Узнать стоимость написания работы
Оставьте заявку, и в течение 5 минут на почту вам станут поступать предложения!
Реферат

Реферат по предмету "Прочее"


Утилизация тепла сбросных жидкостей в аппаратах мгновенного вскипания

Содержание Введение 3 Основная часть 4 Список литературы 20 ВВЕДЕНИЕ Утилизация тепла загрязненных стоков В различных производствах химической про¬мышленности образуются значительные количества го¬рячих стоков и циркулирующих жидкостей, представ¬ляющих собой многокомпонентные системы. К ним отно¬сятся сточные воды в производстве кальцинированной со¬ды (дистиллерная жидкость), надсмольные воды коксо¬химических производств, фузельная жидкость в произ¬водстве спиртов, сажевая


вода в производстве ацетиле¬на, промывные воды из скрубберов в производстве хло¬ра и после установок термического обезвреживания жид¬ких и твердых промышленных отходов, стоки производ¬ства аммиачной селитры и карбамида, производство мо¬нохромата натрия, циркулирующие потоки в производ¬стве желтого фосфора, загрязненный конденсат и др. Наиболее распространенным компонентом горячих стоков промышленных предприятий являются различные минеральные вещества (соли кальция, натрия и маг¬ния).


В стоках содержатся ценные химические вещест¬ва (аммиак, метанол, спирты, хлор и др.), потеря кото¬рых отрицательно влияет на экономичность технологиче¬ских процессов. Кроме того, в стоках имеются вредные вещества, обезвреживание которых требует зачастую больших капитальных вложений. Методы и оборудова¬ние для термического обезвреживания минерализован¬ных промышленных сточных вод подробно описаны в работах. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ . Утилизация тепла в аппаратах мгновенного вскипания


Для утилизации тепла загрязненных стоков используют принцип мгновенного вскипания, который со¬стоит в том, что горячая загрязненная жидкость посту¬пает в камеру (испаритель), где поддерживается низкое давление (вакуум). Вакуум соответствует температуре насыщения, которая на 5—10° ниже температуры посту¬пающей жидкости. За счет скрытой теплоты парообразо¬вания происходит вскипание как с поверхности жидко¬сти, заполняющей нижнюю часть испарителя, так и с по¬верхности струи и капель, образующихся при вводе ее


в испаритель. Над испарителем располагается конденса¬тор — охладитель пара, образовавшегося в процессе мгновенного вскипания. Са¬мо название «мгновенное» вскипание свидетельствует о том, что процесс парооб¬разования происходит прак¬тически одновременно с поступлением жидкости в испа¬ритель. Процесс в испарительной - части аппарата протекает адиабатное, без подвода тепла извне. Впервые принцип мгновенного вскипания был реали¬зован в судовых установках для опреснении морской во¬ды


в начале 50-х годов и получил широкое распростра¬нение в 60-е — 70-е годы. На рис. 4.1 показан аппарат мгновенного вскипания и дана схема процесса упаривания. В трубное про¬странство конденсатора аппарата ■ может подаваться любая среда, которую необходимо подогреть. Соли и шламы, содержащиеся в исходной горячей жидкости, практически не попадают на трубы - конденсатора, тем самым обеспечивается надежная работа аппарата.


Исходная горячая жидкость в количестве G, при темпера¬туре I поступает в испаритель аппарата мгновенного вскипания. В аппарате происходит вскипание раствора при температуре t2. При этом из раствора выносите пар в количестве D при температуре насыщения tn и соответствующем давлении рн. Температура кипения раствора Щ всегда выше тем¬пературы кипения чистого растворителя /„ при одина¬ковом


давлении рн. Разница температур tr—tB=^b (тем¬пературная депрессия) зависит от природы растворен¬ного вещества и растворителя, от концентрации раство¬ра и от давления. Опытные значения температурной депрессии приводятся, как правило, при атмосферном давлении. Значение при любом давлении приближенно можно получить, пользуясь уравнением И. А. Тищенко. Рис. 1. Аппарат мгновенного вскипания и схема процесса вы¬паривания:


I — испарительная камера; 2 — кон¬денсатор; 3 — сборник конденсата. Вследствие температурной депрессии температура насыщения /„ ниже температуры t2 охлажденного рас¬твора, выходящего из аппарата. Конденсация пара чис¬того растворителя происходит при температуре tu и дав¬лении р„. Для обеспечения теплопередачи от конденси¬рующегося пара к охлаждающей (подогреваемой) среде в кон. На рис. 4.2 показана схема многоступенчатой уста¬новки мгновенного вскипания.


Горячая жидкость при температуре 90 °С подается в первую ступень 1, где вскипает и охлаждается на 5°. Вторичный пар при тем¬пературе 82,5 °С поступает на трубный пучок и, конден¬сируясь, передает тепло подогреваемой воде. Последова¬тельно проходя по остальным ступеням, охлажденная жидкость поступает в сборник 9, а затем насосом 8 уда¬ляется из установки. Образовавшийся в каждой ступе¬ни конденсат собирается в сборнике 10 и насосом 7 пе¬рекачивается потребителю.


Вакуум поддерживается системой воздухоотделения 5. Подогретая вода Горячая жидкость 4F=V Рис. 2. Схема утилизационной многоступенчатой установки мнгновенного вскипания: /—4 — аппараты мгновенного вскипания; 5 — система иоздухоотделенпя в — насос подогреваемой воды; 7 — насос конденсата; 8 — насос охлаждения денной жидкости; 9 — сборник охлажденной жидкости; 10 — сборник кон, денсата.


Промышленные установки для использования тепла загрязненных горячих жидкостей (УИТДЖ) Впервые предложение о применении принципа мгновенного вскипания для утилизации низкопотенци¬ального тепла сильно загрязненных и агрессивных жид¬костей химических производств было высказано М. С. Карнауховым в 1970 г. В 1974 г. на Стерлитамакском ПО «Сода» прошел промышленные испытания аппарат мгно¬венного вскипания для утилизации тепла дистиллерной


жидкости, являющейся отходом производства кальцини¬рованной соды, а в 1977 г. введена в эксплуатацию опытно-промышленная установка использования тепла дистиллерной жидкости УИТДЖ-500 Температура 95-105 °С Плотность, кг/м3 1126 Теплоемкость, 3.475 кДж/(кг-К) Содержание примесей, кг/м3 СаС12 117 NaCl 53 CaSO< и Са(ОН)2 2,6 NH, 0,1 взвесей (гипс, песок) 25


Количество жидкости на 8—9 1 т выпускаемой продук- ции, т Дистиллерпая жидкость, сбрасываемая в пруды-на¬копители, имеет следующую характеристику: Содержащиеся « дистиллерной жидкости химические вещества (соли кальция и натрия, амми¬ак) и тепло безвозвратно теряются При этом наряду с экономическими по¬терями наносится серьезный ущерб ок¬ружающей среде- загрязняются водоемы и атмосфера. Считалось, что от¬вод тепла от дистиллерной жидкости — технически не¬разрешимая


задача, так как попытки применить для этой цели поверхностные теплообменные аппараты не. Приносили успеха. На Стерлитамакском ПО «Сода» были проведены, промышленные испытания аппарата мгновенного вски¬пания с целью проверки его работоспособности, опреде¬ления теплотехнических характеристик и степени загряз¬нения внутренних поверхностей гипсовыми отложения¬ми. Аппарат мгновенного вскипания показан на рис. 4.3.


На рис. 4.4 приведена схема стенда для испыта¬ния аппарата. Горячая дистиллерня жидкость из тех¬нологического аппарата содового производства поступа¬ет в ресивер /, а затем насосом 6 подается в испари¬тельную камеру аппарата 3. Охлажденная в аппарате жидкость насосом 7 сбрасывается в пруд-накопитель. Образовавшийся в процессе выпаривания дистиллерной жидкости конденсат самотеком сливается в ресивер 2,


а затем периодически сбрасывается вместе с охлажден¬ной дистиллерной жидкостью. Для проверки аппарата в режимах работы всех шес¬ти ступеней утилизационной, установки требовалось из¬менять температуру входящей дистиллерной жидкости, также температуру во¬ды, поступающей на ох¬лаждение конденсатора. И в качестве охлаждающей «оды с заданной темпера¬турой использовали воду после различных техноло¬гических аппаратов содопроизводства. Температуру дистиллерной жидкости изменяли, добавляя горячую жидкость непосредственно


в аппарат, минуя ресивер /. Система удаления некон¬денсирующихся газов состоит из вакуум-насоса 5 и спе¬циального воздухоотделителя 4. В воздухоотделителе происходит конденсация из парогазовой смеси водяного пара и тем самым предотвращается его попадание в ва¬куум-насос. Рис. 4.3. Аппарат мгновенного вскипания установки УИТДЖ-500: ; 1 — патрубок подвода жидкости; 2 — испарительная камера 3 — брызгоотделнтель;


4 — сборник конденсата; 5 — конденсатор 6 — патрубок отвода конденсата; 7 — патрубок отвода жидкости также температуру во¬ды, поступающей на ох¬лаждение Ниже приведена техническая характеристика аппара¬та мгновенного вскипания: Расход, м3/чдистиллерной жидкости 500 охлаждающей воды 400 Температура, °С охлаждения дистиллерной жидкости. 4,8 подогрева охлаждающей воды ,


5,8 Тепловая производительность, МВт 2,71 Количество выработанного конденсата, т/ч 4,2 Поверхность теплообмена конденсатора, м2 94 Материал корпуса СтЗ труб ' Сталь 20 Размеры теплообменных труб, мм 25X21 Длина конденсатора, м 2,5 Число ходов в конденсаторе 2 • Масса незаполненного.аппарата, т 5 Определенную трудность представляет создание и поддержание вакуума


в аппарате, поскольку, во-первых, не существует герметичной запорной арматуры для ра¬боты на дистиллерной жидкости и, во-вторых, расход дистиллерной жидкости довольно велик, диаметры дистиллеропроводов доходят до 0,5 м. Применить какие-ли¬бо методы уплотнения пробковых чугунных запорных, вентилей большого диаметра не представляется возможным, поэтому аппарат был установлен на высоте более-10 м над уровнем насоса и все подводящие коммуника¬ции до запуска были заполнены холодной водой.


С по¬мощью вакуум-насоса из аппарата удалялся воздух, и одновременно открывались краны на подводящем и от¬водящем дистиллеропроводах. В аппарат поступала дистиллерная жидкость, вскипала и отдавала часть тепла охлаждающей воде. Вакуум в аппарате и сопротивление проходу пара по трубному пучку конденсатора измеряли ртутным дифманометром. Качество-конденсата определяли химическим анализом периодически отбирае¬мых проб. Температуру дистиллерной жидкости и подогреваемой воды измеряли с помощью термометров сопротивления


ТСМ-Х1, за¬меры контролировали ртутными лабораторными термометрами ТЛ-4. Расход охлаждающей воды определяли расходомером, ДМПК-ЮО (пределы измерения от 0 до 200—600 м3/ч, класс точ¬ности 2,0). Уровень дистиллерной жидкости контролировали с по¬мощью стеклянного указателя уровня. Расход дистиллерной жид¬кости определяли из уравнений материального и теплового баланса


Испытания проводились непрерывно в течение 240 ч и под¬твердили работоспособность выбранной конструкции аппарата мгно¬венного вскипания для утилизации тепла дистиллерной жидкости В результате были определены напряженность парового простран¬ства, влияние неконденсирующихся газов на процесс конденсации максимальная тепловая производительность аппарата, качество по¬лучаемого конденсата, коэффициент теплопередачи в аппарате. Было установлено, что из дистиллерной жидкости отгоняется до 25


%. аммиака, а коэффициент теплопередачи в среднем составлял 930 Вт/(м2-К). Испытания ПОЗВОЛИЛИ перейти к созданию крупной утилизационной установки УИТДЖ-500, с помощью ко¬торой тепло дистиллерной жидкости используют для подогрева питательной химически очищенной воды в кот¬лах ТЭЦ Стерлитамакского ПО «Сода». На рис. 4.5 показана принципиальная технологическая схема


УИТДЖ-500. В состав установки входит шесть аппаратов мгновенного вски¬пания. Суммарная тепловая производительность 11,6—15,1 МВт, ‘ расход дистиллерной жидкости 500 м3/ч, расход подогреваемой воды-400 м3/ч, температура дистиллерной жидкости на входе в установ¬ку 95 °С, на выходе — 65—70 °С. Вода подогревается в установке от 40 до 65 (72,5) °С. Дистиллерная жидкость из магистрального дистиллеропровода подается в кубовую часть аппарата 1, где


кипит, охлаждается и откуда через гидрозатвор поступает в аппарат 2, а затем последо¬вательно проходит остальные четыре аппарата. Переток жидкости через аппараты, установленные на одном уровне, осуществляется за счет нарастающего вакуума. В конденсатор аппарата 6 подается питательная вода из отделения химводоочистки ТЭЦ предприятия, которая, проходя последовательно через все аппараты противотоком к дистиллерной жидкости, подогревается, а затем направляется на деаэрацию.


Образовавшийся в аппаратах /—3 конденсат с боль¬шим содержанием аммиака выводится в сборник 7, а затем на¬сосом 9 перекачивается в цех абсорбции — дистилляции для исполь¬зования в технологическом процессе. Конденсат из аппаратов 4—6, содержащий незначительное количество аммиака, поступает в сборник 8 и используется как техническая вода в процессе гаше¬ния извести. Паровоздушная смесь из аппаратов откачивается вакуум-насо¬сом 12 через воздухоотделитель 14. При этом смесь просасывается последовательно через все аппараты


в аппарат 6, откуда подается в воздухоотделитель. В воздухоотделителе, трубчатка которого ох¬лаждается речной или оборотной водой, происходит конденсация водяного пара из смеси, тем самым повышается эффективность ра¬боты вакуум-насоса. В результате испытаний установки были определены технические характеристики, степень утилизации аммиака и качество конденсата. Измерение температур, расходов и давлений в аппа¬ратах производилось в установившихся режимах работы. В период профилактических остановок анализировалось состоя¬ние


теплообменных поверхностей аппаратов установки, определялись условия выпадения из дистиллерной жидкости шламов и гипса (инкрустации). Одновременно находились толщины гипсовых отло¬жений в соединительных и подводящих трубопроводах, на внут¬ренней поверхности испарительных камер аппаратов, на всасывающих и нагнетательных патрубках насосов дистиллерной жидкости. Исследования проводились в различных режимах при измене¬нии тепловой производительности установки от 4,6


до 15,1 МВт. При этом соответственно изменялись расходы дистиллерной' жид¬кости и охлаждающей воды, что позволило установить влияние от¬клонений от расчетных параметров' эксплуатации на продолжитель¬ность безостановочной работы установки. Исследования позволили определить минимальный расход дистиллерной жидкости и мини¬мальную температуру ее охлаждения, когда пробег установки (без остановок на чистку) составил 6 месяцев непрерывной работы (4320 ч). В ходе испытаний


УИТДЖ-500 установлено, что кипение дис¬тиллерной жидкости в процессе работы происходит стабильно, пе¬ретекание из аппарата в аппарат осуществляется без нарушений режимов, уровни в аппаратах поддерживаются ниже входных па¬трубков. Была определена максимальная напряженность парового пространства аппарата мгновенного вскипания, которая составила < 1,5—2,0 10s м3/(м2-ч). Среднее значение коэффициента теплопередачи в аппаратах из¬меняется во времени (рис. 4.6) и существенно зависит от степени загрязнения теплопередающих поверхностей


и герметичности уста¬новки (рис. 4.7). За два Рода эксплуатации коэффициент теплопе¬редачи снизился в среднем по установке на 25 %, что связано с увеличением термического сопротивления загрязнений и повышением со¬держания неконденсирующихся газов в паре вследствие ухудше¬ния герметичности установки. Измерения толщины слоя продуктов коррозии и отложений на теплообменной трубе, извлеченной из шестого аппарата после двух лет эксплуатации, показали, что тер¬мическое сопротивление загрязнений составляет


около 2,5 м2-К/Вт. Влияние термического сопротивления теплообменных поверхно¬стей и натекания воздуха в разных аппаратах установки проявля¬ется по-разному. В первом аппарате, работающем при относительно высокой температуре конденсации и с большим содержанием ам¬миака в парогазовой фазе, термическое сопротивление сказывается в большей степени, чем натекание воздуха п аппарат. В шестом же аппарате, наоборот, преобладающее влияние на теплопередачу ока¬зывает


герметичность установки. В аппаратах устанавливались образцы различных материалов (титан, сплавы меди, углеродистые стали, чугун) и изучались про¬цессы их коррозии. Исследуемые образцы помещали в жидкую фазу (испарительная камера), парогазовую среду (на уровне брызгоотделителя), а также в зону конденсации. Испытания продолжались в течение 520—1220 ч. Установлено, что в жидкой фазе (дистиллер¬ной жидкости) скорость коррозии всех металлов примерно одина-


Диститерная жидкость Химически очищенная дода Рис. 4.5. Принципиальная технологическая схема УИТДЖ-500: 1—6 — аппараты мгновенного вскипания; 7, 8 — сборники конденсата; 9, 10 — насосы конденсата; // — насос дистиллерной жидкости; 12 — вакуум* насос; 13 — сборник дистиллерной жидкости; 14 — воздухоотделитель. ковая и весьма незначительна, причем коррозия распределяется рав¬номерно.


Такая картина объясняется защитным действием гипсовых отложений, покрывающих образцы. Защитные пленки прочно осе> дают на поверхностях, и их удаление затруднено. Скорость корро¬зии составляет для углеродистых сталей 0,04—0,1 мм/год, для спла¬вов меди 0,08—0,18 мм/год. Титан в жидкой фазе не корродирует. В парогазовой фазе исследуемые образцы также покрыты от¬ложениями, которые удаляются значительно легче, чем в жидкой фазе.


Коррозия здесь происходит более интенсивно и неравномерно (пятнистая). Скорость коррозии для углеродистых сталей 0,1— 0,18 мм/год, для сплавов меди — 0,22—0,34 ммД-од, титан в этой среде не корродирует. В зоне конденсации коррозия углеродистой стали имеет язвен¬ный характер, скорость ее составляет 0,2—0,5 мм/ год. Сплавы меди заметно корродируют под влиянием аммиака. Скорость коррозии чугуна примерно такая же, как и стали, но характер коррозии бо¬лее равномерный.


Титан и в этих условиях практически не корро¬дирует. Скорость коррозии образцов, установленных в жидкой фазе первого и шестого аппаратов, практически неизменна. Все образцы углеродистых сталей, кроме СтЗкп, в парогазовой фазе первого ап¬парата корродируют на 10—1.5 % больше, чем в тех же условиях шестого аппарата. Образцы из стали СтЗсп и чугуна СЧ 18-36, раз¬мещенные в зоне конденсации шестого аппарата, имеют скорость


Рис. 4.6. Изменение во времени среднего значения коэффициента теплопередачи в аппаратах УИТДЖ-500: Рис. 4.7. Зависимость среднего значения коэффициента теплопере¬дачи К в аппаратах УИТДЖ-500 от степени загрязнения теплопе¬редающих поверхностей и герметичности установки: Яя — термическое сопротивление загрязнений теплопередающих поверхностей конденсатора; GB — расход охлаждающей воды; у —натекание воздуха, % (масс); /,


2, 3, 4 — у равно соответственно 0; 0,5; 1,0 и 3,0. коррозии примерно в 2 раза более высокую, чем в первом аппарате Это объясняется повышенным содержанием воздуха в шестом ап¬парате. Вследствие интенсивного процесса выпадения гипса на поверх¬ности образцов не удалось обнаружить различия в скорости корро¬зии сварных и цельных образцов. Все углеродистые стали по по¬тере массы можно отнести к стойким материалам (5-й балл по шкале коррозионной стойкости), однако по глубине язвенной кор¬розии


углеродистая сталь переходит в группу пониженно стойких материалов. Испытания показали, что цельнотянутые теплообменные трубы из стали 20 имеют срок службы до пяти лет, а элек¬тросварные — не более трех лет вследствие развития электрохимиче¬ской коррозии в сварном шве. Количество и качество конденсата, получаемого в УИТДЖ-500, зависит от режима ее работы. Суммарное количество конденсата в период исследований составляло от 9 до 24 м3/ч, что соответст¬вовало 4,1—5,2


% от количества дистиллерной жидкости, подавае¬мой на упаривание. Конденсат подвергался анализу на содержа¬ние хлора, аммиака и железа. По содержанию хлора и аммиака конденсат из аппаратов установки можно разделить на две груп¬пы: после первых трех аппаратов в конденсате содержится 0,07 кг/м3 хлора и 1,05 кг/м3 аммиака, после трех последних аппа¬ратов в конденсате содержится 0,865 кг/м3 хлора и 0,69 кг/м3 ам¬миака.


В химически очищенной воде при прохождении ее через аппараты установки содержание железа не повышалось как в пе¬риод работы установки, так и в моменты отключения подачи дис¬тиллерной жидкости (т. е. без подогрева воды). По содержанию хлора в конденсате можно судить о брызгоуносе в аппаратах установки. Испытания показали, что вследствие вы¬сокой напряженности парового пространства в последних трех ап¬паратах установки наблюдается значительный брызгоунос, и для защиты теплообменных поверхностей от коррозии нужно


применять надежные брызгоотделительные устройства. Установлено, что количество отогнанного аммиака существенно зависит от времени пребывания жидкости в аппарате установки, т. е. от продолжительности кипения. Специалистами Стерлитамак-ского ПО «Сода» показано, что для отгонки аммиака из дистиллер¬ной жидкости на 85 % продолжительность кипения при атмосфер¬ном давлении должна составлять около 10 мин.


В установке про¬должительность кипения дистиллерной жидкости в аппаратах со¬ставляет 3—4 мин, что соответствует степени отгонки аммиака до 60%. Длительные испытания УИТДЖ-500 позволили установить мес¬та наибольшего выпадения гипсовых отложений (инкрустаций). К ним относятся переточные трубопроводы (гидрозатворы) между аппаратами и трубопровод, по которому дистиллерная жидкость от¬водится из установки. Длительность безостановочной работы уста¬новки зависит


от температурного режима. Чем ниже температура дистиллерной жидкости, выходящей из последнего аппарата уста¬новки, т. е. чем больше утилизируется тепло, тем меньше время пробега установки. При охлаждении дистиллерной жидкости до 70—75 °С время пробега без чистки составляет 6—7 месяцев, а при охлаждении до 55—60 °С — вдвое меньше. Исследования, проведенные сотрудниками НИОХИМа, показа¬ли, что отложения в каждом аппарате


УИТДЖ-500 не одинаковы по составу и по количеству, что также зависит от температуры вакуумного упаривания дистиллерной жидкости. Специалиста* ми НИОХИМа рекомендован ряд технологических мер, позволяю¬щих вести безынкрустационный режим работы УИТДЖ и трубопроводов. В частности, предложено направлять в установку жидкость, содержащую только чистый дигидрат сульфата кальция CaSO«-2H2O отложения которого легко смываются в процессе чистки.


Если в установку подается жидкость, содержащая в твердой фазе дигидрат: и полугидрат сульфата кальция , необходимо перед подачей в УИТДЖ подобрать соотношение между ними 3: 1 (пода-мая жидкость, содержащую чистый дигидрат), тогда переход полу¬гидрата в дигидрат произойдет в установке за 5 мин. Для обеспечения быстрого перехода полугидрата в дигидрат температура дистиллерной жидкости на выходе из установки долж¬на быть не ниже 60 °С. При более низких температурах выходящей дистиллерной жидкости


наблюдалось следующее. Стенки испари¬тельных камер первых четырех аппаратов за 2—3 месяца непрерыв¬ной работы покрывались слоем толщиной около 3 мм, состоящим из полугидрата сульфата кальция. В последних двух аппаратах стен¬ки испарительных камер были покрыты рыхлым слоем дигидрата толщиной 2,5—3 мм. В переточных трубопроводах (гидрозатворах) характер отложений был такой же, как в первых четырех аппаратах. Длительные промышленные испытания УИТДЖ-500 позволили изучить процессы, протекающие в установке,


определить оптимальные режимы ее работы, уточнить значения расчетных параметров, определить продолжи¬тельность безостановочного пробега и т. д. В процессе испытаний доказано, что можно надежно использовать тепло самых загрязненных и коррозионно-активных горячих сточных вод химических производств. Результаты испытаний УИТДЖ-500 позволили раз¬работать ряд подобных установок для содовых предпри¬ятий, а также для предприятий, производящих синтетический каучук, ацетилен, фосфор, коксохимические про¬дукты


и др. Тепло дистиллерной жидкости можно использовать для следующих целей: подогрев питательной воды промышленных котельных; теплофикация и горячее водоснабжение прилегающих к предприятию жилых посели ков; получение технологического холода; отопление про¬изводственных цехов; предварительное концентрирование дистиллерной жидкости в производстве из нее хлорида кальция; полная переработка дистиллерной жидкости с получением хлорида кальция, поваренной соли и шлама для производства бесцементного связующего как


строительного материала; упаривание исходного рассола при производстве кальцинированной соды из морской рапы. Рис. 4.8. Принципиальная схема УИТДЖ-450: »—5 —аппараты мгновенного вскипания; 7 — воздухоотделитель; S — вакуум-насос; 9 — насос дистиллерной жидкости; 11, 14 — сборники конденсата; 10 — сборник дистиллерной жидкости; 12, 13 — конденсатные насосы; 15 — узел химической очистки воды.


Для каждого из перечисленных направлений разра¬ботаны установки мгновенного вскипания. На рис. 4.8 показана принципиальная схема установки использования тепла дистиллерной жидкости УИТДЖ-450 для нагрева сырой и химически очищенной, питательной воды котельных. В установку входят шесть аппаратов мгновенного вскипания /—6, теплопередаю щая поверхность конденсатора в каждом аппарате f= I -=200 м2. Питательная вода (сырая) подается в труб- ное пространство конденсатора


аппаратов 6, 5 (противотоком к дистиллерной жидкости), подогревается в них. до 35 °С, а затем направляется в узел химической очи¬стки 15. Химически очищенная вода поступает в аппа-¬ рат 4 и затем последовательно проходит через осталь-¬ ные аппараты, где окончательно подогревается до 80 °С. Подогретая вода поступает в котельную предприятия Ниже приведена техническая характеристика УИТДЖ-450:


При производстве кальцинированной соды из морской рапы технология получения концентрированного очищенного рассола включает следующие стадии: подо¬грев сырого рассола (до 20—25 °С в зимнее время) па¬ром из котельной, концентрирование сырого рассола в открытых солерастворителях за счет привозной пова¬ренной соли (от концентрации 210 г/л до 285—310 г/л), очистку рассола. Такая технология затрудняет поддер¬жание в; течение года постоянной концентрации (310 г/л) очищенного


рассола из-за меняющихся количеств атмосферных осадков и температуры окружающей среды. Тем самым существенно ухудшаются экономические и технические показатели производства соды. Сибирским филиалом НПО «Техэнергохимпром» со¬вместно с НИОХИМом и Институтом теплофизики СО АН СССР разработан способ получения очищенного рас¬сола из морской рапы [35] путем использования тепла дистиллерной жидкости в установке мгновенного1 вски¬пания (рис.


4.9). Сырой рассол подают в трубный пучок конденсаторов аппаратов мгновенного вскипания первого каскада 1. Здесь рассол подогревается до 25—55 °С (в зависимости от температуры наружного воздуха) и по¬ступает в узел очистки 2. В соответствии с условиями работы узла температура поступающего рассола не дол¬жна превышать 55 °С. Очищенный.рассол по¬дается в аппараты мгно¬венного вскипания второ¬го каскада 3 установки, Рис. 4.9. Установка использо- вания тепла дистиллерной жид- кости для получения упаренно- го очищенного


рассола: 1 — аппараты мгновенного вскипа- ния 1-го каскада; 2 — узел очист- ки подогретого сырого рассола; 3— аппараты мгновенного вскипания 2-го каскад*. Упареннш рассоп — Очищенный рассол где нагреваются до 65—85 °С за счет тепла поступаю¬щей сюда горячей дистиллерной жидкости. Затем подо¬гретый очищенный рассол поступает в испарительные ка¬меры аппаратов мгновенного вскипания первого каскада. За счет прогрессирующего вакуума в аппаратах каскада рассол перемещается


из аппарата в аппарат и одновре¬менно упаривается. В каждом аппарате первого каскада из рассола испаряется 1—2% воды, при этом температу¬ра его снижается на 2—10 °С. Образовавшийся в первом каскаде конденсат используется для подпитки системы оборотного водоснабжения, а конденсат из второго кас¬када направляется на технологические нужды. В летнее время, когда концентрация исходного рас¬сола достаточно высока, теплом дистиллерной жидкости


в этой же установке (во 2-м каскаде) подогревается, химически очищенная питательная вода для котельной предприятия. При проектировании описанной установки возникли вопросы, ответы на которые можно было получить лишь после работы на опытной установке. Во-первых, требо¬валось установить, из каких материалов могут быть из¬готовлены аппараты, чтобы предотвратить загрязнение очищенного рассола метанолом. Во-вторых, необходимо было определить скорость загрязнения внутренних по¬верхностей конденсаторов отложениями,


выпадающими из сырого и очищенного рассола. Наконец, требовалось изучить процессы адиабатного кипения высококонцент¬рированного рассола, определить температурные депрес¬сии в различных режимах работы, найти зависимость Рис. 4.10. Принципиальная схема опытной установки мгновенного вскипания в цехе кальцинации Крымского содового завода: / —■ теплообменник для нагрева сырого рассола; 2 — теплообменник для нагрева очищенного рассола; 3 — аппарат мгновенного вскипания;


4, 5 — баки для рассола; 6, 7 — насосы; 8 — вакуум-насос. коэффициента теплопередачи от степени загрязнений внутренних поверхностей конденсаторов аппаратов мгно¬венного вскипания. Для достижения указанных целей была изготовлена опытная установка, прошедшая испытания в цехе кальцинации Крымского со¬дового завода. Сырой рассол нагревается горячей водой в тепло¬обменнике 1 (рис. 4.10), очищенный — в теплообменнике 2. Нагре¬тый очищенный рассол поступает в испарительную камеру


аппарата мгновенного вскипания 3, упаривается и сливается в бак 4, в ко¬торый подается также образовавшийся в аппарате конденсат. Для моделирования условий работы промышленной установки •в аппарате мгновенного вскипания предусмотрено два конденса¬тора: в одном в качестве охлаждающей среды используют воду, в другом — холодный очищенный рассол. Очищенный рассол насосом 6 подается в конденсатор, а подогретый в аппарате рассол сли¬вается в бак 5. Требуемая температура очищенного рассола, пода¬ваемого в конденсатор, поддерживается


путем подачи в бак 5 хо¬лодного рассола и сброса нагретого рассола в технологические ап¬параты. Неконденсирующиеся газы из аппарата мгновенного вски¬пания удаляются вакуум-насосом 5. Теплообменники /, 2 выполнены в виде восьмиэлементных ап¬паратов типа «труба в трубе». Рассол движется по внутренней трубе диаметром 38X3, а по кольцевому каналу между внешней тру¬бой диаметром 57x3,5 и внутренней трубой проходит горячая во¬да. Теплопередающая поверхность каждого теплообменника 2,7 м2.


Корпус аппарата мгновенного вскипания изготовлен из трубы размером 325X8, высота цилиндрической части 2 м. Поверхность теплообмена верхнего конденсатора 2,4 м2, нижнего — 0,25 м2. В нижнем конденсаторе установлены сменные трубы, изготовленные из различных металлов. Горячий рассол подают в аппарат мгновен¬ного вскипания тангенциально через три штуцера. Уровень жидко¬сти в аппарате поддерживается выше входных штуцеров, упарен¬ный рассол отводится из нижней


части (конического днища) через гидрозатвор в бак 4. Под каждым конденсатором установлен сбор¬ник конденсата с индивидуальным выводом его. Наличие отложений в теплообменниках / и 2 и в конденсато¬рах аппарата определяли косвенным путем — по снижению коэф¬фициента теплопередачи во времени. Кроме того, был проведен ана¬лиз рассола до и после подогрева на содержание хлора, ионов


SO+ и на щелочность. Об уносе рассола вторичным паром при кипении в аппарате 3 можно судить по содержанию хлора в конденсате. В результате испытаний опытной установки в промышленных условиях установлено следующее: отложения легко смываются; ко¬эффициент теплопередачи снижается в первые 14—20 ч работы от 1700 до 1100 Вт/(м2-К), а затем в течение длительного времен», остается неизменным; единственным стойким материалом в среде сырого и очищенного рассола, является титан.


На опытной установке удалось проверить работоспособность элементов аппарата мгновенного вскипания (брызгоотделителя, узла- ввода жидкости в аппарат, системы удаления неконденсирующихся газов и др.). . . ' В работах описаны способы получения хлоридов кальция и натрия из дистиллерной жидкости пу¬тем использования ее тепла в установках мгновенного вскипания. Для снижения энергетических затрат на дей¬ствующих производствах хлорида кальция в Сибирском филиале НПО «Т;жнергохимпром» разработана уста¬новка мгновенного вскипания


для предварительного упа¬ривания дистиллерной жидкости (рис. 4.11) за счет теп¬ла самой жидкости. Установка работает следующим об¬разом. Дистиллерная жидкость при температуре 90— 110°С из дистиллера 1 направляется в первый каскад последовательно соединенных аппаратов мгновенного вскипания 2, где упаривается до концентрации хлорида кальция, равной 11 %. Упаренная жидкость подается в карбонизатор 3 для насыщения ее диоксидом углерода.


Насыщенный раствор поступает в отстойник 4, где твер¬дая фаза отделяется от жидкости. Осветленная жидкость транспортируется в емкость 5 Здесь она смешивается с затравочными кристаллами сульфата кальция, поступающими из выпарной стан¬ции 8. Отсюда жидкость с затравкой направляется в трубное пространство аппаратов 2, где нагревается до 80— ЮО °С. Подогретый раствор поступает во второй; каскад—аппараты 6 и далее —в третий каскад — аппараты 7.


На выходе третьего каскада концентрация хло¬рида кальция в растворе повышается до 14 %, а темпе¬ратура раствора понижается до 60 °С. Затем упаренный •раствор направляется в трубное пространство аппара¬тов второго каскада, где его догревают до 70 °С и далее "направляют на выпарную станцию 8. Здесь раствор кон¬центрируется до 38—40 % и отправляется потребителю. Кристаллы сульфата кальция отделяют от продукцион¬ного раствора и направляют на смешение с осветленной


жидкостью в емкость 5. В качестве охлаждающей среды в ступенях третьего каскада используют химически .очищенную питательную воду котельной. Конденсат, образовавшийся в аппаратах мгновенного вскипания, используют для технологических целей. При проектировании установки для предварительного упари¬вания дистиллерной жидкости необходимо было проверить в про¬мышленных условиях скорость образования накипи при нагреве ос¬ветленной жидкости в трубах конденсаторов аппаратов мгновенного вскипания.


С этой целью Сибирским филиалом НПО «Техэнерго-химпром» совместно с НИОХИМом проведены испытания опытной установки на Славянском ПО «Химпром». Установка состоит из трех десятиэлементных теплообменников типа «труба в трубе», со¬единенных последовательно. В первом теплообменнике осветленная дистиллерная жидкость охлаждается от 90 до 45 °С водой из си¬стемы оборотного водоснабжения. В двух последующих теплообмен¬никах осветленная дистиллерная


жидкость нагревается до 90СС горячей водой (конденсатом). Теплоносители во всех теплообмен¬никах движутся противотоком. Осветленная дистиллерная жидкость подается в теплообменные трубы диаметром 38X3 со скоро¬стью 1,2 м/с. В результате испытаний получены данные о скорости образования отложений на поверхностях из различных материалов. Ус¬тановлено, что наиболее пригодным конструкционным материалом в данном случае является


титан. Применение его позволит надежно эксплуатировать установку в течение 20 лет, поскольку на поверх¬ностях из титана образуются очень тонкие отложения накипи, которые легко удаляются химическими реагентами. Приведенные схемы установок утилизации тепла дис¬тиллерной жидкости для различных технологических целей говорят о широких возможностях использования принципа мгновенного вскипания при утилизации низ¬копотенциального тепла. Сибирским филиалом НПО «Техэнергохимпром» сов¬местно с


Институтом теплофизики Сибирского отделе¬ния АН СССР разработаны установки мгновенного вски¬пания для использования низкопотенциальных ВЭР в производствах синтетических спиртов, капролактама» ацетилена.* желтого фосфора, синтетического каучук», карбамида, хлора и других продуктов [28]. Установки с аппаратами мгновенного вскипания мож¬но использовать для охлаждения циркулирующих жид¬костей, контакт которых с охлаждающей средой через стенку недопустим.


В производстве желтого фосфора электротермическим методом [38] печные газы, содержащие фосфор, очища¬ются от пыли и направляются в конденсаторы баромет¬рического (смесительного) типа. Сконденсировавшийся; фосфор собирается под слоем воды в емкости, а затем» перекачивается потребителям. Отходящие горячие газы направляются на сжигание в печах или открытым факе¬лом '(«на свече»). Применение поверхностных конден¬саторов может привести к кристаллизации фосфора на поверхности труб


и ухудшить процесс теплопередачи. По¬этому Сибирским филиалом НПО «Техэнергохимпром» совместно с Чимкентским ПО «Фосфор» [39] разработа¬на установка (рис. 4.12), в которой охлаждение цирку¬лирующей воды происходит в аппарате мгновенного» вскипания. Выходящий из электротермической печи / газ, со¬держащий пары желтого фосфора, поступает в электро¬фильтр 2, где из него удаляется уносимая из печи пыль. Очищенный газ при температуре 250—300 °С подается в


Принципиальная схема установки охлаждения циркуляционной воды в производстве желтого фосфора: 1 — электротермическая печь; 2 — электрофильтр; 3 — «горячий> конден¬сатор; 4 — «холодный> конденсатор; 5 — аппарат мгновенного вскипания; 6 — холодильная машина; 7 — вакуум-насос. -«горячий» конденсатор 3, где происходит конденсация фосфора на струях воды. Здесь конденсируется до 99 % желтого фосфора.


Затем охлажденный печной газ при температуре не выше 60 °С поступает в «холодный» кон¬денсатор 4, в котором газ и оставшиеся пары фосфора доохлаждаются циркулирующей холодной водой. Из конденсатора циркулирующая вода, содержащая фосфор, поступает в кубовую часть аппарата мгновен¬ного вскипания 5, кипит в вакууме и охлаждается до :10—15 °С. Пар конденсируется на наружной поверхно¬сти труб, отдавая тепло хладоагенту, поступающему ш холодильной


машины в трубное пространство аппа¬рата 5. Холодильная машина 6 может быть как абсорб¬ционного, так и компрессионного типа. Охлажденная в аппарате мгновенного вскипания циркулирующая вода подается в форсунки холодного конденсатора, где печной газ охлаждается от 60 до 17 °С. При такой темпе¬ратуре отходящие газы содержат минимальное количе¬ство фосфора. В описанной установке аппарат мгновенного вскипа¬ния играет роль испарителя холодильной машины.


При этом исключается непосредственный контакт между ох¬лаждаемой жидкостью и холодильным агентом и обес¬печивается безаварийная работа системы. В коксохимическом производстве образуются горя¬чие надсмольные сточные воды, содержащие аммиак, фенол, сероводород, смолы, масла и т. д. Тепло над* смольных вод не используется, а содержащиеся в них, химические вещества безвозвратно теряются, загрязняя окружающую среду. На рис. 4.13 показана принципиальная схема устано¬вок мгновенного вскипания


для утилизации тепла сточ¬ных вод коксохимического производства и извлечения из них ценных химических веществ [40]. Надсмольная во¬да после аммиачного дистилляционного агрегата и пароциркуляционной установки /, где происходит частич¬ная отгонка аммиака и фенола направляется в установ¬ку мгновенного вскипания 2. Здесь происходит ее охла¬ждение от 95 до 50 °С в результате кипения в вакууме. Водяной пар, содержащий аммиак и фенол, конденсиру¬ется на трубах.


Дистиллят с аммиаком и фенолом на¬правляется на отгонку аммиака и обесфеноливание в-агрегат 1. Охлажденная до 50 °С надсмольная вода по¬дается на биологическую очистку. Подогретая в кон¬денсаторах установки 2 вода направляется в сеть тепло¬фикации и горячего водоснабжения предприятия. В Сибирском филиале НПО «Техэнергохимпром» раз¬работана : конструкция установки мгновенного вскипа¬ния для утилизации тепла надсмольных вод коксохими¬ческих производств


Рис. 4.14. Общий вид установки мгновенного вскипания для ути¬лизации тепла сточных вод коксохимического производства: 1 — охлаждающая вода; // — надсмольная вода; /// — неконденсйрующие» ся газы; 1—испарительная камера; 2 — конденсатор; 3 — гидрозатвор. фузельной жидкости Саратовского ПО «Ни¬трон» разработана многоступенчатая уста¬новка мгновенного вскипания колонного типа (рис.4.15). Рис. 4.15. Многоступенча¬тая установка для исполь¬зования тепла фузельной жидкости: / —


сетевая вода; // — фузельная жидкость; /// — кон¬денсат; / — испарительная сту¬пень; 2 — конденсатор; 3 — поддон; 4 — брызгоотделитель; 5 — патрубок для перетопка фу¬зельной жидкости.



Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Anwr Oil Drilling Essay Research Paper Destruction
Реферат Последние события в Афганистане: причины возможные последствия
Реферат Ростовские колокола и звоны
Реферат Страхування
Реферат Важнейшие достижение в освоении космоса
Реферат Effects Of Lonliness In Of Mice And
Реферат Татаро-монгольское иго 3
Реферат База данных заместителя директора по воспитательной работе приюта г. Аксу
Реферат Общая характеристика нормального и нарушенного речевого развития детей первых трех лет жизни
Реферат Программирование на Турбо Паскале
Реферат Сравнительная характеристика картин Менины ДВеласкес Портрет семьи короля Карла IV ФГойя
Реферат Невиплата заробітної плати стипендії пенсії чи інших установлених законом виплат Порушення ав
Реферат The Loves Portrayed In Living In Sin
Реферат Molecular Biology Essay Research Paper Molecular BiologyAbstractThe
Реферат Увольнение работника по инициативе работодателя - ст.40 КЗоТ Украины