Кристаллизатор вакуумный с пульсирующим псевдоожиженным слоем Советский патент 1984 года по МПК B01D9/02 

4

э: vj Изобретение относится к химическому машиностроению, а именно к крис таллизаторам вакуумным с пульсирующим псевдоожиженным слоем, применяемым для кристаллизации веществ из растворов. Известен вaкyyм-kpиcтaллизaтop с псевдоожиженным слоем, в котором испаритель установлен внутри герметичного корпуса, снабженного штуцером для вывода вторичного пара, и соединен с указанным корпусом по паровому пространству. При этом в нижней част герметичного корпуса расположена открытая снизу кольцевая камера, снабженная сверху конусной перегородкой и имеющая в своей верхней части штуцер, который попеременно сообщается с двумя источниками газа (воздуха) равного давления, а в зоне псевдоош женного слоя установлено устройство для его турбулизации, которое может быть вьшолнено в виде неподвижно закрепленных на центральной трубе глухих трубчатых элементов, расположенных горизонтально и равномерно запол няющих объем псевдоожиженного слоя, а площадь,кольцевого зазора между корпусом и испарителем больше или равна площади поперечного сечения кольцевой камеры. Благодаря такому конструктивному решению вакуум-кристаллизатор позволяет создать пульсацию псевдоожиженного слоя при одновременном исключении (или существенном ограничении) распространения пульсаций на раствор, находящийся в испарителе, достичь интенсивного перемешивания твердой и жидкой фаз в псевдоожиженном слое. При этом созда ются благоприятные условия для роста кристаллов во всем объеме псевдоожиженного слоя за счет интенсификации в нем тепломассообмена и повьш1ения однородности гранулометрического сос тава кристаллов 13Недостатком известного кристалла является то, что при сравнительно небольшом увеличении гидравлического сопротивления центральной трубы, по мере нарастания кристаллов на ее внутренней поверхности уровень раствора в испарителе поднимается до верхнего торца испарителя, перелива ется в корпус кристаллизатора, цирку ляция кристаллизуемого раствора через псевдоожиженньш слой прекращается, а находящиеся в нем кристаллы ocaж aютcя на дно кристаллизатора. В этих случаях кристаллизатор необходимо останавливать на промывку, что ведет к снижению производительности. Цель изобретения - повышение производительности кристаллизатора за, счет сокращения времени остановок на промывку. , . Поставленная цель достигается тем что кристаллизатор вакуумный с пульсирующим псевдоожиженным слоем, содержаний герметичньш корпус с расположенными в верхней части испарителем, а в нижней - кольцевой камерой, центральную трубу с устройством для турбзлизации псевдоожиженного слоя, насос и трубопроводы подачи смеси маточного и исходного растворов в испаритель, штуцеры ввода исходного раствора и газа вывода суспензии, маточного раствора и вторичного пара, снабжен устройством для отвода пересыщенного раствора из испарителя,расположенным Bbmie штуцера вывода маточного раствора, и дополнительным насосом, вход которого соединен с устройством для отвода пересьш1енного раствора, а выход - с верхней частью центральной трубы. Кроме того, устройство для отвода nepecbmteHHoro раствора выполнено в виде центральной конической воронки с боковым штуцером. На чертеже изображено предлагаемое устройство. Кристаллизатор включает герметичный корпус 1, верхняя часть которого является испарителем, открытую снизу кольцевую камеру 2, центральную трубу 3 с устройством 4 для турбулизации псевдоожиженного слоя, насос 5 и трубопроводы 6 для всаса маточного раствора и подачи смеси маточного и исходного растворов 7 в испарительную зону кристаллизатора, устройство 8 для отвода пересыщенного раствора из испарителя, выполненное в виде центральной конической воронки, имеющей боковой штуцер, дополнительный насос 9, вход которого трубопроводом 10 соединен с устройством для отвода пересьш енного раствора из испарителя, а выход - трубопроводом 11 с верхним концом центральной трубы 3, переливной фонарь 12 для отвода избыточного количества осветленного маточного раствора, штуцеры 13-18 для ввода исходного раствора, для

вывода суспе-нзии, для вывода маточного раствора, для ввода смеси маточного и исходного растворов в испаритель кристаллизатора, для вывода вторичного пара, для соединения кристаллизатора с источниками газа (воздуха) разного давления соответственно, создающими пульсации псеедоожиженного слоя. Переливной фонарь- 12 снабжен штуцером 19 для соединения его с трубопроводами 20 отвода вторичного пара и штуцером 21 для отвода осветленного маточного раствора из кристаллизатора.

Кристаллизатор работает следующим образом.

Исходный раствор через штуцер 13 подают в наружный циркуляционный контур, где с помощью насоса 5 смешивают в определенном соотношении с маточным раствором. Полученную смесь, имеющую более высокую температуру и концентрацию по сравнению с маточным раствором, подайт через штуцер 16 в испаритель кристаллизатора, где она охлаждается на 0,2-4°С за счет адиабатического испарения под вакуумом частиц растворителя, а маточный раствор переходит в пересьщ5енное состояние, что обусловливает процесс кристаллиза1щи. Полученньй перенасыщенный раствор с помощью дополнительного насоса 9 через устройство для его отвода и трубопроводы 10 и 11 подается на вход верхнего конца центральной трубы 3. Далее по центральной трубе пересыщенньш. раствор поступает в нижнюю часть корпуса. Двигаясь вверх, пересьщ;енный раствор псевдоожижает находящиеся там кристаллы и отдает им свое пересьш5ение. Псевдоожиженному слою сообщают возвратно-поступательное движение вдоль вертикальной оси (пульсации), при котором он двигаясь относительно неподвижно закрепленных на центральной трубе глухих трубчатых элементов А, расположенных горизонтально и равномерно заполняющих весь объем псевдоожиженного слоя, турбулизуется. При этом пульсирующий резким движения

псевдоожиженного слоя достигается за счет периодической подачи газа (воздуха) разного давления в верхнюю часть кольцевой камеры через штуцер

13. В процессе работы кристаллизатора кристаллы и часть маточного раствора непрерывно отводятся через штуцер 18, а избыток осветленного раствора - через переливной фонарь 12 и

штуцер 21. Образуюпрйся в испарителе при вакуумном охлаждении раствора вторичный пар выводится из кристаллизатора через штуцер 17 в конденсационно-вакуумную систему.

Благодаря тому, что кристаллизатор снабжен дополнительным насосом и устройством для отвода пересьш;енного раствора из испарительной зоны, расположенным вьше штуцера вывода

маточного раствора, подаваемого на смешение с исходным раствором, выход дополнительного насоса соединен с устройством для отвода пересыщенного растчора из испарительной зоны, а

выход - с верхним концом центральной трубы, достигается повьшение производительности кристаллизатора за счет сокращения времени остановок его на промывку, так как исключается возможность повьшения уровня раствора в верхней части корпуса кристаллизатора, которая в данном случае является сепарационным пространством вторичного пара, и нарушение циркуляции

кристаллизуемого раствора через псевдоожиженный слой при увеличении гидравлического сопротивления центральной трубы до величины, равной напору циркуляционного насоса.

Выполнение устройства для отвода пересьш1енного раствора из испарительной зоны в виде центральной конической воронки, снабженной боковым штуцс-ром, обеспечивает полный отвод пересыщенного раствора из испарителя зоны кристаллизатора в нижнюю часть его корпуса. Таким образом достигаются наиболее благоприятные условия

проведе {Ия процесса в кристаллизаторе.

17

1. КРИСТАЛЛИЗАТОР ВАКУУМНЬЙ С ПУЛЬСИРУМЦИМ ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ, включающий герметичный корпус с расположенными в верхней части не-парителем, а в нижней - кольцевой камерой центральную трубу с устройством для турбулизации псевдоожиженного слоя,, насос и трубопроводы подачи смеси маточного и исходного растворов в испаритель, штуцеры ввода исходного раствора и газа и вывода суспензии, маточного раствора и вторичного пара, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности за счет сокращения времени остановок на промывку, он снабжен устройством для отвода пересьшченного раствора из испарителя, расположенным выше штуцера вывода маточного раствора, и дополнительным насосом, вход которого соединен с устройством для отвода пересыщенного раствора, а выход - с верхней частью центральной трубы. § 2. Кристаллизатор по п.1, от личающийся тем, что уст(Л ройство для отвода пересьш1енного раствора выполнено в виде центральной конической воронки с боковым штуцером.

П