Кристаллизатор Советский патент 1985 года по МПК B01D9/02 

О

а ф Изобретение относится к кристалли заторам для получения продуктов в результате химической реакции, на пример цеолитов, и может применяться в химической, нефтехимической и микробиологической промьгатенностях, Цель изобретения - обеспечение полного удаления из аппарата легкой фракции без снижения степени ее чис тоты, повышение производительности и надежности в работе кристаллизатора . На фиг. 1 схематически изображен кристаллизатор, на фиг. 2 - устройство для вывода из аппарата легкой фракции; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2. Кристаллизатор состоит из корпуса 1, закрытого крьппкой 2, конического днища 3, рубашки 4 для подогре ва раствора, патрубка 5 для подачи кремнезоля (SiO -Na О), патрубка 6 для подачи алюмината натрия (Al Oj-Na O), патрубка 7 для подачи щелочи (), воздушника 8 и патрубка 9 для выгрузки готового пр дукта (кристаллов),, вала 10, на ко;тором укреплена жестко рамная мешал |ка 11, опирающаяся на опору 12. Вал получает вращение от привода 13 через коническую передачу 14, Внутри корпуса укреплен трубопровод 15 для по дачи в аппарат пара для подогрева раствора в процессе кристаллизации. Кристаллизатор снабжен устройством для удаления из него легкой фракции (маточного раствора), выполненным в виде барабана 16, укрепленного на полой оси вала 17 и установленного на опорах 18. На валу укреплен штуцер 19, на котором закреплен гибтсий птанг 20. На втором конце гибкого шланга установлен поплавок -21, взаи модействующий с поверхностью маточн го раствора (легкой фракции) 22. Поплавок снабжен дополнительно стаканом 23, образуювр м с наружными стенками поплавка полость 24, через которую удаляется легкая фракция. В верхней части поплавка и шланге выполнены отверстия 25 для удаления легкой фракции из аппарата чере полость 24. Стакан может перемещать ся относительно поплавка в верти.кальной плоскости с. помощью резьбы, На пустотелом валу укреплены храпов 26 и штурвал 27 для передачи вручную вращения барабанау. Барабан закрывается кожухсм 28, на котором укреплена собачка 29, взаимодействующая с храповиком. Продукт 30 (кристаллы) 5 полученньм в результате химической реакции, осаждается в нижней части аппарата и выгружается через выгрузочное отверстие. Кристаллизатор работает следующим образом. Для получения кристаллов цеолита NaY внутрь корпуса 1 с коническим днищем 3 и снабженного рубащкой 4 через патрубки, укрепленные в крьш1ке 2, подаются рабочие растворы в определенных соотношениях. Через патрубок 5 подается кремнезоль, через патрубок 6 - алюминат натрия, через патрубок 7 - щелочь. Во время подачи этих растворов работает мешалка 11, укрепленная на валу 10, вращение которому передается от привода 13 через коническую передачу 14. Одновременно раствор подогревается до 55°С с помощью горячей воды, подаваемой в рубашку 4. Затем перемешивание прекращается, и кристаллизация проходит в покое. Дальнейший быстрый нагрев геля в процессе криста/ лизации до 85-90с происходит с помощью острого пара, подаваемого через трубопровод 15. Затем в течение определенного времени (в данном случае 18 ч) происходит кристаллизация цеолита из раствора при 85-90С. Кристаллы цеолита осаждаются в нижней части аппарата, а легкая фракция (маточный раствор) отстаивается в верхней его части (размер Н) . Верхняя, легкая фракция получается светлая, а нижняя - состоит из кристаллов темного цвета. Затем с помощью сливного устройства легкая фракция 22 удаляется из корпуса 1, а продукт 30 (кристаллы) выгружается через выгрузочный патрубок 9 и следует далее на сушку. Устройство для вывода легкой фракции работает следующим образом. Во время процесса кристаллизации поплавок 21 со стаканом 23 и гибким шлангом 20 находятся в верхнем (нерабочем) положении, не взаимодействуя с поверхностью легкой фракции 22. Перед работой стакан 23 регулируют по высоте относительно поплавка 21 с помощью резьбы. Например, для идеального случая, когда кристаллы хорошо осаждаются, четко выражена граница раздела двух фаз (жидкой и твердой) легкая фракция 22 чистая, стакан 23 устанавливают так, что нижний его торец бьш на 5-10 мм выше уровня днища поплавка 21 (показано пунктиром). Установка стакана 23 по высоте относительно поплавка 21 зависит от степени чистоты легкой фракции 22, ее плот ности. .Гибкий шланг 20 накручен на барабан 16. Вращению барабана 16, укрепленному жестко на валу 17, препятствует храповик 26, взаимодействующий с собачкой 29, укрепленной на кожухе 28. Для удаления (слива) из кристаллизатора лег кой фракции 22 выводят из зацепления храповик 26 с собачкой 29 и вращением штурвала 27 приводят во вращение барабан 16 с пустотелой осью вала 17. Гибкий шланг 20 при разматывании опускается вниз до соприкосновении с поверхностью легкой фракции 22. Далее включают перекачивающее устройство - насас (не показан) для удаления легкой фракции из кристаллизатора. По мере понижения верхнего уровня легкой фракции поплавок 21 со стаканом 23 опускается вместе с жидкостью под действием силы тяжести поплавка 21 и шланга 20, а также под действием силы сцепления поплав ка с поверхностью легкой фракции. Гибкий ншанг 20 при опускании попла ка 21 разматывается с барабана 16 который укреплен жестко на валу 17 вместе с барабаном t6. Светлая легкая фракция 22 удаляется из кристал лизатора до уровня расположения тве дои фазы (до кристаллов) за счет того, что нижний торец стакана 23 расположен почти на уровне днища поплавка 21. Если легкая фракция (маточный раствор) вблизи твердой фазы мутная (что может быть при получении некоторых кристаллов), тогд стакан 23 регулируют по высоте с помощью, резьбы относительно поплавка 21. Стакан 23 регулируют так, .чтобы при опускании поплавка 21 до твердой фракции (кристаллов) нижняя кромка стакана не касалась линии раздела чистой жидкости с мутной, т.е. стакан 23 не должен, доходить до мутной легкой фракции Светлая л кая фракция 22 удаляется из кристал лизатора через полость 24 (образо904ванную стенкой стакана и наружной стенкой поплавка), отверстия 25, выполненные в верхней части поплавка 21 и шланга 20, и через внутреннюю полость в шланге 20, намотанного на барабан 16 через штуцер 19, далее проходит через внутреннюю полость оси вала 17 и удаляется в другую емкость. Отверстие в шланге 20 (на его конце) заглушено. После слива легкой фракции 22 выгружают продукт (кристаллы) 30 через выгрузочный патрубок 9. Чем ближе опускается поплавок 21 с гибким шлангом 20 к границе раздела двух фракций, тем темнее станосится цвет легкой фракции 22. При появлении на выходе из трубопровода легкой фракции темного цвета, насос отключают, и откачка легкой фракции прекращается. Фиксацию выхода легкой фракции темного цвета производят визуально, например, с помощью установки на выходе пустотелого вала 17 стеклянной трубки (не показана). Отключение насоса можно производить автоматически, например, с помощью укрепления около стеклянной трубки фотоэлемента. При появлении на выходе в трубке легкой фракции темного цвета фотоэлемент дает команду на отключение насоса. Изменение окраски легкой фракции с белого цвета на темный говорит о наличии в ней кристаллов. Оицсанная конструкция устройства для слива легкой фракции позволяет слить чистый маточный раствор до образовавшихся твердых кристаллов при касании их днищем поплавка. В данном случае отверстия 25, через которые ведется отсос чистой фракции из полости 24, расположены в верхней части поплавка 21, и конец шпанга 20 с выходным отверстием уже не касается кристаллов при опускании поплавка до кристаллов. Это предотвращает отсос мутной (с кристаллами) легкой фракции, расположенной близко у твердой фракции (кристаллов), позволяет почти полностью удалить весь объем чистой легкой фракции из кристаллизатора без снижения степени ее чистоты, повьштает производительность за счет ликвидации уноса кристаллов с маточным раствором при его сливе из аппарата до самой границы раздела жидкой и твердой фаз и позволяет рационально использовать маточный раствор.

и /L

Г7

9и.2

(рие.З

IS

17

Ю

1. КРИСТАЛЛИЗАТОР по авт. св. № 1036340, отличающ и й.с я тем, что, с целью обеспечения полного удаления из аппарата легкой фракции без. снижения степени ее чистоты, пов1лпення производительности и надежности в. работе кристаллизатора, поплавок снабжен стаканом, образующим с наружной стенкой поплавка полость, через которую удаляется легкая фракция, при этом отверстия для удаления легкой фракции из зтой полости выполнены в верхней части поплавка. . 2. Кристаллизатор по п. 1, о тличающийся тем, что стакан выполнен регулируемьм пр высоте относительно поплавка.