ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Поршневые противоточные кристаллизационные колонны из "Основы техники кристаллизации расплавов" Конструкции шнековых противоточных кристаллизаторов сравнительно разнообразны. Они бывают вертикальные, горизонтальные и наклонные. Наиболее широкое распространение получили аппараты вертикального типа благодаря большей компактности и более равномерному распределению твердой фазы по сечению рабочего пространства. [c.274] Шнековые кристаллизаторы периодического действия. Шнековые кристаллизаторы (колонны) периодического действия чаш е всего состоит из двух соосных трубок, в промежутке между которыми помещается вращающаяся спираль (рис. ХП-7, а). [c.275] Последняя обычно изготовляется из пружинной стали и приводится во вращение со скоростью от 8 до 150 об/мин. Профиль спирали может быть круглым, квадратным, прямоугольным и линзообразным [358]. Зазор между вращающейся спиралью п стенками колонны обычно составляет 0,1—0,3 мм. Имеются конструкции аппаратов без внутренней трубки. [c.275] В верхней части колонна о6е1Чно снабжена охлаждающей рубашкой (зона охлаждения), а в пиж-ней — обмоткой электронагрева. В результате по высоте колонны создается определенный градиент температуры. При атом температура в нижней части колонны должна несколько превышать точку плавления очищаемого вещества, а температура в зоне охлаждения должна быть несколько ниже точки плавления исходной смеси. [c.275] Процесс очистки вещества в шнековой колонне периодического действия осуществляется следующим образом. Исходный расплав заливают в пространство между трубками и при вращении спирали производят медленное охлаждение расплава через рубашку. Образующиеся при этом кристаллы транспортируются спиралью в нижнюю часть колонны, вытесняя оттуда соответствующую часть расплава. [c.275] После достижения кристаллами уровня, где температура соответствует их точке плавления, они постепенно расплавляются. В результате по высоте происходит постепенное перераспределение компонентов в нижней части колонны расплав обогащается высокоплавким и в верхней части — низкоплавким компонентом (обычно примесью). [c.275] При очистке высокоплавких веществ вместо организации зоноохлажде-ния и плавления на внешнюю трубку колонны наматывают электрическую обмотку с переменным шагом (рис. ХП-7, б), возрастающим от нижнего конца колонны к верху. [c.275] Шнековые колонны периодического действия используются в лабораторной практике для разделения и глубокой очистки раз. хичиых веществ. В таких аппаратах, в частности, проводили очистку р-нафтола [377], фенола [379], бензофенола [379], нафталина [377], серы [372] и др. [c.275] Высота колонн периодического действия обычно составляет от 100 до 1000 мм [352, 378]. По своей эффективности процесс разделения в шнековых колоннах в ряде случаев может конкурировать с зонной плавкой [380]. [c.275] Экспериментальному исследованию противоточной кристаллизации в этих аппаратах посвящено значительное число работ. [c.275] Исследования разделения бинарной смеси бензол — циклогексан [381] показали, что с увеличением скорости движения твердой фазы в колонне эффективность последней повышается. Специальными исследованиями [382] было установлено, что эффективность шнековой колонны не зависит от скорости враш,ения спирали в интервале Пщ 40—120 об/мин. Однако при дальнейшем увеличении числа оборотов спирали наблюдается довольно резкое снижение эффективности колонны, видимо, вследствие усиления продольного перемешивания. Установлено также, что с увеличением зазора между спиралью и стенками колонны эффективность последней понижается (рис. ХИ-9). [c.276] При разделении смесей, образующих твердые растворы, высота рассматриваемого аппарата, эквивалентная одной теоретической ступени, в среднем составляет 2—12 см [377, 382]. [c.277] Шнековые кристаллизаторы непрерывного действия. Шнековые кристаллизаторы непрерывного действия работают с подачей исходного расплава либо в центр зоны очистки (массообмена), либо в торцевую часть. В обоих случаях (рис. XI1-10) кристаллизатор представляет собой вертикальную трубу, внутри которой находится вращающийся шнек. [c.277] В верхней части аппарат снабжен охлаждающей рубашкой а в нижней — плавителем. [c.277] По первому рабочему варианту (рис. ХП-10, а) исходный расплав подается в центральную часть колонны. В зоне охлаждения происходит непрерывное образование кристаллической фазы последняя с помощью шнека непрерывно транспортируется вниз. В самой нижней части аппарата кристаллы полностью расплавляются. Часть полученного при этом продукта, обогащенного высокоплавким компонентом, выводится через нижний штуцер, а другая часть вытесняется вверх непрерывно поступаюпщми сверху кристаллами, благодаря чему и создается противоток фаз. Двигаясь вверх, жидкая фаза постепенно обедняется высокоплавким компонентом в результате массообмена с кристаллической фазой и выводится сверху в виде низкоплавкого продукта. [c.277] Как уже отмечалось, транспортирование кристаллов в шнековых кристаллизаторах возможно как шнеком [349, 385], так и вращающейся спиралью [378, 358]. В последнем случае наблюдается некоторое повышение эффективности аппарата [433]. Иногда для транспортирования кристаллов используют два [347] илп несколько параллельных шнеков [363], а в ряде случаев, с целью более равномерного распределения потока жидкой фазы по сечению аппарата, витки шнека выполняются из перфорированной пластины [347]. [c.278] Для устранения забивки колонны кристаллами иногда прибегают к пульсирующему движению спирали [358 386) последняя наряду с вращательным движением совершает вертикальные колебания с частотой от 73 до 360 в 1 мин п амплитудой 1—20 мм. [c.278] Корпус шнековых кристаллизаторов обычно изготовляют из термостойкого стекла или кварца, реже — из металла. В колоннах относительно большого диаметра плавитель имеет вместо внешнего обогрева внутренние теплообменные элементы (змеевики, трубчатки). Высота щнековых кристаллизаторов непрерывного действия в отдельных случаях достигает 2 м, а диаметр — 100 мм. [c.278] Экспериментальные исследования процесса непрерывной противоточной кристаллизации в шнековых аппаратах показали [389, 391, 392], что время выхода последних на стационарный рабочий режим в зависимости от условий разделения и объема колонны обычно составляет 1—5 ч. За это время, как правило, происходит смена от полутора до двух объемов колонны [349]. [c.278] По высоте колонн обычно наблюдаются довольно значительные градиенты температуры и концентрации [378, 393, 394, 433, 451]. Характерная кривая распределения концентрации по высоте колонны при разделении непрерывных твердых растворов показана на рис. ХП-11, а [359]. [c.278] Вернуться к основной статье