RU233881U1

RU233881U1 - Evaporator for crystallizing solutions

Info

Publication number: RU233881U1
Application number: RU2024101616U
Authority: RU
Inventors: Ольга Николаевна Кораблева; Валерий Константинович Леонтьев; Софья Артемовна Кораблева
Filing date: 2024-01-22
Publication date: 2025-05-12

Abstract

Предложенный аппарат относится к таким аппаратам, которые используются для проведения процесса выпаривания растворов, из которых происходит выделение кристаллизующихся солей, работающих в таком режиме, когда упариваемый раствор циркулирует через теплообменные трубки. Он может быть использован в фармацевтической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности. Выпарной аппарат для кристаллизующихся растворов содержит трубчатый подогреватель с кипятильными трубами трубного пучка типа «диффузор-конфузор», с верхней и нижней трубными досками, входную (нижнюю) и выходную (верхнюю) растворные камеры, сепаратор, подключенный к подогревателю посредством трубы вскипания и циркуляционной трубы, оснащенный гидроциклоном. Техническим результатом предлагаемой полезной модели является решение задач, связанных с повышением эффективности процесса выпаривания. Это достигается путем установки в трубчатом подогревателе выпарного аппарата кипятильных труб типа «диффузор-конфузор».

The proposed apparatus pertains to such apparatuses which are used for carrying out the process of evaporation of solutions from which crystallizing salts are separated, operating in such a mode when the evaporated solution circulates through heat exchange tubes. It can be used in the pharmaceutical, oil refining, petrochemical and chemical industries. The evaporation apparatus for crystallizing solutions comprises a tubular heater with boiler tubes of the tube bundle of the "diffuser-confuser" type, with upper and lower tube sheets, an input (lower) and an output (upper) solution chambers, a separator connected to the heater by means of a boiling pipe and a circulation pipe, equipped with a hydrocyclone. The technical result of the proposed utility model is the solution of problems associated with increasing the efficiency of the evaporation process. This is achieved by installing boiler tubes of the "diffuser-confuser" type in the tubular heater of the evaporation apparatus.

Description

Полезная модель относится к аппаратам, которые используются для упаривания растворов, из которых при проведении процесса выпаривания происходит выделение кристаллизующихся солей при прохождении циркулирующего раствора через теплообменные трубки. Данный аппарат может быть использован в фармацевтической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности.The utility model relates to devices used for evaporation of solutions, from which, during the evaporation process, crystallizing salts are released when the circulating solution passes through heat exchange tubes. This device can be used in the pharmaceutical, oil refining, petrochemical and chemical industries.

С целью повышения интенсивности и производительности процесса выпаривания используют турбулизаторы потока, шероховатости поверхности и развитые поверхности, за счет оребрения, закрутку потока спиральными ребрами, шнековые устройства, завихрители различного типа, пульсацию теплоносителя и др. [Монография В.К. Мигай «Повышение эффективности современных теплообменников» Л.: Энергия, 1980, с. 95].In order to increase the intensity and productivity of the evaporation process, flow turbulators, surface roughness and developed surfaces are used due to finning, flow swirling with spiral fins, screw devices, swirlers of various types, coolant pulsation, etc. [Monograph by V.K. Migai “Increasing the efficiency of modern heat exchangers” L.: Energy, 1980, p. 95].

Наиболее близким конструктивным аналогом является выпарной аппарат для кристаллизующихся растворов [Патент №175775, МПК B01D 1/12, B01D 1/42, B01D 9/02, опубл. 19.12.2017, БИ №35], который примем в качестве прототипа. Выпарной аппарат для кристаллизующихся растворов, содержит трубчатый подогреватель с верхней и нижней трубными досками, входную (нижнюю) и выходную (верхнюю) растворные камеры, сепаратор, подключенный к подогревателю посредством трубы вскипания и циркуляционной трубы, гидроциклон.The closest design analogue is an evaporator for crystallizing solutions [Patent No. 175775, IPC B01D 1/12, B01D 1/42, B01D 9/02, published 12/19/2017, BI No. 35], which we will accept as a prototype. The evaporator for crystallizing solutions contains a tubular heater with upper and lower tube sheets, an inlet (lower) and outlet (upper) solution chambers, a separator connected to the heater via a boiling pipe and a circulation pipe, and a hydrocyclone.

Выпариваемый раствор, поднимаясь по трубкам, нагревается и по мере подъема вскипает. Образовавшаяся парожидкостная смесь направляется в сепаратор, где происходит разделение жидкой и паровой фаз. Вторичный пар, пройдя сепаратор и брызгоуловитель, освобождается от капель, а циркулирующий раствор проходит по циркуляционной трубе, из которой поступает в гидроциклон для улавливания кристаллов твердой фазы.The evaporated solution, rising through the tubes, heats up and boils as it rises. The resulting vapor-liquid mixture is sent to the separator, where the liquid and vapor phases are separated. The secondary vapor, having passed through the separator and the splash trap, is freed from drops, and the circulating solution passes through the circulation pipe, from which it enters the hydrocyclone to trap the solid phase crystals.

Недостатком прототипа является низкая эффективность процесса выпаривания, обусловленная образованием накипи и кристаллов неорганических солей на внутренней поверхности кипятильных труб трубчатого подогревателя выпарного аппарата.The disadvantage of the prototype is the low efficiency of the evaporation process, caused by the formation of scale and crystals of inorganic salts on the inner surface of the boiling tubes of the tubular heater of the evaporation apparatus.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение эффективности процесса; выпаривания за счет увеличения турбулизации потока в кипятильных трубах.The technical result of the proposed utility model is an increase in the efficiency of the evaporation process due to an increase in the turbulence of the flow in the boiling pipes.

Технический результат достигается тем, что предлагается выпарной аппарат для кристаллизующихся растворов, содержащий трубчатый подогреватель с верхней и нижней трубными досками, входную и выходную растворные камеры, сепаратор, подключенный к подогревателю посредством трубы вскипания и циркуляционной трубы.The technical result is achieved by the fact that an evaporation apparatus for crystallizing solutions is proposed, containing a tubular heater with upper and lower tube sheets, an input and output solution chamber, a separator connected to the heater by means of a boiling pipe and a circulation pipe.

Отличительными конструктивными признаками предлагаемой полезной модели является то, что кипятильные трубы в трубчатом подогревателе выпарного аппарата выполнены в виде труб типа «диффузор-конфузор».The distinctive design features of the proposed utility model are that the boiling pipes in the tubular heater of the evaporator are made in the form of “diffuser-confuser” type pipes.

На фиг. 1 изображен предложенный аппарат для кристаллизующихся растворов.Fig. 1 shows the proposed apparatus for crystallizing solutions.

На фиг. 2 представлен вид А (с увеличением).Fig. 2 shows view A (magnified).

Выпарной аппарат для кристаллизующихся растворов содержит трубчатый подогреватель 1 с кипятильными трубами типа «диффузор-конфузор» 15, с верхней 2 и нижней трубными досками 3, входную (нижнюю) 4 и выходную (верхнюю) растворные камеры 5, сепаратор 6, подключенный к подогревателю посредством трубы вскипания 7 и циркуляционной трубы 8, оснащенный гидроциклоном 9.An evaporator for crystallizing solutions contains a tubular heater 1 with boiler tubes of the “diffuser-confuser” type 15, with upper 2 and lower tube sheets 3, an input (lower) 4 and an output (upper) solution chambers 5, a separator 6 connected to the heater by means of a boiling pipe 7 and a circulation pipe 8, equipped with a hydrocyclone 9.

Выпарной аппарат для кристаллизующихся растворов работает следующим образом.The evaporator for crystallizing solutions operates as follows.

Исходный раствор подается в выпарной аппарат через штуцер 10 и смешивается с циркулирующим в аппарате раствором. Циркулирующий раствор проходит по циркуляционной трубе 8 через гидроциклон 9 во входную растворную камеру 4. Из входной растворной камеры раствор входит в кипятильные трубы трубчатого подогревателя типа «диффузор-конфузор» 15. В проточной части кипятильных труб типа«диффузор-конфузор» образуется интенсивное вихреобразование, за счет положительного градиента давления при течении раствора в расширяющимся канале. Неоднородности давления внутри потока раствора в проточной части теплообменного элемента типа «диффузор-конфузор» благоприятно воздействуют в конфузорной области и препятствуют образованию накипи и кристаллов на внутренней поверхности труб. Трубчатый подогреватель обогревается греющим паром, подаваемым через штуцер 12, конденсируясь на наружной поверхности трубок, пар отдает свое тепло раствору и в виде конденсата вытекает из подогревателя 1 через штуцер 14. Нагретый в трубках подогревателя 1 раствор поступает в выходную камеру 5, а затем в трубу вскипания 7, где происходит его вскипание. Парожидкостная смесь из трубы вскипания 7 поступает в сепаратор 6, где вторичный пар отделяется от упаренного раствора и отводится через штуцер 13. Часть упаренного раствора выводится из аппарата через штуцер 11, а основная часть опускается вниз по сепаратору 6 и входит в циркуляционную трубу 8.The initial solution is fed to the evaporator through the nozzle 10 and mixed with the solution circulating in the apparatus. The circulating solution passes through the circulation pipe 8 through the hydrocyclone 9 into the inlet solution chamber 4. From the inlet solution chamber, the solution enters the boiler tubes of the tubular heater of the "diffuser-confuser" type 15. In the flow part of the boiler tubes of the "diffuser-confuser" type, intensive vortex formation is formed due to the positive pressure gradient during the solution flow in the expanding channel. The pressure non-uniformities inside the solution flow in the flow part of the heat exchange element of the "diffuser-confuser" type have a favorable effect in the confuser region and prevent the formation of scale and crystals on the inner surface of the tubes. The tubular heater is heated by heating steam supplied through nozzle 12, condensing on the outer surface of the tubes, the steam gives up its heat to the solution and flows out of heater 1 through nozzle 14 as condensate. The solution heated in the tubes of heater 1 enters outlet chamber 5 and then into boiling pipe 7, where it boils. The vapor-liquid mixture from boiling pipe 7 enters separator 6, where secondary steam is separated from the evaporated solution and discharged through nozzle 13. Part of the evaporated solution is discharged from the apparatus through nozzle 11, and the main part goes down separator 6 and enters circulation pipe 8.

Таким образом, в предлагаемом выпарном аппарате для кристаллизующихся растворов происходит увеличение эффективности процесса выпаривания. Вследствие этого возрастает производительность выпарного аппарата и длительное время сохраняется интенсивность работы выпарного аппарата, увеличивается межпромывочный период и эксплуатационная надежность.Thus, in the proposed evaporation apparatus for crystallizing solutions, the efficiency of the evaporation process increases. As a result, the productivity of the evaporation apparatus increases and the intensity of the evaporation apparatus operation is maintained for a long time, the inter-wash period and operational reliability increase.

Claims

An evaporation apparatus for crystallizing solutions, comprising a tubular heater with upper and lower tube sheets, inlet and outlet solution chambers, a separator connected to the heater by means of a boiling pipe and a circulation pipe, characterized in that the tubular heater of the evaporation apparatus contains boiling pipes in the form of "diffuser-confuser" type pipes.