Понимание системы "стоп-вакуумной конденсации

Размещение стоп-конденсатора перед эжектором система имеет ряд преимуществ. Вот посмотрите, что такие подразделения могут сделать.

"Стоп-вперед конденсатора эжектора системы затвердевает паров на теплообменных поверхностях, которые могут отрицательно сказаться на эффективности работы эжектора. Стоп-конденсатора может повысить производительность процесса в нескольких направлениях. Это ловушка нежелательных паров, чтобы они не входят в систему эжектора, это устраняет необходимость в альтернативных жидкостей мотив (например, этиленгликоля или монохлорбензол), которые представляют собой дополнительные расходы. Процесс может оставаться onstream дольше, так как эжектор подключить из-за накопления продуктов можно избежать. Удаление паров в стоп-конденсатор, эжектор система становится дешевле и требует меньше полезность потребления. Кроме того, образование сточных вод и вентиляционных потоков меньше, поэтому воздействие на окружающую среду в процессе сокращается. Мораторий конденсации успешно используется в бисфенола-А, фенола, жирные спирты, полиэфирные смолы, 1,3-пропандиола, 1,4-бутан, а также съедобные приложений на нефть.

Мораторий конденсации технология не известная и часто могут игнорировать. Это следует учитывать при оценке вакуумной системы критериев дизайна. В этой статье рассматриваются стоп-конденсации технологии - как она работает, что ее преимущества, и, как он сравнивает с обычными системами эжектора.

Определение замораживанию-конденсации

Теплообменники поверхностей в конденсаторе поддерживается ниже температуры замерзания паров (табл. 1). Процесс испарения или пара закрепить на теплообменных поверхностях путем: (а) после конденсации при замораживании или (б) непосредственно с помощью осаждения. Этиленгликоль, например, замерзает при примерно 9 градусов F, так что, если температура стенки трубы является -10 градусов F, этиленгликоль конденсируется, а затем заморозить на стенке трубы. Большинство приложений включают конденсации после замораживания.

Осаждения паров происходит, когда изменения непосредственно на льду, минуя жидкую фазу (в отличие от сублимация). Фриз-конденсаторы для съедобных дезодорации масла работают по принципу осаждения. Когда происходит осаждение, срок замораживания - конденсации неправильно за то, что термодинамически происходит, но этот термин представляет собой хороший зрительный образ того, что происходит.

Дезодорант применения является уникальным, потому что его пара нагрузки существенно пара с небольшим количеством свободных жирных кислот, а также. Тройной точки воды F 32 ° и 4,6 тор, при этом давления и температуры, лед, вода и пар могут сосуществовать. Если давление и температура в стоп-конденсатора ниже тройной точки, это возможно для пара менять прямо на лед, минуя жидкую фазу. Соответствующий термин для обозначения этого явления термодинамического осаждения. Фриз-конденсации неправильным, поскольку конденсация пара связанных с изменением в жидкое состояние, однако в этом случае жидкая фаза не образует на рабочее давление и температура стоп-конденсатора.

Условия для работы дезодорант накладных стоков сделать осаждения возможно, если достаточно холодной охлаждающей жидкости используется. Давление оставив дезодорант может варьироваться от 1 до 4 торр, что ниже 4,6-тор тройной точки давления. Температура охлаждающей жидкости функция рабочего давления в дезодорант - тем ниже желаемого рабочее давление, тем холоднее охлаждающей жидкости должен быть (рис. 1). Например, если дезодорант давление 1,5 тор, Рекомендуемая температура охлаждающей жидкости в стоп-конденсатора -15 градусов F до -30 градусов F, тогда как на 0,75 торр, рекомендованных охлаждающей жидкости, температура -27 градусов F до -42 градусов F. (рис. 1 является путеводителем по рекомендовал охлаждающей жидкости, температуры, но теплее или холоднее температуры могут быть рассмотрены.)

Можно задаться вопросом, почему охлаждения - температура жидкости должна варьироваться в зависимости от рабочего давления "стоп-конденсатора. Охлаждающей жидкости, температура должна быть холодной, как рабочее давление снижается из-за давления паров льда. Холоднее температуры поверхности льда, тем меньше давления пара. Это не возможно работать дезодорант стоп-конденсатора на 1 торр при охлаждении жидкости температура 15 градусов F, потому что давление паров лед слишком велик. Рисунок 2 иллюстрирует отношения между льдом давления пара и температуры.

Конденсатор дизайн

Сердце "стоп-вакуумной конденсации системы конденсатора себя. На самом деле, две конденсаторы предназначены для типичных приложений (рис. 3). Один конденсатор сайте замораживания или лед - строительство режиме, а другой в оффлайне размораживания и готовилась получить принесли в Интернете.

Процесс пары поступают shellside моратория конденсатора. Тепловой расчет конденсатора сложные, а также разработать программное обеспечение отсутствует. Должна принимать во внимание охлаждения без condensible газов, конденсации, и эффект нарастания льда толщиной. Это не простые проблемы теплообмена, и это усугубляется низким рабочим давлением и минимальных доступных перепада давления (конструкции с 0,1 до 0,25 перепада давления торр типичны).

Конструкция теплообменников является ключевым. Труба шаг и макет специально для каждого приложения обеспечивают длинный время выполнения экономически возможно. Дизайн должен фактором в скорости и теплообмена в начале операции, а также в конце, когда есть значительные накопления льда.

Как лед накапливается на поверхности трубки, две отрицательные эффекты возникают. Во-первых, лед изолятора, которая уменьшает теплообмена эффективности. Как толщина увеличивается, температура на поверхности слоя льда становится теплее, тем самым снижая температуру доступных движущей силой. Во-вторых, поперечного сечения потока уменьшается площадь льда увеличивается толщина слоя. Возьмем, к примеру, дезодорант применения представлены на рисунке 4. В начале операции, когда трубы голые и лед не образуется, то разрыв между труб 1,25 дюйма, а после 3 ч работы, толщина льда составляет 0,35 дюйма, а разрыв между труб 0,55 дюйма Это приводит к в высокой скорости и, следовательно, больше давления.

На рисунке 5 показан в верхней строке трубки в начале цикла, когда нет льда, и трубы голые, частично за счет цикла, и в конце цикла, когда существуют значительные накопления льда.

Расположение теплообменников для хорошо продуманных замораживания - конденсатор часто с переменным шагом труба - т. е. расстояние между трубами меняется. Это позволяет достичь высокой объемной поток ввода пучка труб при скоростях способствует низкое падение давления в течение всего срока эксплуатации. Расход 1000 м ^ ^ SUP 3 / с ввода freezecondenser и 100 м ^ ^ SUP 3 / с из конденсатора не являются необычными. Трубки макет открытым, где высокий объемный расход входит и жесткий в задней части трубного пучка. Открытый интервал на фронте разрешений разумной скорости на входе в трубу на местах и позволяет в максимальной степени роста льда, а также, потому что расстояние между трубками в ширину. Другие специализированные проекты имеют открытый шаг трубки всей единицы.

Мораторий характеристики конденсатор производительности

Мораторий конденсатор влиянием на производительность системы путем охлаждения жидкости температура, объем не condensible газа (воздуха), и пар нагрузки. Давайте посмотрим на анализ чувствительности по каждому из этих параметров.

Рассмотрим 75000-кг / ч система дезодорант. Расчетное давление операционной 1,5 Торр и ниже, и охлаждающей жидкости, температура колебалась от 0 градусов до -50 F F градусов в 10 ° F шагом. Конденсатор операции контролируется с течением времени. Run-времени до 1,25 разорванный рабочее давление не достигнуто, и восстановление эффективности измерения. Паровой нагрузки конденсатора дозированных через постоянное отверстие, и после размораживания, вес конденсата измеряется. Рекультивация эффективности выражается в терминах фунтов конденсата собраны разделены фунтов пара положить в более чем время выполнения.

В таблице 2 представлены результаты этого анализа. Сто процентов утилизации означает, что все отдувки превращается в лед и не отдувки входит в систему эжектора - конденсатор работает как эффективный холодной ловушке. Рабочее давление в зависимости от времени показана на рисунке 6.

Аналогичный анализ без condensible газовой нагрузки могут быть выполнены. Высокая желаемого уровня вакуума зависит от количества воздуха в протечке раз вакуумная система установлена. Важно указать вакуумной системы, которая поддерживает стоп-конденсатора, но не установить рабочее давление. Для этого анализа охлаждающей жидкости, температура на входе фиксируется в F -30 град и не condensible нагрузки от 0%, 100%, 200%, 300% и 400% оценки их эффективности. Во время выполнения достичь 2,0 торр рабочее давление измеряется. Как показано в таблице 3, хорошо продуманные стоп-конденсатора с должным соответствием эжектора системы обеспечивает отличную производительность в широком диапазоне условий эксплуатации.

Другая оценка относится к увеличению нагрузки зачистки пара в конденсаторе. Конденсатора ручки дополнительных отдувки без проблем. На 200% больше, конденсатор ведет себя положительно. Во время выполнения сокращается, так осаждения льда больше, и снова, утилизации, по существу 100%.

Давайте посмотрим на пластмассы / смолы приложение, в котором пары пар, органических паров и не condensible газов. Устройство представляет собой 100-м ^ ^ SUP 2 конденсатора с переменным шагом трубки использования метилового спирта в качестве охлаждающей жидкости при постоянном расходе и температуре -30 градусов F.

При нагрузке 1 кг / ч воздуха и 45 кг / ч этиленгликоля, рабочее давление конденсатора "плоской линии" примерно в 0,7 тор (рис. 7). Рекультивация эффективности 99% (исходя из веса этиленгликоля после размораживания по сравнению с массовый расход в конденсатор через 2 ч). Эжектора система предназначена для обработки воздуха только.

При отсутствии воздуха нагрузка, рабочее давление составляет 0,3 торр и утилизации эффективности существу 100%. Если воздух нагрузки в два раза, эжектора система отслеживает его выполнение кривой и конденсатора стабильным на уровне 1,05 торр, захвата 100% этиленгликоля.

Когда нагрузка меняется на 45 кг / ч этиленгликоля, 8 кг / ч пара, а 1 кг / ч воздуха (расход метанола является постоянной, а температура остается в -30 градусов F), стоп-конденсатора давления постоянна в течение 3 ч на 0,9 вреда и снова о 100% от пары оказались в ловушке. Когда воздух отключается, давление сразу падает до 0,45 правонарушении (рис. 8).

Наконец, мы можем изучить, как конденсатор реагирует на изменения нагрузки пара. Метанол в -30 градусов F, и этиленгликоля и пара внедрены на 100% и 200% загрузкой (45 кг / ч и 90 кг / ч этиленгликоля и 8 кг / ч пара). Воздуха нагрузка 1 кг / ч или 0 кг / ч. Рисунок 9 описывает, как "стоп-конденсатора реагирует на эти изменения в процессе загрузки.

Мораторий конденсации против обычных систем эжектора

Рассмотрим 75000-кг / ч (около 800 т / г) съедобные операционной дезодорант нефти на 1,25 мм рт. Скорость брызгать пара 1,3% по массе. Доступные утилиты 125 фунтов на квадратный дюйм пар, 85 градусов F охлаждающей воды и аммиака при температуре -20 градусов F. Расходы завод полезность: пар, $ 5 / 1, 000 фунтов, электричество, $ 0.035/kW XH; очистки сточных вод, $ 2 / 1, 000 галлонов; приобретены и Очищенная вода, $ 1,50 / 1 000 галлонов. Количество приобретенных и очищенной воды определяется количеством тепла, была отвергнута на градирни разделить на 1000 БТЕ / фунт, который дает потери в результате испарения. Дополнительные 25% добавляется для продувки, предполагая, 1 кг / ч продувки на каждые 4 кг / ч испарилась. Нагрузка выхода жирных скруббера кислоты: 975 кг / ч отдувки, 20 кг / ч воздуха, а также 7 кг / ч свободных жирных кислот; условия 1,25 торр при 160 град F к вакуумной системе.

Таблица 4 сравнивает системы "стоп-вакуумной конденсации с обычной системой эжектора. Замерзнет - система вакуумной конденсации имеет более высокую стоимость капитала, чем систему эжектора. Преимущества, однако, компенсации дополнительных расходов. Имеет следующие преимущества:

короткий период окупаемости - 22 месяцев для этого примера (на 8% от стоимости капитала)

существенно снизить потребление пара мотив высокого давления - 1100 кг / ч против 10 000 кг / ч

устранение едкого флеш системы (15 л / мин NaOH решения, а также химической обработки с H ^ 2 югу ^ SO ^ ^ 4 к югу)

- Значительно ниже, охлаждающей воды требования - 125 л / мин против 2000 л / мин

значительно меньше и легче в обслуживании систему эжектора (крупнейший эжектора составляет 10-12 футовых против 40-футовых и потому, что эжекторы монтируются как горизонтально, доступность и техническое обслуживание менее трудная)

способность изолировать дезодорант из вакуумной системы

меньшее экологическое воздействие, поскольку гораздо меньше сточных вод производится (только 1100 кг / ч пара контактов мотив процесс стоков, а не 10000 кг / ч)

возможность запуска дезодорант при более низком давлении, чтобы улучшить токоферола восстановления без существенного увеличения объема потребляемых коммунальных услуг

гибкие операции, что делает возможным дальнейшее расширение. Заключительные мысли

Это всегда экономичный для удаления паров процесса перед вакуумной системой "стоп-конденсации или конденсации. Это приведет к более эффективной общей системы вакууме.

Обязательно укажите стоп-конденсации и эжектора системы в единое целое. Собственные стоп-конденсатора происходит от исполнения соответствующих систему эжектора в конденсатор. Эжектора должны быть направлены на обеспечение не контролирует стоп-конденсатора рабочее давление - это просто поддерживает в конденсаторе. Лучший вакуум достигается, когда стоп-конденсатора сдержанная систему эжектора. , Указав их как единое целое, вероятность разрыва между ними устранены.

Джеймс Р. ЛИНИИ, Грэм корпорации

Джеймс Р. линий вице-президент по маркетингу корпорации для Грэм (PO Box 719, в Батавии, штат Нью-Йорк 14021-0719, телефон: (716) 343-2216; Факс: (+716) 3431097, E-почта: <A HREF = "mailto: jlines@graham-mfg.com"> <jlines@graham-mfg.com />), где он несет ответственность за применение техники, научные исследования и разработки, компьютерная техника, оценки и маркетинговых мероприятий для компании. Он является автором многочисленных статей и с учетом различных презентаций в области теплообмена. Он получил степень бакалавра в области аэрокосмической техники из Univ. Буффало.