Пульсационный кристаллизатор Советский патент 1992 года по МПК B01D9/02 

Изобретение относится к области химического машиностроения, а именно к пуль- сационнымкристаллизаторам

непрерывного действия, и может найти применение при аппаратурном оформлении процессов кристаллизации твердых веществ из их насыщенных растворов.

Цель изобретения - сокращение энергозатрат и интенсификации процесса кристаллизации за счет использования давления отработанного газа после пневмо- пульсаций.

На фиг 1 представлен продольный разрез общего вида пульсационного кристаллизатора с автоматическим клапаном пульсатора в линии патрубка подвода газа; на фиг.2 - разрез А-А на фиг..

Пульсационный кристаллизатор содержит корпус 1 с крышкой 2, на которой закреплена центральная труба 3, размещенная в корпусе 1 соосно оси. На крышке 2 корпуса 1 расположены кожух 4 разделительной камеры 5, а также цилиндрическая обечайка 6 аккумулирующей камеры 7, Рабочим объемом аккумулирующей камеры 7 служит внутреннее пространство, ограниченное обечайкой 6, а между ее стенкой и стенкой кожуха 4 разделительной камеры 5 образован кольцевой карман 8.

Зазор кольцевого пространства между крышкой 2 корпуса 1 и поверхностью кристаллизуемого раствора выполняет роль пульсационной камеры 9, а для подвода и отвода избыточного давления газа мз нее служат соответственно патрубки 10 и 11.

В линии патрубков подвода 10 и отвода 11 газа (условно не показан вариант конструкции с отдельным взаимным расположением патрубков подвода 10 и отвода 11 газа в их взаимосвязи с общим клапаном 12 и трубопроводом 13) или в линии патрубка подвода 10 и отвода 11 газа (фиг. 1) расположен автоматический клапан 12, при этом в последнем случае варианта конструкции часть длины линии патрубка подвода 10 газа совмещена и служит также для отвода газа из пульсационной камеры 9. т.е эта ее часть является одновременно патрубком отвода 11 газа из пульсационной камеры 9.

Пульсационная камера 9 с автоматическим клапаном 12 в линии патрубков ипм патрубка подвода 10 и отвода 11 газа выполняет функцию пульсатора в совокупности с другими элементами присущими устройству

сп С

XJ

со

ы о

их конструкции, при этом клапан 12 может быть золотниковым распределительным устройством и т.п.

Согласно изобретению для отвода отработанного газа из пульсационной камеры 9 после создания пневмопульсаций пульса- ционный кристаллизатор снабжен дополни- тельным трубопроводом 13 и патрубком-воздушником 14 на нем с запорной арматурой 15 и 16, установленной соот- ветственно в линии дополнительного трубопровода 13 и в линии патрубка-воздушника 14.

В корпусе 1 расположено встроенное теплообменное устройство 17 с вертикальным положением труб, оно имеет патрубки ввода 18 и вывода 19 теплоносителя.

В днище корпуса 1 расположен патрубок 20 для вывода суспензии продукционных кристаллов из рабочего объема кристаллизатора, например, в кристалло- сборник (условно не показан).

Патрубок 21 ввода (подачи) исходного кристаллизуемого раствора закреплен в крышке обечайки 6 аккумулирующей камеры 7 и опущен в аккумулирующую камеру, при этом нижний обрез патрубка 21 может быть опущен ниже уровня плоскости крыш- ки 2, непосредственно внутрь верхней части объема центральной трубы 3.

Для отбора осветленного (отработанного) кристаллизуемого раствора и его излишков служит переливная труба 22, которая закреплена в крышке 2 корпуса 1. Верхний конец переливной трубы 22 расположен в кольцевом кармане 8, ниже уровня верхней кромки кожуха 4, а нижний конец переливной трубы 22 проходит через пространство пульсационной камеры 9 и заглублен в раствор в корпусе 1.

Осветленный раствор по переливной трубе 22 переливается в процессе работы пульсационного кристаллизатора в кольцевой карман 8 и выводится из нею через патрубок 23 вывода осветленного (отработанного) раствора.

По оси, в продольном отверстии камеры теолообменного устройства 17, проходит центральная труба 3. Нижний конец центральной трубы 3 может быть выполнен в виде раструба 24 и нижней кромкой расположен с зазором по отношению к поверхности стенки днища 25 корпуса 1, при этом раструб 24 соединен с центральной трубой 3 разъемно, с образованием классификационной камеры 20.

Аккумулирующая камера 7 сообщается с атмосферой патрубком 27.

Предлагаемый пульсационный кристаллизатор работает следующим образом.

Кристаллизуемый раствор (исходный или смесь исходного раствора с раствором, выводимым через патрубок 20) непрерывно через патрубок 21 подается в аккумулирующую камеру 7 или в центральную трубу 3 и пи ней поступает в нижнюю часть корпуса 1, заполняя его объем. По мере заполнения объема корпуса 1 раствором уровень его повышается и им заполняется трубное про0 странство вертикально расположенных труб 28 теплообменного устройства 17. При этом, двигаясь вверх в пульсирующем режиме вдоль теплопередающих поверхностей труб 28 теплообменного устройства 17, рас5 твор охлаждается (в теплообменное устройство 17 подается теплоноситель соответствующей температуры, но не ниже температуры точки кристаллизации) или нагревается до требуемой температуры.

0 После заполнения корпуса 1 кристаллизатора до некоторого исходного рабочего уровня кристаллизуемого раствора по линии Б в пульсационную камеру 9 подают газ под избыточным давлением и одновромен5 но подают номинальный расход теплоносителя в теплообменное устройство 17 при этом.как правило, подпитку свежего раствора через патрубок 21 не ведут.

Под воздействием циклического подво0 да и отвода избыточного давления газа из пульсационной камеры 9 суспензия кристаллизуемого раствора также получает возвратно-поступательное движение, при этом, если в исходном положении уровень

5 кристаллизуемого раствора расположен по линии Б, то в рабочем положении кристаллизуемый раствор в пульсационной камере 9 циклически опускается до уровня по линии Вив аккумулирующей камере 7 в то же

0 время поднимается до уровня по линии Г.

Подвод газа в пульсационную камеру 9 и отвод его из нее обеспечивается соответственно через впускные и выпускные каналы автоматического клапана 12, которые

5 открываются циклически по периодам.цикла создания пневмопульсаций, при этом при отводе газа отработанный газ через открытый выпускной канал клапана 12 подается D трубопровод 13 и по нему поступает в

0 рабочий объем аккумулирующей камеры 7. Такой сброс расхода отработанного газа пневмопульсаций в аккумулирующую камеру 7 создает в ней толчок давления отработанным газом на свободную поверх5 ность раствора в корпусе 1 кристаллизатора. Толчок давления отработанного газа в аккумулирующей камере 7 вызывает увеличение скорости начального движения раствора из аккумулирующей камеры 7 о начале ее опорожнения.

При необходимости возможно регулирование режимных параметров сброса расхода отработанного газа пнеомопульсации в аккумулирующую камеру 7, например, для изменения частоту и амплитуды колебаний раствора в трубном пространстве теплооб- менного устройства 17 путем частичного или полного открытия или закрытия запорной арматуры 15 и 16, установленной соответственно в линии трубопровода 13 отвода газа и в линии патрубка-воздушника 14.

Таким образом, создаваемые пневмо- пульсации позволяют интенсифицировать процесс кристаллизации, а в процессе работы пульсационного кристаллизатора, например, по мере охлаждения кристаллизуемого раствора и достижения его температуры ниже точки кристаллизации происходит его пересыщение с выделе- нием избыточного количества растворенного вещества в виде кристаллов, основная масса которых удерживается в корпусе 1 в псевдоожиженном состоянии и служит межфазной поверхностью для снятия пересыщения кристаллизуемого раствора.

Классификационная камера 26 обеспечивает создание гидродинамических условий гидравлической классификации кристаллов, так как пульсационное перемешивание раствора с мелкими кристаллами и их зародышами способствует укрупнению кристаллов, которые потом гравитационно оседают и выводятся из кристаллизатора через патрубок 20.

Введение подпитки кристаллизуемого раствора в кристаллизатор через патрубок 21 вызывает соответственно повышение уровня раствора в объеме корпуса 1 выше линии Б, а так как уровень раствора циклически от избыточного давления в пульсаци- онной камере 9 понижается ниже уровня линии В в корпусе 1 и вследствие этого часть раствора передавливается по центральной трубе 3 в объем аккумулирующей камеры 7 до уровня выше уровня по линии Г, то осветленный раствор также передавливается по переливным трубам 22 и сливается в кольцевой карман 8 разделительной камеры 5 Все это обеспечивает отбор осветленно го (отработанного) раствора и вывод его излишков, который затем из кольцевого кармана 8 выводится через патрубок 23 за пределы кристаллизатора, в частности для приготовления смеси кристаллизуемого

раствора.

Применение пульсационного кристаллизатора позволит сократить энергозатраты и интенсифицировать процесс кристаллизации за счет использования давления отработанного газа после создания пневмопульсаций.

Кроме того, циклическое сообщение пульсационной камеры с объемом аккумулирующей камеры и сброс в последнюю расхода отработанного газа пневмопульсаций исключает необходимость затрат энергии на форсирование всасывания газа в объем аккумулирующей камеры, например, из атмосферы.

Наряду с этим, более полное использование энергетических параметров отработанного газа пневмопульсаций способствуют также повышению частоты пульсаций, т.е. расширению верхнего уровня диапазона частот пульсаций в пульсаци- онном кристаллизаторе.

Формула изобретения Пульсационный кристаллизатор, содержащий корпус с центральной трубой, разде;

лительную, пульсационную и аккумулирующую камеры, систему трубопроводов и технологические патрубки, отличающийся тем, что, с целью сокращения энергозатрат и интенсификации процесса кристаллизации путем использования давления отработанного газа после создания пневмопульсаций, он снабжен дополнительным трубопроводом с патрубком-воздушником с запорной прма- турой и автоматическим клапаном, выпускной канал которого соединяет пульсационную и аккумулирующую камеры.

tn f5 гг ® я & 6 7

2/k /7

22

/

Использование кристаллизация растворов, например, в производстве минеральных солей Сущность изобретения: пульсациоиный кристаллизатор, содержащий корпус с крышкой и центральной трубой, пульсационную и аккумулирующую камеры и технологические патрубки, снабжен дополнительным трубопроводом с патрубком-воздушником с запорной арматурой и автоматическим клапаном, выпускной канал которого соединяет пульсационную и аккумулирующую камеры, что позволяет использовать энергетические параметры отработанного газа.2 ил.