Логотип НПП Электрохимия
НПП Электрохимия
Завод гальванических покрытий и металлообработки

elhim.ekb@yandex.ru

8-912-044-66-44

8-922-162-66-44

С 9.00 до 17.00

Применение выпарных установок в гальваническом производстве

Выпариванием называют процесс концентрирования жидких растворов практически нелетучих веществ путём частичного удаления растворителя испарением при кипении жидкости. В процессе выпаривания растворитель удаляется из всего объёма раствора, в то время как при температурах ниже температур кипения испарение происходит только с поверхности жидкости.

 

Концентрированные растворы и твёрдые вещества, получаемые в результате выпаривания, легче и дешевле перерабатывать, хранить и транспортировать.

 

Процессы выпаривания проводят под вакуумом, при повышенном и атмосферном давлениях. Выбор давления связан со свойствами выпариваемого раствора и возможностью использования тепла вторичного пара.

 

Выпаривание под вакуумом имеет определённые преимущества перед выпариванием при атмосферном давлении, несмотря на то, что теплота испарения раствора несколько возрастает с понижением давления и соответственно увеличивается расход пара на выпаривание растворителя (воды).

 

При выпаривании под вакуумом становится возможным проводить процесс при более низких температурах, что важно в случае концентрирования растворов веществ, склонных к разложению при повышенных температурах (аммонийные соли, некоторые органические вещества и т.д.). Кроме того, при разрежении увеличивается полезная разность температур между греющим агентом и раствором, что позволяет уменьшить поверхность нагрева аппарата.

 

Применение вакуума даёт возможность использовать в качестве греющего агента, кроме первичного пара, вторичный пар самой выпарной установки (пар, образующийся при выпаривании кипящего раствора), что снижает расход первичного греющего пара.

 

Вместе с тем при применении вакуума удорожается выпарная установка, поскольку требуется дополнительные затраты на устройство для создания вакуума (конденсаторы, ловушки, вакуум-насосы), а также увеличиваются эксплуатационные расходы.

 

Экономия первичного пара (и соответственно топлива) может быть достигнута также в выпарных установках с тепловым насосом. В таких установках вторичных пар на выходе из аппарата сжимается помощью теплового насоса (например, термокомпрессора) до давления, соответствующего температуре первичного пара, после чего он вновь возвращается в аппарат для выпаривания раствора.

 

Выпарные установки в гальванотехнике находят применение исключительно для упаривания воды из ванн улавливания (рис.2) или промывной воды, вытекающей из многоступенчатых промывных ванн (рис.3). Использование выпарных установок в таких схемах позволяет вернуть в технологические ванны дорогостоящие компоненты и уменьшить (или полностью исключить) сброс на очистные сооружения соединений меди, никеля, хрома, цинка и др. тяжёлых металлов, резко сократив при этом затраты на очистку сточных вод.

 

При упаривании промывная вода концентрируется (обычно 1:10), дистиллят возвращается в промывную ванну, а концентрат направляется в технологическую ванну. При этом существует опасность постепенного увеличения концентрации примесей в технологических растворах (продуктов разложения блескообразователей, анодных шламов, продуктов коррозии деталей, упавших на дно ванны, и т.п.).

Схема использования выпарной установки

Рис. 2. Схема использования выпарной установки при ванне улавливания.

 

Схема использования выпарной установки при трёхкаскадной ванне промывки

 

Рис. 3. Схема использования выпарной установки при трёхкаскадной ванне промывки.

 

Наличие таких примесей в электролитах приводит к ухудшению качества покрытий, в частности:

- питтинги или хрупкости осадков (при накоплении органических примесей),

- шероховатости осадков (при наличии механических загрязнений),

- тёмному цвету никелевых осадков (при загрязнении медью, железом, цинком),

- тёмным губчатым кадмиевым и цинковым покрытиям (при наличии свинца, олова, или никеля, железа);

- шелушению осадков (при наличии хрома и др).

 

Для исключения накопления примесей требуется предварительная очистка промывной воды, поступающей на упаривание. С этой целью обычно перед выпарной установкой предусматривается блок аппаратов, состоящий, например, из адсорбционного фильтра для удаления органических веществ и ионообменных фильтров. Кроме того, для подпитки ванн улавливания и многоступенчатых промывных ванн необходимо использовать деминерализованную воду, что позволяет минимизировать примеси, вносимые с водой.

 

Для упаривания промывной воды после операций хромирования, никелирования, меднения и др. предусматриваются локальные выпарные установки производительностью не более 25 л/ч. Выпарные установки могут находиться рядом с промывными ваннами или в отдельном помещении.

 

Широкое применение находят выпарные установки итальянской фирмы "Ekipo", выпускающей большой спектр испарителей с внутренними и выносными теплообменниками, работающих на паре, горячей воде или электроэнергии. Испарители с тепловым насосом - сложное и дорогостоящее оборудование. Например, выпарная установка производительностью 100 л/ч стоит 1-2 млн.руб в зависимости от применяемого материала и конструкции.

 

Вакуум-выпарная пульсационная установка

 

Рис. 4 - Вакуум-выпарная пульсационная установка (ВВПА).

 

Среди отечественных установок следует отметить вакуумные выпарные аппараты ООО "ИРЕА-ПЕНЗМАШ", выпускающего вакуумные выпарные установки (ВВА) и вакуум-выпарные пульсационные установки (ВВПА) для концентрирования жидких пищевых продуктов (молока, соков и др.), экстрактов растительного сырья и растворов фармацевтических и химических производств при низких температурах выпаривания. Производительность ВВА по испарённой воде составляет 60-120 л/ч, ВВПА - 300 л/ч. Температура упариваемого раствора не более 45±5 °С. При использовании в качестве теплоносителя пара, производительность установки увеличивается в 2,5 раза. Фото установки представлено на рисунке 4.

 

Вакуум-выпарная установка компании "Артлайф Техно".

 

Рис. 5. Вакуум-выпарная установка компании "Артлайф Техно".

 

Компания "Артлайф Техно" разрабатывает и изготавливает из зеркальной нержавеющей стали вакуумные выпарные установки для концентрирования растворов минеральных и других солей, а также щелочей.

 

Базовая комплектация (рис.5) включает выпарной аппарат или аппараты, соединенные между собой в многокорпусную установку, кожухотрубчатый конденсатор для конденсации вторичного пара, систему КИПиА для контроля и регулирования параметров и систему паро- и продуктопроводов. В дополнительную комплектацию входят парогенератор электродного типа, конденсатоотводчик блочного типа оригинальной конструкции, ёмкость для исходного раствора, сборники для концентрированного раствора и сборники для конденсата вторичных паров.

 

 

Опыт использования установки очистки сточных вод с вакуумным выпариванием

 

 

Рисунок 6 - Опыт использования установки очистки сточных вод с вакуумным выпариванием

Снижение материалоёмкости и водопотребления в гальваническом производстве позволяет уменьшить его экологическую опасность и повысить экономическую эффективность.

 

Один из путей решения этой проблемы - применение для снижения водопотребления метода выпаривания, позволяющего использовать конденсат в промывных операциях. Этот метод имеет реальное внедрение.

 

На одном из Российских предприятий с годовой производительностью гальванической линии около 10000 м2, на которой производятся никелирование, цинкование с хроматной пассивацией, покрытие сплавом олово-висмут, химическое оксидирование алюминиевых сплавов, сточные воды направляются на установку реагентной очистки, расположенную в подвале.

 

Вакуумная выпарная установка, модель Q - 50.

 

Рис. 7 Вакуумная выпарная установка, модель Q - 50.

 

Пульпа труднорастворимых гидроксидов обезвоживается на вакуумном фильтре и после досушивания отправляется на предприятие, принимающее гальваношламы для утилизации. Осветленная вода подается на вакуумную испарительную установку, общий вид которой представлен на рис. 7, а схема функционирования - на рис. 8.

 

Схема функционирования выпарного аппарата

 

 

Рис. 8 Схема функционирования выпарного аппарата: 1. - компрессор; 2,6. - змеевик; 3. - выпарной аппарат; 4. - вакуум-насос; 5. - эжектор; 7. - бак; 8. - электромагнитный клапан; 9. - очищенные воды; 10. - термоклапан; 11. - раствор солей.

 

Компрессор (1) осуществляет сжатие паров фреона, сопровождающееся повышением их температуры. Проходя по змеевику (2) в выпарном аппарате (3), они нагревают раствор. При определенном вакууме 0,1-0,5 мм рт.ст, создаваемом вакуумным насосом (4) и эжектором (5), вода кипит и испаряется при температуре 40-45 С. Поступая в змеевик (6) и расширяясь, пары фреона охлаждаются и на поверхности змеевика происходит конденсация водяного пара, поступающего из выпарного аппарата (3). Образующийся в баке (7) конденсат подается на гальванический участок в систему промывки. По мере выпаривания раствора идет дозаправка аппарата: открывается электро-магнитный клапан (8) и раствор из внешней емкости поступает в выпарной аппарат (3).

 

Из выпарного аппарата периодически отводится раствор солей щелочных металлов (общее солесодержание 30-35 вес. %), не относящийся к токсичным отходам.

 

Рентабельность эксплуатации вакуумной выпарной установки обеспечивается минимизацией объема сточных вод, которая достигается специально разработанной схемой промывных операций [1], включающей трехступенчатые каскадные ванны и многократное использование одной и той же воды (рис.3).

 

При достижении в последней ступени каскада (6) концентрации, близкой к ПДК на промывку [2], концентратомер подает сигнал на включение вентилей подачи на каскаде (6) и слива на каскаде (2), а также устройств перекачки воды при помощи сжатого воздуха (эрлифтов). Происходит одновременная замена воды во всех ваннах промывки: свежая вода поступает в промывку после покрытия (6), вода из которой поступает в промывку после травления (4), а промывная вода после травления - в каскад промывки после обезжиривания (2). Из этого каскада происходит слив на очистную установку. После этого проток в ваннах промывки отсутствует вплоть до достижения ПДК в последней ступени каскада (6).

 

Система обеспечивает минимально возможный объем водопотребления в промывных операциях и качественную промывку. Автоматическая подача воды исключает ее бесконтрольное потребление.

 

Описанная система очистки сточных вод эксплуатируется на предприятии с октября 2004 года. Внедрение метода вакуумного выпаривания позволило резко снизить водопотребление на гальваническом участке и повысить культуру производства.

 

 

Оцените статью. Всего 1 клик!

(2 оценок, среднее: 5,00 из 5)

Данная статья является интеллектуальной собственностью ООО "НПП Электрохимия". Любое копирование информации возможно только с разрешения владельца сайта с обязательной ссылкой на первоисточник https://zctc.ru/