Аппарат для кристаллизации Советский патент 1980 года по МПК B01D9/02 

(54) АППАРАТ ДЛЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

1

Изобретение относится к аппаратам для кристаллизации солей из растворов охлаждением через стенку и может найти применение в коксохимической и химической промышленности.

Известны кристаллизаторы с охлаждающей поверхностью в зоне роста кристаллов, которые состоят из корпуса, теплообменного и перемешивающего устройства, а также приспособлений для ввода и вывода раствора 1.

Принцип действия данных аппаратов основан на охлаждении исходного раствора теплообменом через стенку в присутствии кристаллов, поддерживаемых во взвещенном состоянии посредством перемещивающих устройств (главным образом за счет циркуляции раствора).

Основными недостатками указанных аппаратов являются малая удельная производительность и инкрустация охлаждающей поверхности вследствие невысокой турбулентности, наличия застойных зон и низкой концентрации твердой фазы в суспензии у охлаждающей поверхности теплообменного устройства, а также низкое качество получае

мого продукта по фракционному составу и крупности кристаллов.

Известен аппарат-кристаллизатор, охлаждаемый посредством принудительной циркуляции, состоящий из секционного корпуса, внутри которого расположены трубчатое теплообменное устройство и вертикальная перегородка, которая установлена только в верхней и нижней частях аппарата 2.

Кристаллизатор снабжен также патрубками для ввода и вывода раствора и имеет

10 циркуляционный насос.

Аппарат работает следующим образом.

Исходный раствор, поступая в кристаллизатор, смещивается с циркулирующим раствором, содержащим кристаллы. При 15 этом, проходя через теплообменное устройство в восходящем и нисходящем потоках, он охлаждается посредством теплопередачи до состояния пересыщения. В результате этого происходит возникновение зародышей и рост кристаллов. Полученные кристаллы

20 вместе с отработанным раствором выводятся в верхней части аппарата. Циркуляция суспензии осуществляется насосом, расположенным в нижней части аппарата.

Недостатком данного аппарата яв,;1яетсл невозможность получения крупнокристаллического моподисперсного продукта вследствие интенсивной циркуляции суспензии, осуществляемой осевым насосом.

Цель изобретения - улучшение фракционного состава, получение крупнокристаллического продукта и повышение удельной производительности аппарата.

Поставленная цель достигается тем, что и fiiinapaTC верхний конец вертикальной перегородки жестко соединен с крышкой аппарата, а нижний конец ее расположен под теплообменным устройством и снабжен отсекателем.

Кроме того, аппарат снабжен горизонтальным желобом, расположенным по обе стороны вертикальной перегородки в верхней части аппарата и гидрозатвором, соединенным с помощью сливных труб с желобом, а крышка снабжена патрубками ввода и вывода газа.

Указанные конструктивные отличия позволяют осугцествить V-образное возвратнопоступательное движение суспензии в зоне охлаждения, благодаря чему обеспечивает ся оптимальный гидродинамический режим, необходимый для интепсиф.1кации процессов тепло- и массопередачи и получения крупнокристаллического продукта.

На фиг. 1 приведена при щипиальная схема предложенного аппарата для кристаллизации, , вид с ередп с разрезом; на фиг. 2 - ег( вид слева.

Аппарат для криста.ллизации состоит из корпуса 1, ра пиряющегося в верхней и сужающегося в нижней чатсях и имею цего трубу 2. Сверху корпуса размещена к)ьппка 3, которая снабжена патрубка.ми ввода и вывода газа 4 и жестко соединена с вертикальной перегородкой 5.

В средней части аппарата смонтировано теплообменное устройство 6, состоящее из труб 7, закрепленных на двух противоположных стенках корпуса и переточных коллекторов 8, снабженных патрубками ввода 9 и 10 и вывода 11 и 12 хладоносителя.

Вертикальная перегородка 5 установлена параллельно трубам 7 теплообменного устройства и снабжена на нижне.м конце под теплообменным устройством 6 обтекателем 13, имеющим кгшлевидное сечение.

В верхней части аппарата по обе стороны вертикальной перегородки 5 установлен |-оризонтальный желоб 14, соединенный сливпыми трубами 15 с гидрозатвором 16.

В нижней части аппарата установлен; труба 17 с двумя фланцами 18 и перфорацией 19 на нижней образующей, предназначенная для ввода исходного раствора по всему сечению аппарата. Патрубок 20 предназначен для вывода суспензии, а njTynep 21 - для опорожнения аппарата. Аппарат набжен также пластинами 22, штуцерами 23, 24 и 25.

Па уровне переливного желоба 14 уст;;

чпвленные пластины 22 расположены парал: ельно стенкам желоба 14 и корпуса 1.

Наличие вертикальной перегородки 5,

жестко соединенной с крькикой аппарата 3,

а также патрубков ввода и вывода газа 4 и гидрозатвора 16 позволяет создавать поочередно в левой и правой части газового пространства аппарата избыточное даз.1ение, что обеспечивает V-образную пульсацию суспензии с определенной частотой и

амплитудой колебания.

Установка под теплообмеиным устройством 6 обтекателя 13, которым заканчивается нижний конец перегородки 5, позволяет при пульсации устранить завихрения жидкости и равномерно по сечению аппарата в нижней части теплообменного устройства распределить ее поток.

Горизонтальный желоб 14 служит для равномерного и быстрого вывода раствора в процессе пульсации, а пластины 22 при

этом устраняют горизонтальное колебание поверхности раствора.

Труба 2 корпуса 1 предназначена для первоначального заполнения кристаллизационного объема аппарата слоем кристаллов.

Аппарат для кристаллизации работает следующим образом.

Исходный раствор по трубе 17 непрерывно подается в нижнюю часть аппарата. Через цатрубки 4 поочередно то в правой, то в левой части газового пространства, образованных перегородкой 5, создается давление. Благодаря этому в кристаллизаторе достигается V-образное возвратно-поступательное движение раствора. После этого зона теплообменного устройства 6

кристаллизатора заполняется слоем кристаллов посредством загрузочной трубы 2.

По достижении требуемой частоты и а.мплитуды колебаний суспензии в межтрубном пространстве теплообменного устройства 6, соответствующих частоте и величине создаваемых импульсов давления в правой и левой частях газового пространства кристаллизатора в патрубок 9 подается охлаждающая вода.

Раствор, проходя слой кристаллов в зоне

теплообменного устройства 6, охлаждается теплообменом в режиме пульсации с одновременным снятием пересыщения поверхностью кристаллов. Гидродинамический режим в зоне теплообменного устройства 6, Становившийся в результате пульсации суспензии, создает наиболее благоприятные ус/ювия для интенсивного протекания процессов тепло- и массопередачи и роста кристаллов при незначительном зародышеобразовании.

В расширяющейся части корпуса аппарата 1 маточ}1ый раствор отделяется от твердой фазы благодаря сепчр.лции и синхронно частоте пульсации, переливается порциями через кромк :4)i). же.чоба 14, затем по сливным трубам 15 иоочере.г но то с правой, то с левой части аппарата в равных количествах выводи гея в гидрозатвор 16. Отсюда о.члажденЛЛЙ раствор забирается насосом через штуцер 23 и подается в патрубок 10 теплообменпого устройства 6 в качестве хладоносителя. В результате теплообмена с исходным раствором маточник подогревается и возвращается ненасыщенным в гидрозатвор 16 через штуцер 24. Это позволяет сократить расход охлаждающей воды и теплоносителя.

По сливному штуцеру 25 подогретый насыщенный раствор выводится из аппарата.

Из нижней части аппарата через патрубок 20 непрерывно или периодически выводится суспензия крупнокристаллического продукта.

Предлагаемый аппарат позволяет обеспечить производство крупнокристаллического монодисперсного продукта при высокой удельной производительности и незначительном расходе газа невысокого давления (например коксового после газодувок цеха улавливания). Кроме того, сокращается расход охлаждающей воды.

f

Формула изобретения

расположен под теплообменным устройством и снабжен отсекателем.

Источники информации, принятые во вни.мание при экспертизе

Фиг.{

4 3