Способ разделения растворов и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК B01D9/02 

Изобретение относится к технике разделения веществ и может найти применение в химической промьштеннос- ти. Оно может быть использовано в производстве химических реактивов и особо чистых веществ, в процессах регенерации растворов, в установках по очистке сточных вод и др.

Цель изобретения - увеличение производительности за счет интенсификации теплообмена.

На фиг. 1 изображен предложенный аппарат, с различными исполнениями устройства длд омывания, общий вид; на фиг о 2 - нижняя часть аппа- рата с устройством для омьшания; на фиг. 3 - другой вариант ис- полнения устройства для омывания

фильтрзтощей перегородки плавящей жидкостью.

Аппарат включает.корпус 1, содержащий охлаждающую 2 и нагревательные 3 зоны. Охлаждающая зона 2 снабжена рубашкой 4, внутри ее помещено с возможностью возвратно-поступательного движения перемешивающее устройство 5 тарельчатого типа. Под охлаждающей зоной 2 установлена фильтрующая перегородка 6, а под ней расположена нагревательная зона 3, представляющая собой устройство для омывания поверхности фильтрующей перегородки 6 плавящей или растворяющей жидкостью и вьшода расплава из аппарата. Фильтрующая перегородка 6 может быть выполнена жесткой или мягкой (перфориро- .ванный или пористый металл, фильтровальная ткань). Устройство для омы- вания фильтрующей перегородки 6 плавящей жидкостью может иметь различные варианты исполнения (фиг. 2 и 3).

Охлазкдающая 2 и нагревательная зона разделены теплоизолирующей вставкой 7. Для ввода исходного раствора в корпусе предусмотрен штуцер 8, для вывода обедненного раствора - штуцер 9, а для ввода плавящей или растворяющей жидкости в зоне нагрева 3 имеется штуцер 10. Плавящая жидкость и расплав кристаллов, прошедших филь- трующую перегородку 6, вьгеодятся из аппарата через штуцер 11.

Предложенный способ осу1 ;ествляют в аппарате следующим образом.

Исходный раствор подают в штуцер 8, охлаждаясь в зоне 2, из него осаждаются кристаллы, имеющие плотность большую, чем плотность раствора. Кристаллы осаждаются, проходя сверху вниз через отверстия в тарелках перемешивающего устройства 5, и накапливаются на фильтрующей перегородке 6. Перемешивающее устройство 5 создает пульсацию среды в аппарате, улучшающее теплообмен , и одновременно выполняет роль скреб- ков, препятствующих нарастанию слоя кристаллов на внутренней поверхности корпуса 1. Обедненный раствор выводят из аппарата через штуцер 9. Для плавления удерживаемых фильтрующей перегородкой 6 кристаллов в нагревательную зону 3 аппарата подают через штуцер 10 плавящую или растворяющую жидкость, которая, омьшая поверхность фильтрующей перегородки 6, плавит или растворяет прилегающий к перегородке слоя накопившихся кри-- сталлов. При этом происходит прямой контакт кристаллов с плавящей или растворяющей жидкостью, что и опре- деляет интенсивность процесса, кроме того, омываемая фильтрующая перегородка 6 является и поверхностью теплообмена. Пульсация в аппарате за счет возвратно-поступательного дви5160

жения перемешивающего устройства способствует проникновению плавящей жидкости через фильтрующую перегородку 6 под слой кристаллов и обратно, что также повышает интенсивность процесса , Плавящая жидкость и расплав кристаллов, прошедших через фильтрующую перегородку 6, вьгоодят из аппарата через штуцер 11.

В качестве плавящей жидкости может применяться любая жидкость, инертная по отношению к осажденным кристаллам, нагретая до температуры, превьш1ающей температуру плавления осажденных кристаллов, но не выше температуры кипения этой жидкости,

В зависимости от назначения получаемого расплава кристаллов плавящей жидкостью может быть и сам расплав осажденных кристалов, нагретьш до температуры, превышающей температуру плавления осажденных кристаллов, но не Bbiuie те№тературы кипения этой жидкости.

При использовании в качестве плавящей жидкости самого расплава целесообразно в нагревательной части аппарата организовать конвективный циркуляционный коптит, омываювсий нижнюю поверхность перегородки (фиг. 3).

В качестве растворяющей жидкости можно применять любую жтщкость, являющуюся растворителем по отноше- кию к осажденным кристаллам.

Во всех случаях в результате подачи теплоносителя на фильтр у юп ,ую перегородку происходит омывание плавящей жидкостью фильтрующей перегородки, удерживающей кристаллы, установленной под охлаждающей зоной, при этом давление кристаллов осуществляется непосредственно на фильтрующей перегородке.

Пример. Раствор калий-алюминий сульфата с концентрацией 14,3%, нагретый до 80 С, в количестве 75 кг/ч подают в охлаждающую зону 2 через штуцер 8. В рубашку корпуса вводят хладоагент - водный раствор СаС1,2. с температурой 20°С. При ох141

лаждекии раствора ниже 55°С начинает выпадать кристаллогидрат калий-алюминий сульфата, кристаллы которого оседают в нижнюю часть кристаллизатора на пористую фильтрующую перегородку. Обедненный раствор вьшодят с концентрацией соли 0,23% и при вьгаодят из верхней части аппарата через штуцер 9. Под фильтрующую перегородку через щтуцер 10 подают плавящую жидкость - водный раствор калий-алюминий сульфата с концентрацией 53,3% в количестве 56,6 кг/ч и 110°С. Осевшие на перегородке кристаллы калий-алюминий сульфата плавятся и растворяются в собственной кристаллизационной воде, раствор вместе с плавящей жидкостью выгружают через штуцер 11 в количестве 76,5 кг/ч при 95°С. Содержание калий-алюминий сульфата в выходном потоке составляет 53,3%.

Формула изобретения

1.Способ разделения растворов, включающий кристаллизацию растворенного вещества путем охлаждения раствора и последующего плавления с помощью теплоносителя полученных кристаллов и вывод готового продукта через фильтрующую перегородку, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности за счет интенсификации теплообмена, теплоноситель для плавления кристаллов подают на фильтрующую перегородку.

2.Устройство для разделения растворов, включающее корпус с зонами охлаждения и нагрева и фильтрующую перегородку, отличающееся тем, что, с целью увеличения производительности за счет интенсифи.кагд1И теплообмена, фильтрующая перегородка установлена между зонами нагрева и охлаждения.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что зоны нагрева и охлаждения разделены теплоизолирующей вставкой.

Изобретение относится к технике разделения веществ путем кристаллизации растворенного вещества охлаждением раствора с последующим плавлением осажденных кристаллов и может быть использовано в химической промышленности. Цель изобретения - увеличение производительности за счет интенсификации теплообмена. Устройство для проведения процесса разделения раствора имеет охлаждающую и нагревательную зоны, расположенную между ними фильтрующую перегородку и теплоизолирующую вставку, расположенную между зонами. Плавление кристаллов в аппарате осуществлено непосредственно на фильтрующей перегородке путем подачи на фильтрующую перегородку теплоносителя. Плавление кристаллов, осажденных на перегородке, прямым контактом их с плавящей или растворяющей жидкостью осуществляется благодаря тому, что фильтрующая перегородка установлена под охлаждающей зоной аппарата и омывается плавящей или растворяющей жидкостью, которая подается под фильтрующую перегородку в нагревательную зону, а между зонами охлаждения и нагрева расположена теплоизолирующая вставка. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.