Поверхностное выпаривание

Лекция ВЫПАРИВАНИЕ

Выпаривание – процесс концентрирования растворов твердых нелетучих веществ путем удаления летучего растворителя в виде паров. Выпаривание обычно проводится при кипении. Обычно из раствора удаляется только часть растворителя, так как вещество должно оставаться
в текучем состоянии.

Существует три метода выпаривания:

- поверхностное выпаривание осуществляется путем нагревания раствора на теплообменной поверхности за счет подвода тепла к раствору через стенку от греющего пара;

- адиабатическое выпаривание, которое происходит путем мгновенного испарения раствора в камере, где давление ниже, чем давление насыщенного пара;

- выпаривание путем контактного испарения - нагревание раствора осуществляется при прямом контакте между движущимся раствором
и горячим теплоносителем (газом или жидкостью).

Поверхностное выпаривание

В промышленной технологии в основном применяется первый метод выпаривания. Для осуществления процесса выпаривания необходимо теплоту от теплоносителя передать кипящему раствору, что возможно лишь при наличии разности температур между ними.

Разность температур между теплоносителем и кипящим раствором называют полезной разностью температур.

В качестве теплоносителя в выпарных аппаратах применяется насыщенный водяной пар (греющий или первичный).

Выпаривание – типичный теплообменный процесс – перенос теплоты за счет конденсации насыщенного водяного пара к кипящему раствору.

В отличие от обычных теплообменников выпарные аппараты состоят из двух основных узлов: греющей камеры или кипятильника и сепаратора (рис. 3.1). Сепаратор предназначен для улавливания капель раствора из пара, который образуется при кипении. Этот пар называется вторичным или соковым. Температура вторичного пара всегда меньше температуры кипения раствора. Для поддержания постоянного вакуума в конденсаторе необходимо отсасывать парогазовую смесь вакуум-насосом.

Рис. 3.1. Однокамерная выпарная установка: 1 – сепаратор; 2 – греющая камера;

3 – циркуляционная труба; 4 – конденсатор; 5 – барометрическая труба

В зависимости от давления вторичного пара различают выпаривание при р_атм, р_изб, р_вак. В случае выпаривания при р_вак снижается температура кипения раствора, при p_изб – вторичный пар используется в технологических целях. Температура кипения раствора всегда выше температуры кипения чистого растворителя.

Например, для насыщенного водного раствора
NaCl (26 %) T_кип = 110 °С, для воды T_кип = 100 °С. Вторичный пар, отбираемый из выпарной установки для других нужд, называется экстра паром.