Нагрівання високо киплячими органічними рідинами і їх парою

Докладно властивості високотемпературних органічних теплоносіїв, до яких належать:

- індивідуальні органічні речовини (гліцерин, етиленгліколь, нафталін та його замінники);

- похідні ароматичних вуглеводнів (дифеніл, дифенілів ефір, дифенілметан, дитолілметан тощо);

- продукти хлорування дифеніла і поліфенолів (арохлори);

- багатокомпонентні (дифенільна суміш)

описуються у спеціальній і довідковій літературі.

У промисловості здебільшого використовують дифенільну суміш (дифеніл – 25%; дифенілів ефір – 73,5%), або Даутерм А, дініл, тощо. Вона є термічно стійкою з низькою температурою топлення (+12,3⁰С), добре транспортується не кристалізуючись. ЇЇ температура кипіння становить 258⁰С (1 атм), тому в рідкому стані використовується для нагрівання до температур менших від 250⁰С. Основною перевагою дифенільної суміші є те, що тиск її насиченої пари становить 1/30-1/60 від тиску насиченої пари води в межах температур від 200 до 400⁰С і тому є можливим використовувати замість змійовиків простіші теплообмінні пристрої – сорочки.

Недоліком дифенільної суміші є її мала теплота пароутворення, однак він компенсується більшою, ніж у води густиною парів, в результаті чого під час випаровування або конденсації суміші кількість тепла, що виділяється на одиницю об‘єму пари є наближеною до відповідної величини для води.

За температур вищих від 400⁰С відбувається розкладання дифенільної суміші. Вона є горючою але практично вибухобезпечною, для людського організму є слаботоксичною.

На рис.2.11. показано схему нагрівання рідкою дифенільною сумішшю з вимушеною циркуляцією. Суміш відцентровим насосом 1 через котел 2 з електрообігрівом подається на нагрівання апарата 3.

Рис. 2.11. Схема нагрівання рідкої дифенільної суміші з вимушеною циркуляцією:

1 – спеціальний відцентровий насос; 2 – котел з електрообігрівом; 3 – тепло ізолюючий агент; 4 – розширювальна ємність; 5 – приймальна ємність; 6 – фільтр.

Через збільшення об‘єму суміші під час нагрівання за апаратом 3 встановлена розширюючи ємність 4. Після здійснення процесу теплообміну і охолодження суміш знову насосом 1 засмоктується в котел. Для компенсації втрат теплоносія під час заповнення системи і її підживлення в ємності 5 здійснюють попереднє підігрівання системи, в яку суміш поступає через фільтр 6.

Щоб уникнути окислення суміші під час контактування її з повітрям над поверхнею рідини в посудині 4 і ємності 5 знаходиться інертний газ (азот), подавання якого в камери електронагрівачів котла 2 забезпечує вибухобезпечні умови його роботи. Вся система також періодично продувається азотом.

Схема нагрівання пароподібною дифенільною сумішшю наведена на рис. 2.12 . Пара з котла 1 з електронагріванням подається у сорочки теплообмінних апаратів 2, де вона конденсується. Конденсат через конденсатовідвідники 3 повертається на випаровування самопливом у котел 1. Для очищення дифенільної суміші від продуктів осмолення частину парів з котла 1 подають у міжтрубний простір теплообмінника-регенератора 4, у трубний простір якого насосом подають рідкий теплоносій з ємності 5. В трубках суміш кипить, від неї відокремлюються смолисті домішки, після чого чиста пара теплоносія скеровується в конденсатор 6, звідки конденсат стікає у ємність 7.

Рис. 2.12. Схема обігріву парами високотемпературних органічних теплоносіїв (ВОТ):

1 – котел з електрообігрівачем; 2 – теплоізолюючі апарати; 3 – конденсатовідвідники; 4 – теплообмінник-регенератор; 5 – приймальна ємність; 6 – конденсатор; 7 – ємність для очищеного ВОТ; 8 – насос; 9 –мембрана

В нижній частині регенератора 4 збираються продукти осмолення і періодично із нього видаляються. В ємність 7, яка оснащена паровим обігрівом подається азот. Під час запуску установки, а також для компенсації втрат рідкий теплоносій з ємності 7 насосом 8 подається в парогенератор 1. В котлі на паровій лінії встановлена мембрана 9, яка призначена для запобігання недопустимого збільшення тиску. Для забезпечення інтенсивної циркуляції теплоносія теплообмінні апарати встановлюються значно вище від котла-парогенератора, на відміну від схеми на рис. 2.11. Оскільки процес здійснюється за високої температури теплоносія, що спричиняє інтенсивне окислення і смолоутворення в схемі, то для очищення теплоносія передбачені додаткові пристрої. Перевагою схеми наведеної на рис 2.12 є її спрощення - зникає необхідність у наявності спеціального і складного в експлуатації циркуляційного насосу, який є обов‘язковою ланкою у схемі на рис. 2.11.