Пульсационный кристаллизатор Советский патент 1984 года по МПК B01D9/02 

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процесса кристаллизации и может найти применение в коксохимической, химической и других отраслях промышленности. Известен аппарат для кристаллизации, включающий корпус, патрубки для подачи сжатого газа, установленные на крышке, а также вертикгшьную перегородку с каплевидным .обтекателем Однако наличие пневматической пульсационной системы, а также вывод про кционных кристаллов в виде суспензии непосредственно из рабочего объема кристаллизатора затрудняют его зк- сплуатацию в непрерывном стационарном режиме, что снижает его производитель ность и качество продукта 1. Наиболее близким к предлагаемому является пульсационный кристаллизатор включающий секционированный корпус с горизонтальным полуцилиндром в верхней части и установленным соосно.с ним валом с радиальной перегородкой, трубчатое охлаждающее устройство с коллектором для ввода и вывода хладоносителя и вертикальную перегородку с каплевидным обтекйтелем, приспособление для ввода раствора с коллекторной камерой, приспособление для вывода раствора, устройство для выаода кристаллов, содержащее горизон тальные полуцилиндры и коллекторы с патрубками. При возвратно-поступательном вращении вала радиальная пе15егородка пе ремещается внутри горизонтального по луцилинДра, что приводит к устойчиво му колебательному движению раствора и кристаллов в межтрубном пространстве охлаждающего устройства кристаллизато ра, Вывод продукционных кристаллов с помощью вертикального канала с полуцилиндрами, установленного в централ ной части днища кристаллизатора, обес печивает стационарный гидродинамический режим в зоне охлаждения и поз валяет автоматизировать процесс выгрузки 12, Однако в известном кристаллизаторе конструкция нижней част|Г, включающей .коллекторные трубы для ввода исходно го раствора и вертикальный канал пря моугольного сечения с полуцилиндрг ми большего и меньшего радиуса, сложна изготовлении, поскольку трудно выдер жать одинаковые боковые зазоры между коллекторными камерами и наклонными стенками днища. Следовательно, такая конструкция приспособления для ввода исходного раствора не может обеспечить равномерное по поперечному сече нию аппарата распределение кристал-. лизуемого раствора. Имеет место неравномерный по сечению вывод раствора через верхний патрубрк, В аппарате отсутствует воз можность регулирования величины пото ка хладоносителя на входе и выходе в горизонтальном ряду теплообменных трубок, а также происходит большой теплосъем вблизи трубных решеток, . В результате по трубам, расположенным ближе, к центру, будет проходить больше хладоносителя, чем на периферийных участках, что приведет к неравномерной тепловой нагрузке охлаждающего устройства. С другой стороны, наличие значительного теплосъема вблизи трубных решеток, где имеют место застойные зоны и неблагоприятная для кристаллизации гидродинамика потока раствора, приведет к появлению инкрустации стенок аппарата. Совокупность изложенных недостатков приводит к снижению производительности аппарата и ухудшению качества продукта, Цель изобретения - улучшение качества продукта по фракционному составу и повышение производительности. Поставленная цель достигается тем, что в пульсационном кристаллизаторе, включающем секционированный корпус с горизонтальным полуцилиндром в верхней части и установленным соосно с ним валом с радиальной перегородкой, трубчатое охлаждающее устройство с коллекторами для. ввода и вывода хладоносителя, вертикальную перегородку с обтекателем, приспособление для ввода раствора с коллекторной камерой, устройство для вывода кристаллов, содержащее полуцилиндры и коллекторы с патрубками, приспособление для ввода раствора снабжено соединенными с корпусом двумя перевернутыми желобами, выполненными с отверстиями в нижней части и пластинами, соединенными с желобами и установленными на расстоянии друг от друга, при этом коллекторная камера установлен.а под желобами, а полуцилиндры размещены между пластинами. Приспособление для вывода раствора выполнено в виде трубы со щелевым вырезом, размещенной вдоль образующей горизонтального полуцилиндра. Концы теплообменных труб и трубные решетки выполнены с теплоизоляционным покрытием, а коллекторы для ввода и вывода хладоносителя снабжены распределительными пластинами. Указанные конструктивные отличия позволяют при больших габаритах аппарата равномерно по поперечному сечению распределять подачу пит.ающего и вывод маточного растворов,Плотный слой кристаллов в центральной части днища аппарата с боков и снизу омывается исходным подогретым раствором, что предотвращает сокристаллиза цию частиц и забивку разгрузочного устройства,Кроме того, возможно быст-рое и полное опорожнение аппарата, , Исключается также возможность локальных переохлаждений кристаллизуемого раствора, приводимых к интенсивному зародышеобразованию и инкрустации ох лаждаювдах поверхностей, особенно вблизи трубных решеток. На фиг. 1 приведена схема пульсационного кристаллизатора, вид спереди с разрезом и вырезами; на фиг. 2 то же, вид слева. Пульсационный кристаллизатор состоит из секционированного корпуса. Центральная секция 1 корпуса представляет собой трубчатое охлаждающее устройство, включающее теплообменные трубы 2, трубные решетки 3, коллекторы для входа 4 и выхода 5 хладагента с распределительными пластинами 6 с изменяющимся проходным сечением, а также переточные коллекторы 7 и патрубки для ввода 8,9 и вывода 10, 11 хладоносителя. Концы теп лообменных труб 2 и трубные решетки 3 со стороны ввода хлгщоносителя име 1от теплоизоляционное покрытие 12. В нижней секции 13 корпуса размещены два перевернутых желоба 14, вер тикальные торцы которых жестко связа ны со стенками секции 13 и пластинами 15. Желоба 14 установлены на перфорированные участки днища 16 и имеют отверстия 17. К днищу 16 крепится горизонтальная коллекторная ка мера 18 с наклонным патрубком 19 и вертиксшьный патрубок 20, который пе ресекает камеру 18. Между пластинами 15 установлены полуцилиндры 21, концы которых закреплены в соответствую щих вырезах наклонных стенок 22 корпуса. С внешней стороны стенок 22 напротив вырезов размещены коллекторы 23 и 24 с патрубками 25 и 26, а к патрубку 26 присоединен патрубок 27. Верхняя секция 28 корпуса кристал лизатора снабжена радиальной перегородкой 29, закрепленной на валу 30, установленном по оси горизонтального полуцилиндра 31 с помощью подшипников 32 и кронштейнов 33. По верхней образующей полуцилиндра (31 установлена труба 34 со штуцером 35. Труба 34 сообщается с внутренним пространством кристаллизатора через щелевой вырез 36. Верхнюю и среднюю секции корпуса кристаллизатора по оси пересекает вертикальная перегородка 37, которая в нижней части заканчивается каплевидным обтекателем 38. В верхней секции корпуса имеется байпасный трубопровод 39 с задвижкой 40, а в нижней - патрубок 41. Наличие перевернутых желобов 14 с отверстиями 17, установленных на перфорированные участки днища 16, а также пластин 15, горизонтальной коллекторной камеры 18, наклонного 19 .и вертикального 20 патрубков и трубы 34 со щелевым вырезом 36 и штуцером 35 обеспечивают эффективное распределение кристаллизуемого раствора по всему сечению аппарата и надежную, бесперебойную работу узла выгрузки продукционных кристаллов. Установка подщшпников 32 с помощью кронштейнов 33 вне корпуса аппарата исключает коррозионное воздействие на них агрессивных сред и позволяет осуществлять качественную герметизацию рабочего объема кристаллизатора, что обеспечит длительную работоспособность механического пульсатора. Установка распределительных пластин 6 в коллекторах для ввода и вьтода 5 хладоносителя, а также теплоизоляционное покрытие 12 концов теплообменных труб и трубных решеток со стороны ввода хладоносителя позволит избежать локальных переохлаждений кристаллизуемого раствора,благодаря чему предотвращается или снижается вероятность спонтанной кристаллизации и инкрустации теплообменной поверхности Пульсационный кристаллизатор работает следующим образом. Приводимый в движение вал 30 колеблет радиальную перегородку 29, которая создает пульсацию раствора в аппарате. В пусковой период по патрубку 19 подается суспензия с целью создания Б межтрубном пространстве охлаждающего устройства пульсирующего слоя кристаллов заданной порозности и заполнения кристаллами объема, ограниченного пластинами 15. После этого в патрубок 19 подаиот подогретый насыщенный раствор (без кристгшлов), а в патрубок 8 - охлаждающую воду. Исходный раствор, поступая в коллекторную камеру 18 по штуцеру 19, обогревает центральную часть днища 16 и делится на два равных потока. Каждый из потоков через отверстия в днище 16 поступает под желоба 14, где обогревает пластины 15, еще раз перераспределяется с помощью отверстий 17 и входит в слой кристаллов, препятствуя его осаждению. Перемещаясь снизу вверх в пульсирующем режи- ме, раствор охлаждается поверхностью труб 2 с одновременным снятием пересыщения поверхностью кристаллов и покидает аппарат через щелевой вырез 36. С помощью патрубков 35, 8 и трубы 42 маточный раствор направляется в нижнюю секцию охлаждающего устройства в качестве хладоносителя, где он.подогревается и уже ненасыщенным выводится через патрубок 11. В процессе кристаллизации по мере накопления массы кристаллов в объеме аппарата и, следовательно, увеличения сопротивления слоя, замеряемого через патрубок 41, по патрубку 25 подают раствор, который,проходя под полуцилиндрами 21, увлекает кристаллы и вьгаодится в виде продуктовой суспензии по патрубку 26. При этом уплотненный слой частиц между пласти нами 15 перемещается вниз, а новые порции наиболее крупных кристаллов непрерывно осг ждаются, заполняя указанное пространство до верхней кромки пластин 15. Выгрузка кристгишов прекратится, если это же количество раствора подавать по патрубку 27. От крытием задвижки 43 аппарат может быть полностью опорожнен через патру бок 20. Охлаждающая вода поступает по патрубку 8 в коллекторную камеру 4. Здесь благодаря распределительным пластинам 6 с отверстиями поток воды более равномерно распределяется по трубам 2. Аналогичное происходит на выходе воды из охлаждающего устро ства. TctK как вблизи трубных решеток 3 имеет место ламинарный режим течения и снижается эффективность снятия пересыщения поверхностью кристаллов, то при значительных разностях температур тепло- и хладонбсителей указанная зона является наиболее подверженной инкрустации. Однако в результате наличия теплоизоляционного покрытия 12 на -данных участках поверхности значительно снижается интен.сивнрсть охлаждения раствора. Вследствие установки подшипников 32 на кронштейне 33 увеличивается их срок службы, улучшается обслуживание как подшипников, так и уплотнений 44, а также облегчается центровка вала 30 относительно горизон{гального полуцилиндра 31. j Пуск механического пульсатора при заполненном аппарате может быть облегчен открытием задвижки 40 на байпасном трубопроводе 39. Предлагаемый кристаллизатор позволяет получать крупнокристаллический продукт узкого фракционного состава, повышать как удельную производительность, так и единичную мощность (по выпускаемой продукции) аппаратуры данного типа за счет увеличения габаритов, а также обеспечивает надежность и бесперебойность работы при длительной эксплуатации. 29 Jf JO 37 0

1. ПУЛЬСАЦИОННЫЙ КРИСТАЛЛИЗАТОР, включающий секционированный корпус с горизонтальным полуцилйндром в верхней части и установленным соосно с ним валом с радиальной перегородкой, трубчатое охлаждающее устройство с коллек горами для ввода и вывода хладоносителя, вертикальную перегородку с каплевидным обтекателем,приспособление для вводараствора с коллекторной камерой, приспособление для вывода раствора, устройство для , вывода кристаллов, содержащее полуцилиндры и коллекторы с патрубками, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества продукта по фракционному составу и повышения производителы сти, приспособление для ввода раствора снабжено соединенными с корпусом двумя перевернутыми желобами, выполненными с отверстиями в нижней части и пластинами, соединенными с желобами и установленными на расстоянии друг от друга,при этом кол лекторная камера установлена под же лобами, а полуцилиндры размещены между пластинами. 2.Кристаллизатор по п. 1, о т л и чающийся тем, что, приспособление для вывода раствора вьтолнено в ( виде трубы со щелевым вырезом,разме- (Л щенной вдоль образующей горизонтального полуцилиндра. 3,Кристаллизатор по пп. 1 и 2 , ртли ч ающийс я тем, что кон цы теплообменных труб и трубные решетки выполнены с теплоизоляционным покрытием со стороны ввода хладоносителя, а коллекторы для ввода и вывода хладоносителя снабжены распределисо сд тельными пластинами. QD D д

35 Z .42

Г8

76