Очистка сточных вод методом экстракции

 

Экстракционный метод широко применяется для очистки сточных вод от органических примесей. Использование метода экстракции экономически целесообразно при значительных концентрациях извлекаемых веществ (2 мг/л и более) или их высокой товарной ценности, а также при обработке высокотоксичных сточных вод, когда не приемлемы либо не осуществимы другие известные методы.

При экстракции происходит извлечение из сточных вод растворенных в ней веществ с переходом их в другую, не смешивающуюся с водой, жидкость – экстрагент.

Исходные сточные воды и экстрагент приводят в тесный контакт. В результате взаимодействия фаз получают экстракт (раствор извлеченных веществ в экстрагенте) и рафинат (остаточный водный раствор), из которого в той или иной степени полноты удалены экстрагируемые компоненты. Полученную смесь экстракта с рафинатом отделяют друг от друга отстаиванием, иногда центрифугированием. После разделения извлекают целевые продукты из экстракта и регенерируют экстрагент из рафината.

Экстрагент должен обладать следующими свойствами: иметь хорошую экстрагирующую способность по отношению к извлекаемому веществу, т. е. высокий коэффициент распределения; обладать определенной селективностью – способностью экстрагировать из сложной водной системы одно вещество или группу; отличаться малой растворимостью в воде; заметно отличаться плотностью от плотности воды, что обеспечивает быстрое и полное разделение фаз; иметь температуру кипения, значительно отличающуюся от температуры кипения экстрагируемого вещества, что обеспечиваетлегкость их разделения; не взаимодействовать сэкстрагируемымвеществом, материалом аппаратурыи подвергаться заметному гидролизу;иметь небольшую теплоту испарения и малую теплоемкость, что позволяет снижать расходы пара и охлаждающейводы; иметь возможно меньшую огнеопасность, взрывоопасностьи токсичность; иметь низкую стоимость.

При очистке сточных вод в качестве экстрагентов обычно применяют органические растворители (бензол, четыреххлористый углерод, бутилацетат и др.).

Извлекаемое при экстракции вещество распределяется между экстрагентом и водойтаким образом, что устанавливается динамическое равновесие, характеризуемое коэффициентом распределения:

 

,

(4.105)

где С_э и С_в – равновесные концентрации извлекаемого вещества в экстрагенте и воде соответственно.

Коэффициент распределения зависит от температуры, при которой производится экстракция, от концентрации растворенного вещества, а также наличия примесей. Коэффициенты распределения некоторых между экстрагентами и водой приведены в табл. 4.11 [9].

Методы экстрагирования органических веществ по схемам контакта экстрагента и сточной воды можно разделить на перекрестноточные, ступенчато-противоточные и непрерывно-противоточные.

При перекрестноточной экстракции вода на каждой ступени вступает в контакт со свежим экстрагентом. Метод обеспечивает высокую степень очистки воды, но сопровождается большим расходом экстрагента по сравнению с другими методами, а, следовательно, приводит к малым концентрациям экстрагированного вещества в растворителе.

 

Таблица 4.11

Коэффициенты распределения органических веществ между

органическими растворителями и водой при 25 ºС

Извлекаемое вещество	Экстрагент	Кр	Извлекаемое вещество	Экстрагент	Кр
Анилин	Бутилацетат	27.2	Пиридин	Толуол	1.44÷9.3
Бензойная кислота	Диэтиловый эфир Бутилацетат Толуол Хлороформ	70.9÷90.9   30.0 5.88÷12.0 9.44÷13.5	Салициловая кислота	Бензол Толуол Хлороформ Бутилацетат	1.69÷4.5 1.69÷2.54 2.85÷4.26   126.0
м- нитро-бензойная кислота	Бензол	1.43÷6.05	п- толуидин	Бензол	50.5÷59.6
Формальдегид	Амиловый спирт	3.09
о- нитро-бензойная кислота	Бензол	0.207÷0.595	Хлоруксусная кислота	Амиловый спирт	3.59
Пикриновая кислота	Бензол Толуол Хлороформ	0.686÷5.32 1.68÷8.76 1.23÷2.62	Фенол	Бутилацетат Амиловый спирт Бензол Толуол Хлороформ	51.0   14.1÷16.0 2.3÷12.5 1.71÷9.35 3.35÷12.5
Хлоральгидрат	Диэтиловый эфир	4.25

 

При ступенчато-противоточной схеме применяются установки, каждая ступень которых состоит из смесителя и сепаратора для разделения воды и экстрагента. Вода и экстрагент по ступеням перемещаются навстречу друг другу таким образом, что на последней ступени почти чистая вода контактирует со свежим экстрагентом, а неочищенная – с концентрированным раствором экстрагируемого вещества на первой ступени. При ступенчатой экстракции роль смесителей выполняют насосы, во всасывающую трубу которых подается экстрагент, или специальные баки. Разделение жидкостей осуществляют в трехкамерных отстойниках. Смесь подается в среднюю камеру, где расслаивается. При этом легкая жидкость перетекает в боковую камеру по переточному патрубку в верхней части перегородки, а тяжелая – в другую боковую камеру через нижний переточный патрубок.

Порядок движения воды и схемы очистки с перекрестноточной и ступенчато-противоточной экстракцией аналогичны схемам с последовательным и противоточным вводом адсорбента в адсорберах-смесителях (рис. 4.30).

Рис. 4.34. Экстракционные колонны распылительного типа: 1 – уровень раздела фаз; 2 – слой легкой фазы; 3 – сифон для поддержания постоянного уровня жидкости; 4 – клапан для регулирования уровня раздела фаз

Для непрерывно-противо-точной экстракции применяют колонны различных конструкций, в которых вода и экстрагент перемещаются навстречу друг другу и разделяются на выходе из колонны. В тех случаях, когда плотность экстрагента меньше плотности воды, его подают снизу, а отводят сверху. Экстракционные колонны по способу осуществления контакта экстрагента и воды могут быть безнасадочными (распылительными), насадочными и тарельчатыми. Высота колонны, соответствующая одной ступени экстракции, существенно зависит от конструкции колонны. Например, при экстракции фенола в распылительной колонне высота, соответствующая одной ступени составляет около 10 м, в насадочной колонне – 6 м, а в колонне с пульсирующими тарелками – 0.7÷0.8 м [9]. Вода в безнасадочных колоннах (рис. 4.34) вводится через распылитель под напором. Растворитель поступает через инжектор в нескольких точках по периметру колонны.

Насадочные колонны (рис. 4.35, а) заполнены телами различной формы (насадкой). В качестве насадки применяются блочные конструкции из керамики, металла, пластмасс, а также засыпные элементы (кольца Рашига, кольца Палля и др.). Назначение насадки – увеличение площади контакта очищаемой воды с экстрагентом.

Повышению эффективности использования экстрагента способствует применение аппаратов с неподвижными (рис. 4.35, б) и подвижными (рис. 4.35, в) сетчатыми тарелками.

Достоинством колонных экстракторов являются их высокая производительность, отсутствие движущихся частей, простота конструкции, монтажа и эксплуатации, а также небольшая занимаемая площадь. Кроме того, эти устройства универсальны, так как в них одновременно осуществляются процессы экстракции и разделения веществ. Удельная производительность распылительных колонн достигает 100 м³/(м² · ч), насадочных и тарельчатых – соответственно 50 и 80 м³/(м² · ч) [5].

 

б)   в)     а)       Рис. 4.35. Экстракционные колонны: а) – насадочная: 1 – насадка; 2 – корпус; б) – с перфорированными неподвижными тарелками; в) – с подвижными сетчатыми тарелками

Основной недостаток колонных экстракторов – значительная строительная высота.

Экстракция может осуществляться в одну или несколько ступеней. При одноступенчатой (однократной) экстракции исходный раствор и экстрагент перемешивают в смесителе, после чего смесь передают в сепаратор-отстойник, где происходит разделение с образованием двух слоев – экстракта и рафината. Затем экстракт направляют на регенерацию.

При таком однократном взаимодействии при длительном времени контакта могут быть получены близкие к равновесным составы экстракта и рафината. Степень извлечения вещества при однократной экстракции является низкой.

В практике очистки сточных вод наиболее часто применяется многоступенчатая экстракция. Число ступеней экстракции, необходимое для достижения заданной степени очистки, определяют обычно графически, построением рабочей линии экстракции и кривой равновесия; графики строят на основании опытных или литературныхданных. Методика построения графиков приводится о специальной литературе.

Конечная концентрация растворенных веществ в сточной воде при непрерывной многоступенчатой экстракции может быть вычислена по формуле:

 

,

(4.106)

где С_вх и С_вых – концентрация примесей в исходной и очищенной воде;

п – число экстракций;

b – удельный расход экстрагента на обработку воды, м³/м³:

 

,

(4.107)

где W – общий объем расходуемого на экстракцию экстрагента, м³;

Q – объем подвергающейся экстракции воды, м³.

 

Материальный баланс процесса экстракции выглядит следующим образом:

 

,

(4.108)

где С_э – концентрация извлекаемого вещества в экстрагенте.

При определении высоты экстракционных колонн исходят из необходимости максимального насыщения экстрагента извлекаемым веществом. Таким образом, на выходе из колонны концентрация вещества в экстрагенте составит: С_э = К_р · С_вх. С учетом этого выражения и выражения (4.107) из (4.108) получаем:

 

.

(4.109)

Из выражения (4.109) можно определить удельный расход экстрагента при заданной концентрации примесей в рафинате:

 

.

(4.110)

 

Для равновесной перекрестноточной экстракции при отсутствии в свежем экстрагенте извлекаемого вещества остаточная концентрация его в воде после каждой ступени может быть определена по формуле (4.106).

Для ступенчато-противоточной экстракции концентрация извлекаемого вещества в очищенной воде:

 

.

(4.111)

 

Количество ступеней экстракции, необходимое для требуемого снижения концентрации примесей при ступенчато-противоточной экстракции:

 

.

(4.112)

 

Регенерацию остатков экстрагента из рафината обычно осуществляют в насадочных колоннах, в которые сверху подается обработанная сточная вода, а снизу – острый пар. Регенерация может осуществляться также отдувкой воздухом или другими газами, а также реэкстракцией.

Регенерацию экстрагента из экстракта осуществляют в установках, включающих в себя теплообменники, подогреватели, регенерационные (ректификационные) колонны, холодильники, сепараторы и сборные емкости экстрагента и экстрагируемых веществ.

Наиболее широко экстракционные методы применяют для очистки сточных вод предприятий по термической переработке твердых топлив (каменного и бурого углей, торфа, сланцев), содержащих значительное количество фенолов. Утилизация извлекаемых фенолов позволяет не только покрыть расходы на их извлечение, но и обеспечить рентабельность очистки при начальной концентрации 3÷4 г/л. Эффективность извлечения фенолов составляет 80÷97 % [3].

 

Выпаривание

 

Выпариванием называют процесс концентрирования жидких растворов практически нелетучих веществ путем частичного удаления растворителя при кипении жидкости. Выпаривание сточных вод применяют для увеличения концентрации содержащихся в них солей и ускорения последующей кристаллизации. Кроме того, к выпариванию прибегают для обезвреживания небольших количеств высококонцентрированных стоков, если другие методы их обработки оказываются экономически невыгодными или практически трудно осуществимыми (например, радиоактивных и других жидких отходов).

Выпаривание осуществляют в специальных выпарных установках, работающих как под избыточным давлением, так и под вакуумом. По количеству выпарных аппаратов в схемах выпаривания различают одно- и многокорпусные выпарные установки.

Выпарные аппараты состоят из греющей камеры, представляющей собой трубчатый теплообменник, сепаратора и циркуляционной трубы. Выпариваемый раствор движется вверх по трубкам греющей камеры, где нагревается паром, движущимся в межтрубном пространстве. В трубках происходит кипение раствора и испарение из него воды. Пар отделяется от брызг и капель влаги в сепараторе и отводится через патрубок в верхней его части, а сконцентрированный раствор из сепаратора по циркуляционной трубе опускается в нижнюю часть аппарата. Часть раствора отводится через патрубок в нижней части аппарата, а часть снова поступает в трубки нагревателя. Греющий пар отводится из греющей камеры и направляется в конденсаторы. В процессе работы установки исходная вода и концентрированный раствор постоянно подаются в аппарат и отводятся из него. Исходная вода поступает в нижнюю часть сепаратора.

В выпарных аппаратах с естественной циркуляцией (рис. 4.36, а) восходящее движение жидкости в греющей камере обеспечивается за счет разности плотностей в верхней и нижней ее части. Для обеспечения достаточной циркуляции разность температур греющего пара и раствора должна быть не менее 7÷10 ºС. При выпаривании рассолов, обладающих большой вязкостью, а также при малых разностях температур греющего пара и рассола (3÷4 ºС) применяют выпарные аппараты с принудительной циркуляцией выпариваемой жидкости (рис. 4.36, б). В пленочных выпарных аппаратах (рис. 4.36, в) раствор движется вдоль поверхности нагрева в виде тонкой пленки. Циркуляция раствора в них отсутствует, и выпаривание осуществляется за время однократного прохождения раствора.

Основной характеристикой выпарных аппаратов является площадь поверхности теплообмена, которая для типовых сооружений находится в пределах от 10 до 2500 м². Длина греющих трубок l = 2.5÷9 м, диаметры обечаек греющих камер D_к = 0.325÷3.0 м, сепараторов D_c = 0.8÷5.0 м, циркуляционных труб D_ц = 0.159÷1.2 м, высота парового объема сепаратора (от рабочего уровня раствора до каплеуловителя) Н_с при диаметре сепаратора до 1.6 м должна быть 1.2 м, при большем диаметре – 2.0 м.

Более подробно конструктивные особенности и технические характеристики выпарных аппаратов изложены в [17].

В многокорпусных выпарных установках предусматривается использование вторичного («сокового») пара, образующегося из жидкости в одном корпусе, для выпаривания раствора в последующем корпусе. Это позволяет значительно уменьшить расход первичного греющего пара на 1 кг выпаренной жидкости по сравнению с однокорпусными установками. Удельный расход греющего пара, кг/кг выпариваемой воды, для однокорпусных установок составляет 1.1, двухкорпусных – 0.57, трехкорпусных – 0.4, четырехкорпусных – 0.3, пятикорпусных – 0.27.

 

а)   б)   в)     Рис. 4.36. Выпарные аппараты: а) – с естественной циркуляцией; б) – с принудительной циркуляцией; в) – пленочный с восходящей пленкой: 1 – греющая камера; 2 – сепаратор; 3 – циркуляционная труба; 4 – насос

Наиболее широкое применение в практике нашли прямоточные многокорпусные выпарные установки (рис. 4.37). Выпариваемая жидкость подается в нагреватель и затем в первый выпарной корпус. В греющую камеру первого корпуса подается греющий пар и конденсируется в ней. Конденсат с остатками пара отводится в конденсационный горшок, откуда удаляется в сборник конденсата или в канализацию. Частично упаренный в первом корпусе раствор подается во второй корпус для дальнейшего выпаривания.

Вторичный пар, образовавшийся в трубках греющей камеры первого корпуса, через брызгоуловитель поступает в греющую камеру второго корпуса, для которой он уже является первичным греющим паром. Далее технологический процесс выпаривания аналогично продолжается в последующих корпусах. Вторичный пар последнего корпуса поступает в конденсатор.

При работе многокорпусных установок давление первичного пара в каждом корпусе всегда несколько выше давления вторичного пара, а давление вторичного пара в каждом предыдущем корпусе всегда выше давления вторичного пара в последующем корпусе. Это обеспечивает необходимую разность температур греющего пара и кипящего раствора. Обычно в первом корпусе раствор находится по некоторым избыточным давлением, а в последнем – под вакуумом.

 

Рис. 4.37. Многокорпусная прямоточная выпарная установка: 1 – хранилище для выпариваемого раствора; 2 — перелив; 3 — напорный бак; 4 — измеритель расхода; 5 — центробежный насос; 6 — подогреватель раствора; 7 – выпарные аппараты (корпуса установки); 8 — штуцер для выхода греющего пара; 9 — штуцер для входа выпариваемого раствора; 10 — брызгоуловитель; 11 — штуцер для выхода вторичного пара; 12 — паровое пространство; 13 — нагревательная камера; 14 — штуцер для выхода упаренного раствора; 15 — конденсационный горшок; 16 — барометрический конденсатор; 17 — ловушка; 18 — хранилище упаренного раствора

 

Противоточные установки (рис. 4.38, а) используют для выпаривания растворов, вязкость которых резко повышается с ростом концентрации примесей. Выпарные установки с параллельным питанием (рис. 4.38, б) применяют при выпаривании кристаллизующихся растворов, которые сложно пропустить через несколько корпусов.

В практике находят применение трех- четырехкорпусные выпарные установки, т. к. при большем количестве корпусов расход пара снижается незначительно.

При простом выпаривании сточную жидкость нагревают до 100 ºС, что вызывает значительный расход тепла. Для снижения температуры кипения и экономии теплоты применяют выпаривание растворов под вакуумом. При этом в качестве первичного теплоносителя можно использовать отработавший пар. Недостатком выпаривания под вакуумом является сложность оборудования и эксплуатации установок.

Рис. 4.38. Многокорпусные выпарные установки: а) – с противотоком; б) – с параллельным питанием

Основными задачами, решаемыми при расчете выпарных установок, являются определение расхода греющего пара и площади поверхности нагрева установки.

Количество выпариваемой воды, кг/с, при изменении концентрации раствора определяется следующим образом:

 

,

(4.113)

где G_р – начальное количество поступающего на выпаривание раствора, кг/с;

С_н и С_к – начальная и конечная концентрация раствора.

 

Тепловой баланс однокорпусного выпарного аппарата:

 

,

(4.114)

где Q – расход тепла на выпаривание, Вт;

с_н – теплоемкость начального раствора, Дж/(кг · ºС);

t_н и t_к – температура начального и конечного (упаренного) растворов, ºС;

i_вп – энтальпия вторичного пара, приближенно принимаемая равной энтальпии насыщенного водяного пара при давлении, равном давлению в паровом пространстве выпарного аппарата, Дж/кг;

с_в – теплоемкость воды, Дж/(кг · ºС);

Q_д – теплота дегидратации, равная по величине и обратная по знаку теплоте разбавления раствора (в инженерных расчетах обычно не учитывается), Вт;

Q_nom – потери тепла в окружающую среду, Вт, равные:

 

,

(4.115)

где α_л и α_к – коэффициенты теплоотдачи лучеиспусканием и конвекцией, Дж/(кг · ºС);

F_н – наружная поверхность охлаждения аппарата, м²;

t_cm и t_в – температура стенки аппарата и наружного воздуха, ºС.

 

Расход сухого греющего пара в выпарном аппарате, кг/с:

 

,

(4.116)

где i^’’ и i^’ – энтальпия сухого насыщенного греющего пара и энтальпия конденсата при температуре конденсации, Дж/кг.

Удельный расход пара: D = G_n / W.

Если раствор поступает в выпарной аппарат в перегретом состоянии (с начальной температурой превышающей температуру кипения), то в уравнении (4.112) первое слагаемое имеет отрицательный знак, и расход тепла сокращается в результате самоиспарения части растворителя.

Теплоемкость растворов приближенно может быть вычислена по следующей формуле [17]:

 

,

(4.117)

где с ₁… с_п – теплоемкость компонентов;

х ₁… х_п – массовые доли компонентов в растворе.

Для двухкомпонентных водных растворов (вода + растворенное вещество) формула (4.115) приводится к следующему виду:

 

– для разбавленных растворов (х < 0.2):

 

,

(4.118)

 

- для концентрированных растворов (х ≥ 0.2):

 

,

(4.119)

где с_рв – теплоемкость безводного растворенного вещества, Дж/(кг · ºС).

 

При отсутствии справочных данных теплоемкость химического соединения приближенно можно рассчитать по формуле [17]:

 

,

(4.120)

где М – молекулярная масса соединения;

с – теплоемкость соединения;

п_i – число атомов отдельных химических элементов, входящих в состав соединения;

С_i – атомная теплоемкость соответствующих элементов, Дж/(кг · атом · ºС), определяемая по табл. 4.12.

Площадь поверхности нагрева выпарного аппарата, м², определяется по формуле:

 

,

(4.121)

где k – коэффициент теплопередачи, Вт/(м² · ºС);

Δ t_cp – средняя разность температур, ºС.

Средняя полезная разность температур греющего пара и кипящей жидкости:

 

,

(4.122)

где Δ t_об – разность между температурой конденсации греющего пара и температурой конденсации вторичного пара, ºС;

∑Δ t_nom – сумма потерь полезной разности температур, ºС.

 

Таблица 4.12

Атомная теплоемкость элементов, Дж/(кг · атом · ºС

 

Элемент	Состояние соединения	Элемент	Состояние соединения
твердое	жидкое	твердое	жидкое
С Н В Si O			F P S Остальные

 

Общая разность температур определяется по формуле:

 

,

(4.123)

где t_гп – температура конденсации греющего пара, ºС;

t_вп – температура конденсации вторичного пара, ºС.

 

Сумма потерь полезной разности температур:

 

,

(4.124)

где Δ t_депр – температурная депрессия, выражающая повышение температуры кипения раствора по сравнению с температурой кипения чистого растворителя (воды) при том же давлении*, ºС.

Δ t_гэ – гидростатическая депрессия или повышение температуры кипения раствора вследствие гидростатического столба жидкости в аппарате (гидростатический эффект)^*, ºС;

Δ t_гс – гидравлическая депрессия или изменение температуры насыщения вторичного пара, вызванное изменением его давления вследствие гидравлических сопротивлений в паропроводах между корпусами выпарной установки или между выпарным аппаратом и барометрическим конденсатором, ºС.

Температурная депрессия при периодическом процессе выпаривания определяется для средней концентрации раствора, при непрерывном – для конечной.

Температура кипения раствора, так же как и температура кипения воды зависит от давления в выпарном аппарате. Расчет температуры кипения растворов и органических жидкостей можно выполнить с использованием правила линейности Павлова-Дюринга:

,

(4.125)

где t_{p 1} и t_{p 2}– температура кипения раствора (или органической жидкости) при давлениях р ₁ и р ₂;

t_{в 1} и t_{в 2} – температура кипения воды (или другой стандартной жидкости) при тех же давлениях.

Расчет величины гидростатической и гидравлической депрессии можно найти в специальной и справочной литературе.

Коэффициент теплопередачи, Вт/(м² · ºС), для выпарных аппаратов определяется по общей формуле:

 

,

(4.126)

где α ₁ – коэффициент теплоотдачи от греющего пара к стенке нагревательной трубы, Вт/(м² · ºС);

α ₂ – коэффициент теплоотдачи от стенки трубы нагревательной камеры к выпариваемому раствору, Вт/(м² · ºС);

δ ₁ – толщина стенки трубы, м;

δ ₂ – толщина слоя накипи, м;

λ ₁ – коэффициент теплопроводности материала трубы, Вт/(м · ºС);

λ ₂ – коэффициент теплопроводности накипи, Вт/(м · ºС).

При ориентировочных расчетах величина α ₁ может быть принята равной 11600 Вт/(м² · ºС), α ₂ – 1750÷2300 Вт/(м² · ºС), толщина слоя накипи – до 0.0005 м. Теплопроводность накипи λ ₂ = 2.32 Вт/(м · ºС), теплопроводность стальных трубок λ ₁ = 58 Вт/(м · ºС) [7].

Вакуум в выпарных установках создается в результате конденсации вторичного пара в конденсаторах и удаления неконденсирующихся газов (воздуха) при помощи вакуум-насосов.

Применение находят как конденсаторы поверхностного, так и смешивающего типов. Поверхностные конденсаторы применяют в тех случаях, когда конденсат вторичного пара не должен смешиваться с водой (например, органический растворитель).

 

Рис. 4.39. Схема установки барометрического конденсатора: 1 – барометрическая труба; 2 –гидравлический затвор; 3 – люк; 4 –ловушка

В смешивающих конденсаторах вторичный пар выпарной установки конденсируется при непосредственном соприкосновении с водой, причем конденсат и охлаждающая вода смешиваются и отводятся совместно. При сгущении водных растворов солей для конденсации вторичного пара в большинстве случаев применяются смешивающие противоточные барометрические конденсаторы, работающие при абсолютном давлении порядка 0.01÷0.02 МПа.

Устройство барометрического конденсатора показано на рис. 4.39.

Размеры парового пространства над выпариваемым раствором выбираются таким образом, чтобы обеспечить удовлетворительную сепарацию брызг выпариваемого раствора от вторичного пара. Недостаточное удаление брызг ведет к потере раствора, а в многокорпусных установках – к загрязнению поверхности нагрева следующего корпуса и загрязнению конденсата вторичного пара. Высоту парового пространства обычно принимают не менее 1.5 м, а при выпаривании сильно пенящихся растворов – 2.5÷3 м. Необходимый объем парового пространства можно вычислить по формуле, м³:

 

,

(4.127)

где W – количество выпариваемой воды (вторичного пара), кг/ч;

ρ_вп – плотность вторичного пара, кг/м³;

d_об – допустимое объемное напряжение парового пространства (объем выпариваемой воды на единицу объема парового пространства в единицу времени), равное 1600÷1700 м³/(м³ · ч) [17].

Диаметры трубопроводов выпарных установок рассчитываются исходя из скоростей движения рабочей среды в них, которые составляют:

– для выпариваемых растворов – 0.25÷1.0 м/с;

– для конденсата пара – 0.25÷0.75 м/с;

– для греющего пара из котельной – 20÷25 м/с.

Средние оптимальные скорости вторичного пара в зависимости от абсолютного давления его могут быть приняты в пределах, указанных в табл. 4.13:

 

Таблица 4.13

Давление пара, МПа	0.015	0.03	0.05	0.07	0.1	0.2	0.3
Скорость, м/с		42.5