КРИСТАЛЛИЗАТОР Российский патент 1996 года по МПК B01D9/02 

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процесса кристаллизации в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности и может быть использовано, в частности, в процессе производства пластичных смазок.

Широко известны кристаллизаторы с очищаемой теплопередающей поверхностью. Так, известен кристаллизатор непрерывного действия секционного типа, состоящий из собранных в пакет теплообменных секций с охлаждающими рубашками, в каждой из которых размещены скребково-рамные звездообразные мешалки [1]
В известном кристаллизаторе при обработке высоковязких жидкостей не обеспечивается необходимая интенсивность перемешивания, не достигается однородность распределения компонентов в получаемом продукте, а также невозможно обеспечить требуемые показатели качества продукта (связанные, например, с размером кристаллов) без значительного снижения производительности аппарата.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является кристаллизатор с охлаждающими дисками [2] Этот кристаллизатор представляет собой набор соединенных в блок пустотелых дисков, каждый из которых снабжен штуцерами для подвода и отвода теплоносителя и имеет переточные отверстия для перетекания кристаллизующейся смеси. В междисковых камерах расположены скребково-лопастные перемешивающие устройства, выполненные в виде установленных на приводном валу попарно лопастей так, что одна лопасть с помощью установленного на ней скребка очищает нижнюю поверхность диска, а другая верхнюю поверхность смежного с ним диска. Для ввода и вывода обрабатываемого продукта предусмотрены штуцера, расположенные в верхнем и нижнем основаниях.

В описанном выше кристаллизаторе более эффективно используется поверхность теплообмена междисковых камер, однако при применении его в процессах кристаллизации высоковязких расплавов также не достигается необходимая интенсивность процесса кристаллизации, что не позволяет достигнуть высокой производительности аппарата в непрерывных процессах.

Настоящее изобретение решает задачу создания аппарата непрерывного действия, эффективного для проведения процесса кристаллизации высоковязких растворов или расплавов с получением продукта, в котором кристаллизующийся компонент равномерно распределен в дисперсионной среде. Так, в производстве пластичных смазок на стадии охлаждения мыло-масляной дисперсии происходит формирование кристаллической структуры мыла в дисперсионной среде и свойства полученного продукта во многом определяет качество полученной на его основе готовой смазки.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемым кристаллизатором, в котором обеспечивается значительная интенсификация процессов перемешивания и теплообмена, что позволяет и в случае осуществления процесса кристаллизации в высоковязких средах получать продукты с заданными свойствами при высокой производительности аппарата.

Предлагаемый кристаллизатор, включающий набор соединенных в блок пустотелых дисков, каждый из которых снабжен штуцерами для подвода и отвода теплоносителя и переточными отверстиями, перемешивающее устройство, выполненное в виде установленных на приводном валу и расположенных в междисковых камерах лопастей со скребками, верхнее и нижнее основания, снабженные штуцерами для ввода и вывода обрабатываемого продукта, отличается тем, что в междисковых камерах установлены клапаны, связанные с валом и перекрывающие при вращении переточные отверстия дисков, а лопасти перемешивающего устройства со стороны, противоположной скребку, снабжены гребенчатыми рассекателями.

Клапаны могут быть установлены на лопастях и подпружинены к поверхности дисков, с переточными отверстиями которых они взаимодействуют.

Скребки также целесообразно подпружинить к поверхности очищаемых дисков.

Гребенчатые рассекатели могут быть выполнены съемными, что дает возможность устанавливать в каждой камере гребни с зубьями различной формы: цилиндрической, призматической и др.

Междисковые камеры могут быть снабжены штуцерами для ввода различных добавок, которые в некоторых случаях необходимо вводить по ходу процесса кристаллизации или в конце его, например для ввода присадок при производстве пластичных смазок.

Предлагаемое выполнение перемешивающего устройства позволяет формировать турбулентные вихри в кристаллизующейся смеси между дисками, а попеременным закрытием и открытием переточных отверстий генерировать пульсации давления в потоке обрабатываемого продукта. Оба этих фактора интенсифицируют перемешивание и теплоперенос, что позволяет увеличить скорость кристаллизации и обеспечить равномерное распределение кристаллизирующегося компонента в жидкости с достижением необходимой производительности аппарата.

Таким образом, решается поставленная задача. Так, при проведении процесса кристаллизации мыло-масляной дисперсии (высоковязкий расплав мыла в масле) в производстве пластичных смазок с использованием предлагаемого аппарата достигается равномерное распределение кристаллов мыла в дисперсионной среде и формирование структурного каркаса получаемой пластичной смазки.

На чертеже изображен предлагаемый кристаллизатор, разрез.

Кристаллизатор включает набор пустотелых дисков 1, соединенных фланцевыми соединениями 2. Диски снабжены штуцерами 3 для подачи и штуцерами 4 для отвода хладагента и имеют переточные отверстия 5 для перетока кристаллизирующейся смеси внутри аппарата. Через центр проходит вал 6 с приводом 7.

В междисковых камерах попарно расположены, установленные на валу 6 лопасти 8 перемешивающего устройства со скребками 9. Лопасти в паре смещены вдоль оси вала так, что скребок одной из них очищает нижнюю, а другой верхнюю стенку смежных дисков. Скребки подпружинены к очищаемой поверхности пружинами 10.

На каждой из лопастей со стороны, противоположной скребку, установлен гребенчатый рассекатель 11. В междисковых камерах расположены установленные на лопастях 8 (кроме самой верхней и самой нижней пары) тарельчатые клапаны 12, взаимодействующие с переточными отверстиями 5 дисков 1 и подпружиненные к поверхности соответствующего диска пружинами 13.

Кристаллизатор имеет верхнее основание 14 со штуцером 15 для ввода обрабатываемой жидкости и нижнее основание 16 со штуцером 17 для вывода полученного продукта.

Для ввода добавок в междисковых камерах предусмотрены штуцера 18.

Кристаллизатор работает следующим образом.

Исходная кристаллизующаяся смесь поступает через штуцер 15 и проходит последовательно сверху вниз междисковые камеры, перетекая через отверстия 5 в дисках 1. Хладоноситель, температура и расход которого регулируются, поступает в диски через штуцера 3, охлаждает обрабатываемый продукт в междисковых камерах и отводится через штуцера 4. Лопасти 8 перемешивающего устройства при вращении вала перемешивают, а гребенчатые рассекатели 11 создают дополнительную турбулизацию потока кристаллизации смеси. Установленные на лопастях скребки 9 очищают поверхность соответствующих дисков от кристаллизующегося продукта, который подхватывается лопастями и смешивается с остальной массой продукта в междисковой камере.

Тарельчатые клапаны 12, установленные на лопастях со стороны, противоположной скребку, взаимодействуют с поверхностью смежных дисков, попеременно перекрывая переточные отверстия 5 и создавая тем самым пульсации давления в потоке обрабатываемого продукта.

Регулируя скорость прохождения жидкости сверху вниз последовательно через междисковые камеры и скорость подачи хладоносителя в диски 1, проводят процесс кристаллизации, обеспечивая образование кристаллов заданных размеров и равномерное распределение их в остальной массе с получением на выходе однородного продукта, который отводится через штуцер 17 в нижнем основании 16.

Изобретение относится к аппаратам для кристаллизации в химической, нефтехимической, пищевой промышленности и может быть использовано в производстве пластичных смазок. Сущность изобретения: кристаллизатор содержит набор соединенных в блок пустотелых охлаждающих дисков со штуцерами для подвода и отвода теплоносителя и переточными отверстиями, перемешивающее устройство в виде установленных на приводном валу лопастей со скребками, для интенсификации процессов перемешивания и теплообмена в междисковых камерах имеются связанные с валом клапаны, перекрывающие при вращении переточные отверстия, а лопасти снабжены гребенчатыми рассекателями. Клапаны и скрепки могут быть подпружинены к поверхности дисков, а гребенчатые рассекатели выполнены съемными. 4 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Кристаллизатор, включающий набор соединенных в блок пустотелых дисков, каждый из которых снабжен штуцерами для подвода и отвода теплоносителя и переточными отверстиями, перемешивающее устройство, выполненное в виде установленных на приводном валу и расположенных в междисковых камерах лопастей со скребками, нижнее и верхнее основания, снабженные штуцерами для ввода и вывода обрабатываемого продукта, отличающийся тем, что в междисковых камерах установлены клапаны, связанные с валом и перекрывающие при вращении переточные отверстия дисков, а лопасти перемешивающего устройства со стороны, противоположной скребку, снабжены гребенчатыми рассекателями. 2. Кристаллизатор по п.1, отличающийся тем, что клапаны установлены на лопастях и подпружинены к поверхности дисков. 3. Кристаллизатор по п.1, отличающийся тем, что гребенчатые рассекатели выполнены съемными. 4. Кристаллизатор по п.1, отличающийся тем, что скребки подпружинены к поверхности дисков. 5. Кристаллизатор по п.1, отличающийся тем, что междисковые камеры снабжены штуцерами для ввода добавок.