ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кристаллизаторы с контролируемым ростом кристаллов из "Промышленная кристаллизация" В аппаратах такого типа нельзя точно контролировать скорость охлаждения и, следовательно, нельзя избежать высокого пересыщения на теплопередающих поверхностях, приводящего к образованию на них кристаллических осадков. Если в кристаллизаторах не предусмотрены специальные скребки, то со временем вследствие отложения осадка скорость теплопередачи снижается. Однако это не представляет серьезных трудностей при эксплуатации, так как после удаления суспензии в аппарат заливают свежую порцию горячего, еще ненасыщенного раствора, который и растворяет образовавшиеся инкрустации до начала следующего цикла кристаллизации. [c.51] Эксплуатационные расходы в этих аппаратах выше, чем в простых баках с охлаждением, но они компенсируются более высокой производительностью и лучшим качеством готового продукта. Стоимость обслуживания остается все же высокой. Как правило, в этих аппаратах получают мелкие кристаллы. Поддерживая небольшую скорость охлаждения и увеличивая продолжительность кристаллизации (например, до 24 ч), можно вырастить кристаллы величиной до 1,0 мм. [c.51] Использование мешалки с циркуляционной трубой (рис. 14) позволяет улучшать перемешивание и распределение пересьь щепного раствора по сечению аппарата и получать однородные по размеру кристаллы. Кристаллизаторы этого типа непрерывного действия используются для получения буры в крупнотоннажных производствах. [c.51] Вращающийся барабанный кристаллизатор Кестнера [4] был разработан главным образом для кристаллизации глауберовой соли из растворов осадительных ванн в производстве искусственного волокна. Несмотря на то, что эта конструкция позднее была вытеснена вакуум-кристаллизаторами, вращающиеся барабанные кристаллизаторы, охлаждаемые рассолом, до сих пор с успехом используются в промышленности. [c.52] Промышленная установка обычно состоит из двух или нескольких барабанов, смонтированных таким образом, чтобы раствор проходил через них последовательно. Для предотвращения осаждения кристаллов в корытах под барабанами каждое корыто снабжается механической качающейся мешалкой. Вращение всех барабанов и качание мешалок осуществляется от одного электромотора через зубчатую передачу. [c.53] Режимы работы кристаллизатора для разных установок различны. Типовая установка описанной конструкции, используемая в производстве искусственного волокна, представлена на рис. 16. Она состоит из четырех барабанов, каждый из которых имеет диаметр 1,2 м длину 1,8 м, поверхность охлаждения 8 м . Барабаны вращаются со скоростью 1,25 рад1сек ( 12 об/мин), раствор охлаждается до 5° С, температура рассола 0°С. Гранулометрический состав готового продукта 48% размером от 0,3 до 0,6 мм и 52% — размером от 0,6 до 1,4 мм. [c.53] Трубчатый вращающийся кристаллизатор Кестнера [4], несмотря на простоту конструкции, весьма эффективен в работе. В промышленности эти аппараты используются для получения таких продуктов, как сульфаты меди и никеля, хлористый барий, виннокислый калий-натрий, азотнокислый аммоний и др. На рис. 17 представлена лабораторная модель кристаллизатора, но тем не менее она иллюстрирует все характерные особенности промышленной установки. [c.53] Теплый насыщенный раствор медленно течет с одного конца вращающегося наклонного цилиндра к другому. [c.53] При вращении цилиндра 2 по его внутренней поверхности распределяется тонкая пленка раствора. Охлаждающая вода из распределительного устройства 1 поступает на наружную поверхность цилиндра и движется по нему тонкой пленкой. Раствор в аппарате быстро охлаждается, и из него выделяются относительно мелкие кристаллы размером 0,1—0,5 мм. Чтобы предупредить осаждение кристаллов на внутренней поверхности корпуса аппарата, предусмотрена специальная перекатывающаяся цепь 3. Суспензия непрерывно сливается из нижнего конца корпуса и фильтруется или фугуется по мере необходимости. [c.54] Охлаждающая поверхность такого аппарата равна 1,87 при общих размерах 2,2X0,9X1,15 м. Все части кристаллизатора, соприкасающиеся с раствором, изготовлены из нержавеющей стали. [c.54] Этот аппарат был специально сконструирован для обеспечения максимальной эффективности при проведении процесса. Так, скорость вращения корпуса варьируется от 0,2 до 2 рад сек. Наклон корпуса может изменяться от О до 5°. В широком диапазоне регулируется также положение и натяжение цепи. На опорной раме устанавливают распределительную трубу для охлаждающей воды и корыто-сборник. Корпус приводится во вращение мотором мощностью 0,55 кет и снабжен металлическими бандажами, вращающимися на чугунных роликах. [c.54] Вращающийся кристаллизатор Лефейля [5] широко применяется на последней стадии кристаллизации низкокачественных— тростниковых или свекольных — сахаров. Внутри барабана установлены радиальные пучки змеевиков, через которые циркулирует охлаждающая вода. При вращении барабана раствор стекает каскадом по змеевикам. Такая конструкция обеспечивает высокоразвитую поверхность охлаждения на единицу объема аппарата (около 2 мУм ), обусловливающую высокую скорость кристаллизации. [c.54] В тех случаях, когда кристаллы представляют собой основной продукт и к ним предъявляются высокие требования с точки зрения чистоты, однородности и размера, большое значение приобретают процессы создания и снятия пересыщения, а также продолжительность пребывания кристаллов в аппарате. Здесь наиболее пригодны кристаллизаторы корытообразного типа или аппараты со взвешенным слоем. [c.54] Кристаллизатор Вульфа — Бока [6] иногда называют лю-лечиым кристаллизатором или просто люлькой . Это одна из наиболее ранних конструкций аппаратов, в которых получали крупные и однородные кристаллы. [c.54] Аппарат (рис. 18) состоит из длинного, слегка наклонного корыта, которое может медленно качаться из стороны в сторону на опорных роликах. Контур корыта специально рассчитан таким образом, чтобы колебательное движение не вызывало истирания кристаллов и в то же время не препятствовало их ДВИ- Рис. 18. Качающийся люлечный жению вдоль него. В некоторых кристаллизатор Вульфа - Бока, случаях было замечено, что кристаллы начинают быстро скользить по корыту, вызывая продольное перемешивание раствора, в результате чего образуется мелкокристаллический продукт. Чтобы устранить это явление, в корыте устанавливают поперечные перегородки. [c.55] Питающий раствор подается на верхний конец корыта и движется зигзагообразно по его длине, охлаждаясь за счет естественной конвекции. Кристаллы перемещаются с одной стороны корыта на другую в растворе, который, двигаясь вдоль корыта, остается слабо пересыщенным из-за медленного воздушного охлаждения. Пребывание кристаллов в растворе достаточно, чтобы готовый продукт, непрерывно отводимый из аппарата, был крупнокристаллическим и однородным. Так, кристаллы N32804 10 Н2О имеют размер 5—6 мм. [c.55] Аппарат широко использовался для кристаллизации таких продуктов, как тиосульфат натрия, двухосновный фосфорнокислый натрий, уксуснокислый натрий и др. [c.55] Большим достоинством этого аппарата является отсутствие движущихся частей в кристаллизующемся растворе, благодаря чему возможен широкий выбор конструкционных материалов. Были изготовлены аппараты длиной до 30 м, однако наиболее распространены кристаллизаторы размером 15 м (длина) Х2 м (ширина). Расход энергии невелик, например аппарат длиной 15 м снабжается приводом мощностью 1,1 кет. Производительность таких аппаратов мала и составляет максимально около 0,08 кг1сек (300 кг/ч). При выращивании кристаллов размером 8—12 мм производительность по готовому продукту уменьшается до 0,03 кг сек (100 кг1ч). [c.55] Описанный тип кристаллизатора сейчас не используется, однако он все еще остается лучшим аппаратом, в котором можно получать крупные кристаллы за счет воздушного охлаждения. [c.56] Кристаллизатор Свенсона —Уокера [7] —это открытое корыто с полуцилиндрическим днищем шириной 600 мм и глубиной 675 мм (рис. 19). С наружной стороны к корыту приварена водяная рубашка, а внутри аппарата почти у днища установлена горизонтальная спиральная мешалка с большим шагом и невысокой скоростью вращения. Кристаллизатор собирают из стандартных секций длиной 3,0 м (эффективная поверхность охлаждения 3,25 м ), типовой кристализатор состоит из четырех секций. Если требуется аппарат большей длины, то, как правило, типовые кристаллизаторы (каждый из четырех- секций) устанавливают друг над другом в несколько этажей с противо-точным движением охлажцагощей воды и раствора, который стекает сверху вниз из одного аппарата в другой. [c.56] Вернуться к основной статье