Вакуум-кристаллизатор Советский патент 1984 года по МПК B01D9/02 

ю

4 СО СО Од

Изобретение относится к.химической и пищевой промьшшенности Я может быть использовано дпя получения кристаллических веществ из пенящихся, инкрустирующих поверхность испарителя, а также токсичных растворов.

По основному авт.св. № 990252 известен вакуум-кристаллизатор, содержащий испаритель со свободно посаженным на питающую трубу сегнеровым колесом, валом и перфорированным диском с пластинами-гребками, кристаллораститель и иасос, соединенные между собой нагне ательиой, питающей, сливной и всасывающей трубами

СП.

Недостатком известного вакуумкристаллизатора является малоэффективное использование энергии, сообщаемой жидкости насосом. Гидравлическая энергия жидкости, вводимая в распределительную головку сегнерова колеса, расходуется на вращение перфорированного диска с пластинамигребками в растворе (45%), сегнерова колеса в паровой фазе (Х20% ), на преодоление гидравлических сопротивлений каналов гидропривода и форсу|нок. Оставшаяся часть вводимой энергии представляет кинетическую энергию струй жидкости, вытекающих из форсунок. Это часть энергии (хЗО%) $)асходуется в основном на удар о внутреннюю поверхность корпуса, что предотвращает инкрустирование стенок аппарата по окружности в месте удара струи, а также на распыл раствора и струйное разрушение пены. Такое использование кинетической энергии струй недостаточно эффективно для процесса кристаллизации и предотвращения инкрустирования стенок аппарата. ,1.

Цель изобретения - интенсификация процесса массообмена, увеличение удельной производительности аппарата и размеров кристаллов, улучшение однородности и гранулометрического состава кристаллов путем наложения пульсаций на взаимодействующие фазы, дополнительного диспергирования, перемешивания раствора и предотвращение инкрустирования стенок.

Поставленная цель достигается тем что в устройстве испаритель снабжен свободно размещенным на валу дополнительным диском с отверстиями, соосНыми с отверстиями в перфорированном диске, и закрепленными на нем нижними концами упругими пластинами, верхние свободные концы которых расположены равномерно по окружности в зазоре между форсункамисегнерова колеса и стенками испарителя.

На фиг.1 схематично показано предлагаемое устройство, разрез, на фиг,2 - разрез А-А на фиг.1.

Кристаллизатор состоит из вакуумиспарителя 1, содержащего подводящую трубу 2, на которой свободно установлено сегнерово колесо 3 с форсунками 4 и валом 5, на нижнем кон- це которого закреплен перфорированный диск. 6 с пластинами-гребками 7 и свободно относительно вала размещен дополнительный диск 8 с упругими пластинами 9, сливной трубы 10, кристаллорастителя 11, имеющего успокоительную решетку 12 и два сливных патрубка 13 и 14. Пластины-гребки 7 расположены с небольшим зазором относительно стенок аппарата, их верхние концы прикреплены к диску 6, а нижние соединены между собой. Упругие пластины 9 нижними концами закреплены на дополнительном диске 8, а верхние концы пластин - свободные, равномерно располагаются в кольцевом пространстве между форсунками 4 и стенками испарителя 1. Перфорированный 6 и дополнительный 8 диски имеют симметрично расположенные отверстия или прорези, выполнены с минимальным зазором относительно стенок испарителя и размещены с посадкой скольжения относительно друг друга. Аппарат снабжен циркуляционным контуром, включающим в себя всасывающий 15 и нагнетательный 16 трубопроводы, насос 17 и патрубок 18 для подвода питающего раствора.

Вакуум-кристаллизатор.работает следующим образом.

По замкнутому контуру, образованному испарителем 1, сливной трубой 10, кристаллорастителем 11, всасывающим 15 и нагнетательным 16 трубопроводами, насосом 17 и питающей трубой 2 создается циркуляция раствора. Горячий питающий раствор через патрубок 18 подается во всасывающий трубопровод 15 насоса 17, в котором смешивается с циркулирующим маточ1ШМ раствором и вместе с ним выбрасывается в испаритель в виде струй из форсунок.4 сегнерова колеса 3. Струи раствора, вытекающие из форсунок 4, производят периодические удары по свободным концам упругих плас-тин 9. При этом энергия удара струй расходуется частично на.диспергирование раствора, частично преобразуется в упругую энергию пластин 9, которая затем расходуется на колебательное перемешивание раствора. С поверхности струй и капель диспергированного .раствора и,;ет интенсивное ис- . парение, за счет чего раствор охлаждается и в нем создается пересыщение вызывающее кристаллизацию. Под действием реактивных сил вытекающего из форсунок раствора сегнерово колесо 3 вращается вместе с перфорированным диском 6 и пластинами-гребками 7. Выходящие из форсунок струи раствора вместе с сегнеровым колесом, вращающимся в сторону, противоположную выходу струй, производят струйное и механическое разрушение пены. Вращающийся перфорированный диск 6 с пластинами-гребками 7 увеличивает время пребывания кристаллов в испарителе и препятствует образованию отложений на стенках конической части аппарата.

Под действием ударов струй раст-вора о гибкие пластины 9 дополнительный диск 8 начинает вращаться вместе с ними с небольшой скоростью в сторону движения струй раствора.,Вращающиеся упругие пластины 9 осуществляют дополнительное механическое перемешивание раствора, интенсифицируя процесс и одновременно препятствуя Образованию инкрустаций на цилиндрической поверхности испарителя. При вращении дисков 6 и 8 происходит периодическое совмещение отверстий или прорезей в них, через которые раствор периодически поступает в нижнюю часть испарителя. Так как верхний дополнительный диск В вращается с небольшой скоростью, то пульсация раствора через сов ещающиеся отверстия в дисках осущестрпяется в различных по окружности точках. Частота пульсаций и амплитуда их регулируется за счет изменения площади живого сечения и формы отверстий или прорезей в дополнительном диске 8 (на фиг.2 показано одно отверстие: в дисках). Пульсация, сообщаемая раствору в испарителе, передается таже раствору, стекающему по трубе 10 в кристаллораститель 11, предотвращая инкрустацию на стенках сливной трубы и вымывая мелкие кристаллы из

нижней части кристаллорастителя. Продукционные кристаллы выводятся из кристаллорастителя 11 через патрубок 13, а маточньш раствор - через патрубок 14. Для уменьшения турбулизации маточного раствора, поднимающегося вверх по кристаллорастителю, и предупреждения уноса через патру бок 14 и всасывающий трубопровод 15 крупных кристаллов кристаллорастител 11 снабжен успокоительной решеткой 1

Преимущества предлагаемой конструкции по сравнению с известной следующие.

Установка в испарителе дополнительного свободно b размещенного на валу диска с отверстиями, соосными с отверстиями в перфорированном диске, и закрепленными на нем нижними концами упругими пластинами, позволяет осуществлять пульсации раствора через совмещающиеся в двух дисках отверстия. Благодаря медленному вращению дополнительного диска, совмещение отверстий в дисках происходит в различных точках по окружности, что позволит равномерно распределять пульсации по окружности. Пульсации, сообщаемые раствору в испарителе и стекающему по трубе в .кристаллораститель раствору, -вместе с циркуляцией способствуют возрастанию относительной скорости кристаллов и раствора, что приводит к смыванию с граней кристаллов раствора, переставшего уже быть пересьштенным, и замене его свежим пересыщенным раствором, что, в свою очередь, приводит к интенсификации процессов массообмена, а следовательно, к увеличению удельной приозводительности аппарата, а также размеров кристаллов, улучшению однородности и гранулометрического состава их. За счет периодических ударов струй раствора о свободные концы упругих пластин происходит дополнительное диспергирование раствора, приводящее к увеличению поверхности испарения, а следовательно, и дополнительному oxлax дeнию и пересыщению раствора. Равномерное колебательное и механическое перемешивание раст вора вращаюсцимися вместе с дополнительным диском упругими пластинами также интенсифицирует процесс массо- обмена, улучшает однородность и гранулометрический состав кристаллов и препятствует образованию отЛожений ча цилиндрической поверхности испа

ВАКУУМ-КРИСТАЛЛИЗАТОР по авт, св. № 990252, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса массообмена, увеличения .удельной производительности аппарата и размеров кристаллов, улучшения однородности и гранулометрического состава кристаллов путем наложения пульсаций на в аимодействующие фазы, дополнительного диспергирования, перемешивания раствора и предотвращения инкрустирования стенок, испаритель снабжен свободно размещенным на валу дополнительным диском с отверстиями,- соосными с отверстиями в перфорированном диске, и закрепленными на нем нижними концами упругими пластинами, верхние свободные концы которых расположены равномерно по окружности в зазоре ежду форсунками сегнерова колеса и стенками испарителя. (Л