Трубчатые вакуум-выпарные аппараты

Отличаются большим конструктивным разнообразием, но преимущественное распространение имеют аппараты, греющая камера или кипятильник которых сделаны в виде трубчатого теплообменника. В этих аппаратах выпариваемая жидкость находится с одной стороны стенок труб, а теплоноситель (водяной пар) - с другой. Образующаяся при выпаривании жидкостей парожидкостная эмульсия разделяется при непрерывном выводе вторичного пара из аппарата. Отделение капельножидкой фазы от пара осуществляется в паровом пространстве (сепараторе).

Рис. 5.4. Устройство вакуум-выпарного аппарата с центральной циркуляционной трубой

 Объяснение в тексте.

Трубчатые вакуум-выпарные аппараты могут быть с естественной или принудительной циркуляцией раствора, а также пленочные.

В фармацевтическом производстве находит применение вакуум-выпарной аппарат с центральной циркуляционной трубой и естественной циркуляцией раствора при выпаривании (рис. 5.4). В нижней части аппарата размещена греющая камера, представленная вертикальными кипятильными трубками (2) с диаметром 5(1-75 мм. В центре камеры расположена циркуляционная труба (3) большого диаметра (500 мм). Греющий пар поступает в пространство между трубками и нагревает упариваемую жидкость, находящуюся внутри них, которая подается по штуцеру (4). В результате кипения жидкости в кипятильных трубках образуется парожид-костная эмульсия, плотность которой меньше плотности нагреваемой жидкости. В циркуляционной трубе тоже проходит выпаривание жидкости, но плотность паро-жидкостной эмульсии больше плотности эмульсии в кипятильных трубках, вследствие чего в аппарате происходит упорядоченное движение кипящей жидкости (в циркуляционной трубе - сверху вниз, в узких трубках- снизу вверх), т. е. естественная циркуляция.

Рис. 5.5. Устройство вакуум-выпарного аппарата с выносным вертикальным кипятильником.

 Объяснение в тексте.

Отделение капель жидкости от вторичного пара происходит в сепараторе (1) при движении его через систему отбойников (5), вторичный пар при этом попадает в конденсатор. Упаренный раствор сливается в сборник через штуцер (6).

Рис. 5.6. Устройство пленочного выпарного аппарата.

Объяснение п тексте.

Широко используется выпарной аппарат с выносным вертикальным кипятильником, в которых удается осуществлять более интенсивную естественную циркуляцию выпариваемого раствора, чем в аппаратах с центральной циркуляционной трубой (рис. 5.5). Выпаривание жидкости происходит в кожухотрубчатом теплообменнике (1), представляющем собой пучок тонких труб длиной до 7 м. Образующаяся в них парожидкостная эмульсия выбрасывается в сепаратор (2), вторичный пар отделяется от капель жидкости и поступает в конденсатор, а жидкость возвращается по циркуляционной трубе (3) в кипятильник. Аппараты с выносным кипятильником отличаются высокой производительностью, удобны в эксплуатации и ремонте.

Значительно интенсифицировать процесс выпаривания удается в вакуум-выпарных аппаратах с принудительной циркуляцией упариваемой жидкости, которую подают циркуляционным насосом. Из кипятильных труб упариваемый раствор выбрасывается в сепаратор, отделяет часть вторичного пара, а частично упаренный раствор возвращается по циркуляционной трубе во всасывающую линию циркуляционного насоса и смешивается с новой порцией жидкости для упаривания. Скорость прохождения жидкости в трубах равна 1,5-3,5 м/с, что способствует увеличению коэффициента теплоотдачи в 3-4 раза по сравнению с естественной циркуляцией, однако аппараты более сложны в обслуживании.

Перспективными выпарными аппаратами для концентрирования термолабильных растворов являются пленочные.

Пленочный выпарной аппарат с естественной циркуляцией выпариваемой жидкости отличается более высокими значениями коэффициентов теплоотдачи (рис. 5.6). Греющая камера аппарата состоит из пучка длинных (6-9 м) и тонких кипятильных труб (1), обогреваемых снаружи паром. Выпариваемая жидкость лодается в трубки снизу через штуцер (5) 41 заполняет их на l/s длины. При кипении выпариваемой жидкости все сечение трубки заполняется паром, который движется снизу вверх с большой скоростью. Жидкость у стенки трубки находится в виде тонкой пленки, которая увлекается паром и растягивается вверх. Выпаривание происходит в пленке при однократном прохождении упариваемого раствора по кипятильным трубкам. Смесь вторичного пара и капель сгущенного раствора попадает в сепаратор (2) с отбойниками в виде спиралевидных лопаток (3). Под действием центробежной силы капельки упаренной жидкости отделяются от вторичного пара и собираются в нижней части сепарационной камеры (4). Аппарат целесообразно использовать для упаривания пенящихся вытяжек, богатых сапонинами, и вытяжек, содержащих термолабильные вещества. Однако регулировка процесса выпаривания в пленочных аппаратах затруднительна, зависит от колебаний давления греющего пара и начальной концентрации выпариваемого раствора.