> Энциклопедический словарь Железнова, страница > Современные аппараты для выпаривание больших масс жидкости имеют устройство

Современные аппараты для выпаривание больших масс жидкости имеют устройство

Современные аппараты для выпаривания больших масс жидкости имеют устройство, схематически изображенное на фигуре 4. В закрытый ьотель 1, называемый „первым корпусомъ“ и снабженный трубчатой обогревательной камерой Aj по трубе ои поступает жидкий раствор, предназначенный для выпаривания. Параллельно с раствором в обогреватедьыую камеру по трубе поступает греющий пар, каковым обыкновенно является отработанный пар из паровой машины или турбины. В греющей камере пар, конденсируясь, отдает свою скрытую теплоту раствору, который закипает и дает вторичный нар более вязкого давления, чем первоначальный греющий (первичный) пар. Конденсат, полученный из первичного пара в греющей камере Aj, по трубе С8 С4 стекает в автоматический водоотводчнк, откуда, по мере накопления, конденсационная вода самотеком нлн насосом отводится в общий сборник; несконденсвровавшийся пар из водоотводчика уходит по стяжной трубе dt dt. Слегка сгущенный в первом корпусе раствор выходит из него по трубе я8 а2 и поступает во второй корпус, имеющий устройство, одинаковое с первым. Из парового пространства В8 первого корпуса вторичный иар этого корпуса через сухопарник (ловушку) поступает в обогревательную камеру второго корпуса по трубе й2 b3; в эту трубу по трубке dt dt входит и парричпый пар из парового пространства В8 по трубе Ь3 63 поступает в греюшую камеру третьяго корпуса и так далее Эта разность давлении в корпусах создается или при помощи избыточного давления в паровом пространстве первого корпуса или при помощи разрежения в последнем корпусе, или же комбинацией обоих этих условий. При увеличении давления в первом корпусе соответственно повышается и температура ки-некие раствора, что для сахара, разлагающагося при высокой температуре, является опасным. Поэтому при выпаривании сока разность давлений в корпусах создается понижением давления в последнем корпусе при помощи воздушного насоса. В этом случае вторичный пар из последнего корпуса проводят в конденсатор (обыкновенно, барометрический), а этот последний соединяют с воздушным насосом. При абсолютном давлении в конденсаторе в 150—160 миллиметров. ртутного столба оказывается достаточным держать давление в первом корпусе, равным 1 at. abs. или несколько выше, что соответствует температуре кипения раствора около 100° Ц. и для сахара является безопасным.

Прочия существующия модификации схемы, изображенной на рисунке 1, обусловливаются местными обстоятельствами. В том случае, если не хватает для выпаривания мятого пара из паровых двигателей в греющую камеру 1-го корпуса, проводят кроме мятого парапря иои пар из парового котла, причем его редуцируют при помощи редукционного вентиля до давления, одинакового с давлением мятого пара. Если же имеется прямой пир не слишком высокого давления (3—4 at. abs.), а двигатели могут работать с противодавлением до 3—4 at., то прямой пар иа котлов низкого да-влепия смешивают с мятым паром в обогрев&тель-нои камере 1-го корпуса непосредственно. Если же паровых двигателей нет совершенно, то есть отсутствует отработанный пар, обогревание 1-го корпуса ведется исключительно при помощи прямого пара из паровых котлов. При недостаче мятого пара чаще всего в последнее время можно встретить следующую комбинированную систему обогревания выпаргого аппарата прямым и мятым паром (способ Паули-Грейнер <). Перед первым корпусом устанавливает добавочный корпус, так называемым ноль-корпус, обогреваемый исключительно прямым паром. Раствор поступает на выпаривание, проходя через ноль-корпус. Давление вторичного пара в воль-корпусе похде живается равным давлению мятого пара, так что этои последний может быть смешан со вторичным паром ноль-корпуса и по общей с ним трубе введен в обогреватель-ную камеру первого корпуса. При такой комбинированной системе обогревания прямым и мятым паром ноль-корпус заменяет собой редукционный вентиль, но представляет по сравнению с последним то удобство, что, попижая давление прямого пара, попутно нагревает и упаривает раствор, то есть усиливает действие выпарного аппарата.

В сахарных заводах выпарному аппарату помимо сгущения сока ставят еще другую задачу, а именпо: производство пара (экстра-пара), потребляемого на стороне для целей обогревания различных аппаратов, не имеющих непосредственного отношения к выпариванию. В этом последнем смысле многокорпусный выпарной аппарат можно рассматривать, как комбинированный паровой котел, дающий нар разного давления, как выше, так и ниже атмосферного. Для отбирания экстрапара от труб, проводящих вторичный пар, делают ответвления, по которым часть вт> ричного пара из того или иного корпуса отводится в нагревательный аппарат. Как паровой котзл, многокорпусный аппарат и редгтавляет большое разнообразие и дает возможность всегда выбрать пар, наиболее подходящий для поставленных целей. Наиболее выгодной представляется, однако, утилизация экстра-пара из последних корпусов. Пар из этих корпусов, как многократно использованный для выпаривания, является более дешевым, чем пар из первых корпусов. Нормальным средним числом корпусов является в настоящее время 4, причем в сахарных заводах первый корпус обыкновенно греется прямым паром.

Изобретателем современного многокорпусного аппарата считается Nobert Rillienx, хотя собственно идея многократного использования тепла принадлежит не ему. Задолго до появления аппарата Rillienx, William Furniral пытался использовать вторичный пар для выпаривания соляных растворов, а Peequer в Париже в 1834 году получил даже патент па изобретенный им колонный выпарной аппарат с многократной утилизацией тепла. Rillienx, работавший в начале у Pecquer’a воспользовался его идеей и положил ее в основапие изобретенного им и патентованного в Америке в 1843 году трехкорпусного выпарного аппарата (triple-effet) с горизонтальными паровыми трубками. Аппарат этот пашел первое применение в американских тростниково-сахарных заводах.

Наиболее распространенными являются в настоящее время аппараты вертикальные—Роберта и горизонтальные—Елинека. В первых высота слоя раствора достигает 1,5 метр., во вторых нормально 0,6 метр. Меньшая толщина слоя раствора в горизонтальных аппаратах вызывает меньшия потери разности температур и тем самым обусловливает большую производительность поверхности пагрЬва. Кроме того, горизонтальные аппараты, обладая по сравнению с вертикальными большим зеркалом жидкости, отличаются спокойным я равномерным кипением. Но зато вертикальные аппараты выпускают механическую очистку трубок без разборки всей поверхности нагрева, в то время, как чистка горизонтальных аппаратов возможна только при условии выемки всех трубок. Для увеличения производительности вертикальных аппаратов Claassen предложиле уменьшать в них толщину слоякипящих жидкостей, то-есть не заполнять трубки жид“ костью по всей высоте. Ту же цель преследовали и многочисленные конструкции так называемым „оросительных выпарных аппаратовъ4, в которых раствор испарялся, орошая каплями или тончайшим слоем систему обогревательных трубок. Оросительные аппараты по лучили весьма малое распространение. В последнее время начинает входить в практику, главным образом в качестве ноль-корпуса, аппарат Кестнера, который до некоторой степени можно отнести к оросительным аппаратам. Аппарат Кестнера, изображенный на фигуре 5, состоит вз вертикальных железных трубок, длиною 7—8 метров и диаметром 35—38 мы. В нижней части трубки открываются в коробку А, куда поступает жидкий раствор по трубе а. В верхней головной части трубки открываются в цилиндрический резервуар, снабженный сепаратором для отделения пара от капель жидкости. Из этого резервуара сгущенный раствор может выходить по трубке Ь, а вторичный пар по трубке d. Трубки окружены железным клепаным кожухом, образующим вместе с трубками обогревательную камеру аппарата. Греющий пар поступает по трубе D. Кипящий раствор образует внизу значительное количество пузырьков пара, который, быстро поднимаясь вверх, увлекает ва собой и раствор. Последний вползает по внутренней поверхности трубок в виде топкого слоя. Всползание раствора снизу до верху трубок требует при большой разности температур греющого пара и раствора иногда менее минуты времени. Пар, вырываясь из верхних отверстий трубок с большой скоростью, увлекает за собой и некоторое количество раствора в виде мельчайших капель. Для отделения раствора, увлеченного паром, в головной части аппарата и устанавливается сепаратор, состоящий из изогнутых спирально листов железа. Влажный пар, ударяясь снизу о поверхность этих листов, приходит во вращательное движение, причем развивается центробежная сила, отбрасывающая капли жидкости к периферии. Быстрота движения раствора в аппаратах Кестнера, с одной стороны, способствует более интенсивной передаче тепла, а с другой— делает эти аппараты удобными в том случае, когда необходимо упаривать органические вещества, разлагающияся при высокой температуре. Непродолжительное время пребывания раствора в аппарате Кестнера позволяет иногда поднять температуру кипения даже выше пределов, допускаемых при выпаривании в других аппаратах. Это обстоятельство позволило, например, ввести аппараты Кестнера в сахарных заводах в качестве ноль-корпуса, обогреваемого прямым паром температуры до 150°, причем оказалось возможным поднять температуру кипения сахарного раствора почти до 130° Ц., между тем, как в обыкновенных Робертовских ноль-корпусах, где пребывапие раствора более продолжительно, допустимой точкой киаения является 115—118°. Повышение же температуры кипения в ноль-корпусе, соответствующее повышению давлевия вторичного пара в нем, дает возможность создать более широкий интервал для падения давления в корпусах и позволяет, кроме того, получать экстра-пар сравнительно высокого давления. Более широкие пределы для падения давления во всей выпарке дают возможность поднять давление во всех корпусах и довести его в последнем корпусе, например, до атмосферного давления. Вся разность давлений будет достигаться таким образом не за счет вакуума в последнем корпусе, а за счет избыточного давления в ноль-корпусе. В этом случае отпадет необходимость иметь барометрический конденсатор и воздушный насос, весь вторичный пар из последнего корпуса может быть утилизирован как экстра-пар на стороне. В виду того, что при пользовании вакуумом приходится всегда конденсировать некоторое количество вторичного пара из последнего корпуса, теплота этого пара для целей нагревания может считаться практически потерянной, так как нагревание барометрической воды (от 10—15° до 25—30°) практически можно считать бесполезным. При отсутствии вакуума и при повышении давления в последнем корпусе до атмосферного эта потеря избегается. Но на такую коренную переделку выпарных аппаратов, как на уничтожение барометрического конденсатора, сахарные заводы, вводя ноль-корпус Кестнера, не решились, и пока только в одном заводе (Ново-Ян-ковском, принадлежащем Харитоненко) имеется выпарка системы Кестнера без барометрического коиденсато-

ра. Первоначально выпарка была спроектирована 6-кор- ’ пусной, но впоследствии нашли более удобным соеди- ‘ нить несколько корпусов параллельно.

При сгущении сока по мере увеличения концентрации сахара из него выделяются некоторые несахара (сер-нвстокислый кальции), растворимоеиь которыхь в концентрированном сахарном растворе меньше, чем в слабом. При этом сироп мутнеет, и для удаления осадка его подвергают фильтрации через тканевые-механические фильтры. Применяется также иногда сульфитация жидкого еирода перед последним корпусом выпарки. Окончательное сгущение сиропа, т,-ф. уваривание, производится в вакуум-аппаратах под уменьшенным давлением. Вакуум аппараты нредставляют собой вертикальные или горизонтальные цилиндрические сосуды с трубчатой или змеевиковой поверхностью нагрева, соединенные с конденсатором и воздушным насосом. Сироп из сборника всасывается в вакуум-аппарат и под разрежением, производимым воздушным насосом, выпаривается, причем выделяющийся пар поступает в конденсатор, где, смешиваясь с охлаждающей водой, сжижается. По мере уваривания сиропа к нему делаются „подкачки1 новых порций сиропа. Таким образом удается сгустить в аппарате большое количество сиропа, которое в один прием в нем не могло бы поместиться. Уваривание ведут до тех пор, пока не получится масса, содержащая 8—10% воды. Такого количества воды не хватает для растворения всего сахара и большая часть его выкристаллизовывается. Получается продукт, называемый „утфель“, состоящий из массы сахарных кристаллов и маточного сахарного раствора, называемого .межкристальной патокой“. Утфель в горячем состоянии представляет собой текучую массу и из вакуум-аппарата выпускается в кристаллизационные мешалки, где немного охлаждается при перемешивапии. При этом количество кристаллол и их размеры увеличиваются. Следующей операцией является отделение кристаллов от межкристальной патоки, чго производится при помощи центрофуг.

В ситчатый барабан цептрофуги, вращающийся со скоростью до 1000 оборотов в минуту, набирают некоторое количество утфеля из кристаллизатора. При вращении барабана патока удаляется вследствие центробежной силы через отверстия сит, а внутри сит остается кристаллический сахар. Для более полной очистки последняго, его промывают чистым сахарным раствором (заливка) и прокатывают сухим паром.

В результате получается совершенно белый раз -ынчатый кристаллический сахарпый песок, который выгружают из барабана центрсфуги и высушивают во вращающихся цилиндрах, снабженных внутри лопатками (сушилка Пфальцмана). В этих сушилках сахарный песок высушивается за сч<т тепла, приобретенного им при пропаравания в центрофуге. Такой сухой и охлажденный песок представляет собой продукт свеклосахарного завода. Оттоки, полученные при иробеливапии сахара в центрофугах, делятся обыкновенно на две части: первая межкристальная патока, отделяемая до заливки, называется „темной“ или „краспой“ патокой; вторая, более доброкачественная, получаемая после заливки и пропаривания, называется „белой“ патокой. Темная патока уваривается в вакуум-аппарате до кристаллизации и дает утфель II продукта, который, подобно первому, обрабатывается на центрофугах и дает желтый сахар и черную патоку-меллесу, неспособную уже к кристаллизации. Белая патока в смеси с желтым сахаром растворяется в сатурациовном сове и добавляется к соку 2-й сатурации или к жидкому сиропу перед его сульфитацией.

Н. Тищенко.