воз­вращается к вальцам 1. Сушилка работает по варианту промежуточного нагрева воздуха и возврата его по зонам; циркуляция воздуха осущест­вляется при помощи вентиляторов 8.

Производительность таких сушилок—до 100 кгс/час сухого материала с 1 м² поверхности сетки; допускаемая температура сушки—до 300°.

Достоинства: петлевые сушилки отличаются значительной производительностью вследствие большой поверхности испарения (с двух сторон сетки) и не­прерывности процесса сушки.

 

14.3. МНОГОЛЕНТОЧНАЯ СУШИЛКА

 

 

 

Рисунок 14.3 Схема многоленточной сушилки

I—камера; 2—бесконечные ленты; 3—барабаны; 4—опор­ные ролики; 5—калорифер; 6—питатель

 

Многоленточная сушилка состоит из прямоугольной ка­меры /, в которой движутся несколько бесконечных лент 2. Ленты на­деты на барабаны 8, приводимые во вращение от трансмиссии. Для того чтобы ленты не провисали, предусмотрены ролики 4. Ленты изготовлены из прорезиненной хлопчатобумажной ткани (бельтинга и др.) или из стальных пластин и сетки. Сушилка снабжена паровым калорифером 5 питателем 6.

Высушиваемый материал подается в воронку питателя, втягивается между валками и поступает на верхнюю ленту сушилки. Слой материа­ла определенной толщины перемещается на ленте к другому концу су­шилки и ссыпается на нижележащую ленту, которая перемещает его в обратном направлении. Дойдя до низа камеры, сухой материал ссы­пается в разгрузочную камеру.

Свежий воздух нагнетается вентилятором в калорифер, где подо­гревается, и проходит последовательно над всеми лентами, двигаясь в направлении, обратном движению лент, или поднимается снизу вверх, проходя сквозь слой материала.

Воздух проходит в сушилке со значительной скоростью (~3 м/сек), в то время как лента движется со скоростью 0,3—0,5 м/мин.

 

14.4. ТРУБЧАТАЯ СУШИЛКА

 

 

Рисунок 14.4. Схема трубчатой сушилки

1—трубчатый барабан; 2, 5—цапфы; 8—центральная труба; 4—трубка для отвода конденсата; 6—привод барабана

 

Трубчатые сушилки. Эти сушилки работают по принципу подвода тепла (всего или части) в самой сушильной камере.

Паровая трубчатая сушилка состоит из наклонного вра­щающегося барабана -1 с трубами диаметром 100 мм. Высушиваемый ма­териал равномерно распределяется по тру­бам при помощи специального питателя и передвигается по ним к выходному от­верстию. Пар вводится через переднюю цапфу 2 и, проходя в отверстия централь­ной трубы 8, поступает в межтрубное про­странство барабана. Конденсат отводится по и-образным трубкам 4, соединенным со второй цапфой 5. Для повышения интен­сивности испарения влаги центральную трубу сушилки снабжают внутренними винтовыми или лопастными вставками.

Трубчатые сушилки применяют глав­ным образом для сушки угля, а также различных сыпучих материалов (с разме­ром кусков до 20 мм), которые имеют на­чальную высокую влажность, не допуска­ют механического перемешивания и пода­чи воздуха с большой скоростью.

 

14.5. СУШИЛКА С МЕШАЛКОЙ

 

 

 

Рисунок 14.5. Схема сушилки с мешалкой

1—корыто; 2—вращающиеся трубы; 3— скребки; 4— паровая рубашка;

5—калори­фер; 6—крыльчатка

 

К сушилкам, работающим с подогревом в самой сушильной камере, относятся также сушилки с мешалками. Одна из конструкций такой сушилки, показанная на рис. 480, состоит из корыта /, в котором вращается пучок труб 2 со скребками 3; скребки установлены с наклоном и продвигают материал в сторону выходного отверстия.

Поверхностью нагрева служит вращающийся пучок труб и ру­башка 4 корыта.

Воздух подогревается калорифером 5, расположенным под коры­том, и после насыщения влагой из высушиваемого материала отсасы­вается вентилятором. Скребки очищаются от налипшего материала вра­щающейся крыльчаткой 6. Сушилки с мешалками применяют для сушки пастообразных материалов (в частности, красителей) дымовыми газами. Дымовые газы с начальной температурой 330—400° движутся по барабану с мешалкой параллельно току материала; мешалка делает 6—10 об/мин. Внутри барабана перекатываются трубы, которые сбивают материал, на­липающий на мешалку.