Способ кристаллизации из растворов Советский патент 1991 года по МПК B01D9/02 

(Л

С

Изобретение относится к процессам химической технологии и может быть использовано в химической, химико-фармацевти ческой, металлургической и других областях народного хозяйства, связанных с кристаллизацией из растворов Цель изобретения - повышение производительности и уменьшение инкрустации теплообменных поверхностей. В кристаллизаторе с вертикальной циркуляционной трубой 6 подачу исходного раствора осуществляют однонаправленно и тангенциально через штуцеры 7 и 8, при этом воздух подают в зону, расположенную ниже зоны подачи исходного раствора, со скоростью более 40 м/с. 1ил.

Изобретение относится к способам кристаллизации из растворов, может найти применение в химической, химико-фармацевтической, металлургической и других отраслях народного хозяйства, связанных с кристаллизацией из растворов.

Цель изобретения - повышение производительности и уменьшение инкрустации теплообменных поверхностей.

На чертеже изображен кристаллизатор, в котором реализуется предлагаемый способ.

Предлагаемый способ кристаллизации из растворов осуществляют в кристаллизаторе, состоящем из цилиндрического корпуса 1 с коническим днищем, штуцеров 2-4 отвода осветленного раствора, отвода суспензии и отвода паровоздушной смеси соответственно. К верхней части корпуса 1 крепится кольцевая перегородка 5, не доходящая до днища, внутри которой расположена коаксиально корпусу 1 циркуляционная труба 6, открытая с двух сторон. Нижняя кромка циркуляционной трубы 6 выполнена отогнутой к центру в виде конфу- зора. Выше конфузора тангенциально к циркуляционной трубе 6 однонаправленно подведены штуцера 7 подачи воздуха и 8 исходного раствора, расположенные один под другим, В верхней части корпуса 1 под штуцером 4 отвода паровоздушной смеси расположен брызгоотбойник 9.

Способ реализуется следующим образом

Воздух по штуцеру 7 со скоростью более 40 м/с тангенциально закрученным потоком вводится в циркуляционную трубу 6, где он движется вверх со скоростью 2-3 м/с. Заужение, которое создается конфузо- ром 8 нижней части циркуляционной трубы 6, не позволяет воздуху выходить через нижнее отверстие. Одновременно в циркуляционную трубу 6через штуцер 8 тангенциально вводится на закрученный поток воздуха го

о о

00

о

рячий исходный раствор. При подаче горячего раствора и движения закрученного потока воздуха со скоростью 2 - 3 м/с в циркуляционной трубе образуется пенный режим движения раствора и воздуха. В высоко-развитой поверхности пены происходит интенсивный процесс теплообмена (коэффициент теплопередачи около 4000 вт/м.град) путем испарения воды в воздух в пузырьках пены. При этом воздух насыщается горячими парами воды и отводится из кристаллизатора через штуцер 4, предварительно очищаясь от брызг брызгоотбойни- ком 9, а раствор в циркуляционной трубе 6 концентрируется и охлаждается. В сконцентрированном и охлажденном растворе выпадают кристаллы, которые, выходя из верхней части циркуляционной трубы б, движутся вниз по кольцевому зазору между кольцевой перегородкой 5 и циркуляционной трубой 6, где они продолжают расти, увеличиваясь в размере. Крупные кристаллы под действием силы тяжести осаждаются и выводятся из кристаллизатора через штуцер 3 отвода суспензии, а мелкие кристаллы захватываются циркулирующим раствором через конфузор в циркуляционную трубу б для дальнейшего роста. Осветленный раствор отводится из отстойной камеры, образующейся между корпусом 1 и кольцевой перегородкой 5, через штуцер 2.

Предлагаемый способ кристаллизации из растворов позволяет более интенсивно концентрировать, охлаждать исходный раствор и выкристаллизовывать из него продукт.

Тангенциальный подвод воздуха с большой скоростью в циркуляционную трубу через одно отверстие создает условия, при которых отверстие не забивается отложениями. В результате этого кристаллизатор не надо периодически останавливать для очистки (как очистка барботера в барботажных кристаллизаторах), он стабильно работает, снижаются эксплуатационные затраты, увеличивается срок межремонтного пробега. Таким образом, использование предлагаемой кристаллизации из растворов позволяет интенсицифировать процесс кристаллизации и увеличить производительность.

П р и м е р 1. Исходный насыщенный раствор нитрата аммония в количестве 1000 кг/ч с температурой 60°С кристаллизуют в циркуляционном кристаллизаторе, изображенном на чертеже, при скорости воздуха в сечении трубы, равной 2 м/с и подаче воздуха 1000 м3/ч. Растворимость нитрата аммония при 60°С 421 г в 100 г воды.

Воздух при пенном режиме кристаллизации удаляет за 1 ч G кг воды, которое определяется выражением

G Оь(Х2 - Xi), где G - количество удаляемой воды, кг/ч;

GB - количество подаваемого воздуха, кг/ч;

Xi - влагосодержание воздуха при 20°С, кг/кг;

Xi 0,015;

Х2- влагосодержание воздуха при 60°С, кг/кг, Х2 0,15;

G 1000-1,2 (0,15 - 0,015) - 162 кг/ч Остаток раствора 838 кг/ч. При этом выкристаллизовывается нитрат аммония

(1000-838К21 682 кг/ч, П р и м е р 2. Исходный насыщенный раствор нитрата аммония в количестве 1000 кг/ч с температурой 60°С кристаллизуют в циркуляционном кристаллизаторе, изображенном на чертеже, при скорости воздуха в сечении циркуляционной трубы 3 м/с и подаче воздуха 1500 м /ч. Растворимость нитрата аммония при 60°С 421 г в 100 г воды.

Воздух при пенном режиме кристалли- зации удаляет за 1 ч G кг воды.

G - 1500.1,2(0,15 - 0,15) - 243 кг/ч. Остаток раствора 757 кг/ч. Прч этом выкристаллизовывается нитрат амнония (1000-757)4,21 1023 кг/ч. В примерах и описании взят инвераал скоростей воздуха в циркуляционной трубе 2-3 м/с, который обеспечивает пенный режим движения раствора с воздухом. При скорости менее 2 м/с пенный режим не об- разуется, а при скорости более 3 м/с он нарушается, так как большое количество раствора уносится с брызгами.

Формула изобретения Способ кристаллизации из растворов в кристаллизаторе с вертикальной циркуляционной трубой, включающий непрерывную подачу исходного раствора в контур циркуляции, охлаждение и концентрирование циркулирующего раствора воздухом, подаваемым в циркуляционную трубу, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и уменьшения инкрустации теплообменных поверхностей, подачу исходного раствора и воздуха осуществляют однонаправленно и тангенциально в нижнюю часть трубы, при этом воздух подают в зону,расположенную ниже зоны подачи исходного раствора, со скоростью более 40 м/с.

Росбетлениыи

раст&ор

паро - Воздушная смесь

суспензия