ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кристаллизаторы непосредственного контакта с охлаждающей среГлаватретья Вакуум-кристаллизаторы из "Промышленная кристаллизация" Кристаллизатор Говарда (рис. 23), впервые описанный Мак-Кэбом [13], является одним из охладительных кристаллизаторов непрерывного действия, который работает как классификатор. Он состоит из трех конических секций с самостоятельным охлаждением. Горячий концентрированный питающий раствор подается в нижнюю часть кристаллизатора и поднимается вверх противотоком охлаждающей воде. Введенные в среднюю секцию аппарата затравочные кристаллы поддерживаются во взвешенном состоянии восходящим потоком раствора. В этой части аппарата и происходит образование зародышей и рост кристаллов. [c.61] По мере роста кристаллы осаждаются в разгрузочной камере, проходя через поток раствора, поднимающийся им навстречу. Верхняя часть кристаллизатора расширена для предупреждения уноса мелких кристаллов с маточным раствором. Описанный кристаллизатор обладает хорошими условиями для роста кристаллов они находятся во взвешенном состоянии, и все их грани непрерывно омываются пересыщенным раствором. Однако скорость движения раствора возле охлаждающей поверхности, исходя из принципа действия самого аппарата, мала (она не может превышать более чем в полтора раза скорость осаждения кристаллов, иначе они будут уноситься в слив), и, следовательно, имеется вероятность осаждения кристаллов на этих теплопередающих поверхностях. [c.61] Пульсационный кристаллизатор фирмы Оюиапо1а [14, 15], изобретенный Жданским, был детально разработан примерно в 1950 г., однако в последующем конструкция подвергалась неоднократному усовершенствованию. Аппарат имеет вид вертикального цилиндра, в котором подвешена система концентрических охлаждающих труб. [c.61] Охлаждающее устройство вибрирует от пневматического ударника, установленного в верхней части аппарата в более поздних моделях охлаждающее устройство совершает круговое возвратно-поступательное движение, регулируемое двумя пневмоцилиндрами. [c.62] Схематически кристаллизатор представлен на рис. 24. Горячий маточный раствор подается насосом в кольцевой сосуд 1, в котором поддерживается постоянный уровень. Из сосуда раствор через кольцевое отверстие перетекает в кристаллизатор 2, разделенный на ряд камер коническими перегородками 3. Охлаждающие элементы (вертикальные двойные трубы 5) подвешены в кристаллизационной камере и закреплены в верхней ее части 7. Холодная вода (или другой охлаждающий агент) подается в трубы параллельно вначале вниз по внутренней трубе каждого элемента, а затем — вверх по кольцевому зазору между двумя трубами. Трубная опорная головка 7, изготовленная из упругого материала, получает удары от пневмоударника 8 с частотой примерно один раз в секунду и приобретает возвратно-поступательные колебания. Такое же возвратно-поступательное движение совершают все трубы. [c.62] Можно предположить, что вибрация улучшает образование начальных центров кристаллизации, хотя в аппаратах этого типа обычно используется затравка. Кристаллические зародыши, первоначально образующиеся на поверхности охлаждающих труб, сбиваются с них при каждом ударе и падают в раствор. [c.62] Растущие кристаллы поддерживаются во взвешенном состоянии, не подвергаясь механическим воздействиям, поэтому аппарат такого типа наиболее пригоден для кристаллизации хрупких, хлопьевидных или игольчатых кристаллов. Образовавшиеся кристаллы медленно проходят из камеры в камеру, попадают в нижнюю часть кристаллизатора — в коническое днище, откуда и выгружаются в виде 20—30%-ной (по объему) суспензии через импульсный клапан 4. Клапан открывается через каждые 6—10 сек его устройство подробно описано в гл. восьмой (стр. 217). [c.63] Аппарат меньшего размера имеет семь труб (диаметр 28— 30 мм) длиной 3,0 м и поверхностью охлаждения 1,75 м при рабочем объеме около 18 л. В промышленности чаще используются кристаллизаторы с поверхностью охлаждения 30 м . В настоящее время фирма Оюуапо1а занята разработкой аппаратов с поверхностью охлаждения до 240 м . Значение общих коэффициентов теплопередачи находится в пределах 250— 350 вт/(м град)-, при благоприятных условиях аппарат с поверхностью охлаждения 12 м обладает охлаждающей способностью около 230 кет при производительности по кристаллическому продукту 0,14—0,17 кг/сек (500—600 кг/ч). Для такого аппарата расход сжатого воздуха, очищенного от масла и пыли, составляет около 5,5-10 м /сек, или 20 м /ч (в пересчете на нормальные условия). Расход охлаждающей воды обычно в три раза больше расхода питающего раствора. [c.63] Недостаток кристаллизаторов этого типа — небольшое время пребывания раствора в аппарате (максимально около 30 мин), поэтому кристаллизации могут подвергаться лишь те вещества, растворимость которых резко изменяется с температурой. При большой скорости кристаллизации (температура охлаждающей воды на входе должна быть минимум на 15° С ниже температуры суспензии, отводимой из аппарата) образуются относительно мелкие кристаллы. [c.63] Чтобы избежать образования инкрустаций в этих условиях, охлаждающие трубы должны быть хорошо отполированы и изготовлены из металла, который мог бы длительное время сохранять эту полировку при эксплуатации кристаллизатора. Поэтому кристаллизации могут подвергаться лишь те растворы, которые не вызывают коррозии металла. [c.63] Размер кристаллов Содержание мм масс. [c.64] Охладительный кристаллизатор Кристалл [16—18]. Принцип действия охладительного кристаллизатора Кристалл состоит в том, что пересыщение раствора создается в одной части аппарата, а снимается в другой его части (рис. 25). Именно эТим он отличается от всех охладительных кристаллизаторов, рассмотренных выше. [c.64] Для улучшения классификации кристаллов нижнюю часть корпуса выполняют в виде конуса. За счет этого создаются различные скорости раствора достаточно высокая скорость — возле дна корпуса, чтобы поддерживать наиболее крупные и тяжелые кристаллы во взвешенном состоянии, и небольшая скорость— в верхней его части, чтобы воспрепятствовать уносу наиболее мелких кристаллов в циркуляционный контур. После того как кристаллы вырастут до требуемого размера, они осаждаются в солесборнике 3, откуда их выгружают для отделения от маточного раствора и сушки. Аппарат часто снабжается сепаратором мелкой соли, через который удаляется избыток кристаллических зародышей. [c.65] Недостаток охладительного кристаллизатора Кристалл свойствен всем охладительным кристаллизаторам и заключается в том, что пересыщение раствора создается возле теплопередающей поверхности, где оно приобретает максимальное значение. В результате холодильник подвержен инкрустациям и забивке кристаллическими осадками. Используя теплообменник с очень гладкими трубами при скорости движения раствора в них 1,0—2,0 м сек, а также регулируя изменение температуры раствора на входе в холодильник и на выходе из него в пределах 0,ГС и поддерживая разность температур между охлаждающей средой и раствором менее 2° С, можно в промышленных условиях добиться непрерывной работы аппарата без чистки труб в течение 120—150 ч. [c.65] Такой тип кристаллизатора широко применяется на предприятиях с пятидневной рабочей неделей. Чистка труб в производственных условиях занимает не более 2—3 ч и обычно проводится за счет повышения рабочей температуры или временной замены охлаждающего агента каким-либо теплоносителем. [c.65] Кристаллизация кислого виннокислого калия. А. А. Ерофеев и П. В. Епифанов [19] запатентовали кристаллизационную установку для производства кислого винокислого калия. Кристаллизатор, предложенный ими, имеет характерные особенности кристаллизаторов различного типа, описанных выше. Технологическая схема процесса представлена на рис. 26. [c.66] Маточный раствор (температура около ГС), содержащий кристаллы, смешивается в струйном насосе 1 со свежим насыщенным раствором при 15 С. Питающий раствор резко охлаждается, и смесь, выходящая из инжектора при температуре около 5° С, становится пересыщенной. Суспензия подается в воздухоотделитель 2, в котором при помощи вакуум-насоса устанавливается давление ниже атмосферного. При этом не происходит испарения раствора, а рост кристаллов поддерживается путем снятия пересыщения. [c.66] После отделения воздуха суспензия передается насосом 3 в кристаллизатор с очищаемой поверхностью 4, где она далее охлаждается аммиаком. В результате раствор становится еще более пересыщенным и происходит дополнительный рост кристаллов. Затем охлажденная суспензия поступает в центральную трубу кристаллизатора со взвешенным слоем 5, в котором непрерывно поддерживается низкая температура. За время пребывания в этом кристаллизаторе снимается оставшееся пересыщение раствора. Кристаллы, достигшие большого размера, осаждаются и удаляются из нижней части кристаллизатора, в то время как мелкие кристаллы уносятся маточным раствором, смешиваются со свежим питающим раствором в инжекторе, и цикл повторяется. [c.66] Кристаллизатор для нитрата кальция. Кэрни описал [20] кристаллизатор непрерывного действия, работающий по принципу теплообмена путем непосредственного соприкосновения кристаллизующегося раствора и инертного охлаждающего агента, который обладает меньщей плотностью и не смещивается с раствором. Подобная установка для кристаллизации четырехводного нитрата кальция показана на рис. 27. [c.67] Вернуться к основной статье