КРИСТАЛЛИЗАТОР Российский патент 1995 года по МПК B01D9/02 

Изобретение относится к области химического машиностроения, а именно, к кристаллизаторам, которые могут быть использованы для кристаллизации органических и неорганических веществ, обладающих положительным температурным коэффициентом растворимости.

Известен кристаллизатор, представляющий собой вращающийся наклонный барабан с охлаждающей рубашкой. Барабан снабжен бандажами и установлен на вращающихся роликовых опорах. Кристаллизующийся раствор и хладагент подаются в кристаллизатор противотоком. В процессе вращения барабана кристаллизующаяся жидкость в виде пленки перемешивается и охлаждается, при этом из раствора выпадают кристаллы, которые движутся внутри барабана в сторону выгрузки [1]
Конструкция барабанного кристаллизатора является громоздкой, а процесс кристаллизации в известном кристаллизаторе осуществляется неэффективно, что обусловлено низкой степенью заполнения аппарата кристаллизующимся раствором, а также сложностью подвода охлаждающей жидкости к вращающемуся корпусу барабана.

Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому является кристаллизатор, представляющий собой неподвижный горизонтальный корытообразный корпус с патрубками для подачи исходного раствора и вывода продукционной суспензии, теплообменную поверхность и перемешивающее устройство, установленное по всей длине корпуса. Перемешивающее устройство представляет собой ленточную или шнековую мешалку цилиндрической формы, которая может совершать вращательное движение. В процессе вращения перемешивающего устройства кристаллизующаяся жидкость перемешивается, охлаждается и из нее выпадают кристаллы, которые движутся внутри кристаллизатора в сторону выгрузки [2]
В данном кристаллизаторе режимы перемешивания и охлаждения кристаллизующейся жидкости являются несовершенными и обуславливают малую интенсивность процесса и низкое качество образующихся кристаллов. Это объясняется тем, что при вращательном движении перемешивающего устройства интенсивность перемешивания кристаллизующейся жидкости резко уменьшается по мере удаления от внутренних стенок аппарата к оси вращения. В результате этого степень перемещения жидкости также меняется, что обуславливает образование кристаллических осадков с неоднородным гранулометрическим составом и повышенным содержанием мелких фракций. С целью частичной компенсации этого недостатка требуется уменьшение скорости охлаждения, что вызывает уменьшение интенсивности работы кристаллизатора.

Технической задачей изобретения является улучшение условий перемешивания и охлаждения раствора.

Предлагаемый кристаллизатор включает горизонтальный корпус с патрубками для подачи исходного раствора и вывода продукционной суспензии, теплообменную поверхность и перемешивающее устройство, установленное по всей длине корпуса, и отличается тем, что корпус кристаллизатора выполнен прямоугольным, теплообменные поверхности в виде прямых теплообменных труб размещены в нижней части корпуса в коридорном порядке продольными рядами, при этом межтрубное пространство секционировано поперечными вертикальными перегородками, снабженными регулируемыми боковыми отверстиями, расположенными в противоположных сторонах смежных перегородок, а перемешивающее устройство выполнено в виде набора гребенок, закрепленных на горизонтальных тягах и установленных между перегородками с возможностью возвратно-поступательного движения в горизонтальной плоскости вдоль рядов труб.

Гребенки перемешивающего устройства выполнены с соотношением ширины зубьев к ширине щелей, равным 1,0-1,5, и установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения с амплитудой, равной 60-80% длины секции.

Заявляемая конструкция позволяет интенсифицировать процесс кристаллизации и повысить качество образующихся кристаллов за счет улучшения равномерности перемешивания и охлаждения кристаллизующейся жидкости.

На фиг. 1 изображен общий вид кристаллизатора; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.1.

Кристаллизатор содержи горизонтальный прямоугольный корпус 1, в нижней части которого в коридорном порядке расположены горизонтальные ряды прямых теплообменных труб 2, закрепленных в трубных решетках 3. В межтрубном пространстве установлены поперечные вертикальные секционирующие перегородки 4, снабженные регулируемыми боковыми отверстиями 5, расположенными в противоположных сторонах смежных перегородок 4.

В каждой секции расположены перемешивающие гребенки 6. Все гребенки 6 собраны посредством горизонтальных тяг 7 в одно перемешивающее устройство, которое подвешено на подшипниковых опорах 8 и 9 с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в горизонтальной плоскости вдоль рядов труб 2. Привод перемешивающего устройства осуществляется при помощи кривошипно-шатунного механизма 10. Кристаллизатор имеет также коллекторы 11 и 12 для подачи и вывода охлаждающей жидкости, штуцера 13 и 14 для подачи исходного кристаллизующегося раствора и вывода продукционной суспензии.

Кристаллизатор работает следующим образом. Включают в работу кривошипно-шатунный механизм 10, который приводит в возвратно-поступательное движение подвешенные на подшипниковых опорах 8 и 9 тяги 7 с закрепленными на них перемешивающими гребенками 6. Корпус 1 заполняют через штуцер 13 исходным кристаллизующимся раствором, далее через коллектор 11 подают охлаждающую жидкость, которая проходит параллельным потоком через теплообменные трубы 2 и удаляется через коллектор 12. Кристаллизующийся раствор равномерно перемешивается в межтрубном пространстве, последовательно перетекает через регулируемые боковые отверстия 5, расположенные в противоположных сторонах смежных перегородок 4 из одной секции в другую противотоком охлаждающей жидкости. При этом раствор равномерно охлаждается до заданной температуры с кристаллизацией растворенного вещества и непрерывно выгружается через штуцер 14.

Благодаря возвратно-поступательному характеру движения перемешивающих гребенок 6 между секционирующими перегородками 4 с амплитудой, равной 60-80% длины секции, достигается высокая степень однородности перемешивания даже при малых (0,1-0,2 м/с) скоростях движения гребенок.

Этой же цели служит принятое соотношение ширины зубьев гребенки к ширине щелей в пределах 1,0-1,5.

Расположение регулируемых отверстий 5 в противоположных боковых сторонах смежных перегородок позволяет осуществить движение кристаллизующейся жидкости из одной секции в другую вдоль корпуса 1 по синусоидальной кривой линии, что обеспечивает также наилучшие условия охлаждения раствора и роста кристаллов.

Кроме того, возвратно-поступательный характер перемешивания обеспечивает возможность возврата определенного количества затравочных кристаллов продукта в зону зародышеобразования. Количество затравки, необходимое для создания благоприятных условий роста кристаллов, можно легко регулировать посредством изменения величины переточных отверстий 5.

Изобретение относится к области химического машиностроения, а именно, к кристаллизаторам, которые могут быть использованы для кристаллизации органических и неорганических веществ, обладающих положительным температурным коэффициентом растворимости.Кристаллизатор представляет собой горизонтальный прямоугольный корпус с патрубками для подачи исходного раствора и вывода продукционной суспензии, теплообменную поверхность в виде прямых теплообменных труб, размещенных в нижней части корпуса в коридорном порядке продольными рядами. При этом межтрубное пространство секционировано поперечными вертикальными перегородками, снабженными регулируемыми боковыми отверстиями, расположенными в противоположных сторонах смежных перегородок. Перемешивающее устройство выполнено в виде набора гребенок, закрепленных на горизонтальных тягах и установленных между перегородками с возможностью возвратно-поступательного движения в горизонтальной плоскости вдоль рядов труб. Гребенки выполнены с соотношением ширины зубьев к ширине щелей, равным 1,0-1,5, и установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения с амплитудой, равной 60-80% длины секции. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. КРИСТАЛЛИЗАТОР, включающий горизонтальный корпус с патрубками для подачи исходного раствора и вывода продукционной суспензии, теплообменную поверхность и перемешивающее устройство, установленное по всей длине корпуса, отличающийся тем, что корпус кристаллизатора выполнен прямоугольным, теплообменные поверхности в виде прямых теплообменных труб размещены в нижней части корпуса в коридорном порядке продольными рядами, при этом межтрубное пространство секционировано поперечными вертикальными перегородками с регулируемыми боковыми отверстиями, расположенными в противоположных сторонах смежных перегородок, а перемешивающее устройство выполнено в виде набора гребенок, закрепленных на горизонтальных тягах и установленных между перегородками с возможностью возвратно-поступательного движения и в горизонтальной плоскости вдоль рядов труб. 2. Кристаллизатор по п.1, отличающийся тем, что гребенки перемешивающего устройства выполнены с отношением ширины зубьев к ширине щелей 1,0 1,5 и установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения с амплитудой, равной 60 80% длины секции.