Апарати для ізогідричної кристалізації

До ізогідричних кристалізаторів відносять апарати, в яких кристалізація здійснюється за рахунок зменшення розчинності при охолоджуванні, а видалення розчинника незначне. Найбільш простим апаратом такого типу є механічний кристалізатор з мішалкою, постачений оболонкою або змійовиком (рис. 4.28).

Механічне перемішування інтенсифікує масо- і теплообмін в апараті, зменшує інкрустацію теплообмінних поверхонь кристалами, але дуже інтенсивне перемішування призводить до подрібнення кристалів. Апарати даного типу використовуються головним чином у малотонажному виробництві реактивів та технічних солей. Поодинокі апарати використовують в установках періодичної дії, а у безперервнодіючих системах застосовують від трьох до шести апаратів, розташованих каскадно, які працюють послідовно. Кристалізатори, як правило, охолоджують водою, але на деяких виробництвах, де необхідне охолоджування до 263–283К (наприклад, хлориду амонію і деяких нітратів), охолодження проводять розчинами, які мають низькі температури замерзання. Механічні кристалізатори можуть мати плоскі, еліптичні й конічні днища, мішалка може бути якірною, лопатевою, рамною або пропелерною, охолоджуюча речовина подається або в оболонку, або у змійовик, кількість рядів якого змінюється від одного до чотирьох.

Рис. 4.28. Кристалізатор з рамним перемішуючим пристроєм.

Барабанний кристалізатор з водяним охолоджуванням (рис. 4.29) являє собою горизонтальний барабан, який обертається. Він складається з корпусу 1 і внутрішньої водяної оболонки 2. На барабані закріплені два бандажі 3, за допомогою яких він спирається на ролики 13 опорної 14 і упорно-опорної 6 станцій.

 

 

Рис. 4.29. Схема барабанного кристалізатора з водяним охолодженням:

 

1 – корпус; 2 – внутрішня водяна оболонка; 3 – бандажі; 4 – розважувальні камери; 5 – горизонтальні ролики упорно-опорної станції; 6 – упорно-опорна станція; 7 – зубчастий вінець; 8 – зубчаста шестерня; 9 – редуктор; 10 – електродвигун; 11 – шкребок; 12 – лінзовий компенсатор; 13 – ролики опорної станції; 14 – опорна станція; 15 – камера зливання; 16 – штуцер для вихідного розчину; 17 – штуцер для охолоджуючого розсолу.

 

Вихідний розчин через штуцер 16 подається в барабан. Рівень
регулюють змінними шайбами, прикріпленими до стаціонарних шайб з боку вивантаження кристалів. Протитечією через спеціальний штуцер 17 подається в оболонку охолоджуючий розсіл. Через регулювальні крани вода відводиться у камеру слива 15. При охолодженні розчину з нього випадають кристали, які переміщаються уздовж похилого барабану, що обертається, у вигляді суспензії. При цьому шкребок, ковзаючи по стінках, зчищає кристали, що налипають. Суспензія виводиться з нижнього штуцера розвантажувальної камери 4.

Горизонтальні ролики 5 упорно-опорної станції запобігають осьовому переміщенню барабану, оскільки він встановлений під невеликим ухилом у бік вивантаження суспензії (1:100 або 1:200). З торців барабан постачений стаціонарними шайбами. Барабан приводиться в обертання від електродвигуна 10 через редуктор 9. Частота обертання 10–18 об./хв. Для компенсації температурних змін барабан забезпечений лінзовим компенсатором 12. Усередині барабана (на всій довжині) встановлений шкребок 11.

Такі кристалізатори виготовляють за ГОСТ 11906-66 з діаметром 600; 800; 1200 і 1600 мм, поверхнею теплообміну відповідно 10; 16; 25; 40 і 80 м² і загальною довжиною 6000; 8000; 12500 і 18000 мм.

Шнековий кристалізатор (рис..4.30 постачений валами з лопатками, або шнеками, які підтримують кристали у зваженому стані, що сприяє отриманню однорідних кристалів.

 

 

Рис. 4.30. Шнековий кристалізатор:

 

1 – жолоб (корито); 2 – вал; 3 – шнек; 4 – розвантажувальний штуцер; 5 – електродвигун; 6, 8 – муфти; 7 – редуктор; 9, 12 – кінцеві підшипники; 10 – проміжний підшипник; 11 – завантажувальний штуцер;

а) – вигляд кристалізатору; б) – вал зі шнеком; в) – вал з лопатками.

 

Для кристалізації розплавлених продуктів застосовуються валки з внутрішнім водяним охолоджуванням (рис. 4.31). Кристалізатор являє собою порожній барабан 1, що обертається із швидкістю 3–6 об./хв.Барабанзанурений у плав на глибину 80–100 мм.Щобплав не застигав, корито обігрівається парою. Усередині барабану розташований другий нерухомий барабан 2 зварної конструкції, забезпечений системою трубопроводів 3 для підведення і відведення охолодної води. Вода постапає в праву частину центрального порожнього валу 4, який перегородкою 6 відділений від іншої частини труби, а потім по трубі 7 потрапляє в нижню частину кільцевого простору між двома барабанами. Нагріваючись, воді піднімається у верхню частину кільцевого простору і по трубах 3 потравляє у ліву частину порожнього валу 4, звідки й відводитися з апарату.

Діаметрвальця 1800 мм іширина 2200 мм.Приобертанні барабану на його поверхні утворюється тонкий шар матеріалу, який зрізається подовжнім ножем 5, розташованим уздовж усього вальця, ідвома торцевими ножами. Такі кристалізатори застосовуються для кристалізації аміачної селітри, сірки, кальцієвої селітри. При кристалізації аміачної селітри продуктивність вальця складає до 5 т/год. Внутрішній барабан кристалізатору досить часто виходить з ладу внаслідок зносу валу. Тому у ряді випадків охолоджування може проводитися шляхом подачі води безпосередньо в барабан через трубки з дрібними отворами для розбризкування її. Для поліпшення роботи кристалізаторів застосовуються самопритискні ножі, які притискаються до барабану спеціальним пристроєм у міру спрацьовування. Це дозволяє у 2–3 рази збільшити термін служби ножів.

 

Рис. 4.31. Вальці з водяним охолодженням:

 

1 – порожній барабан; 2 – нерухомий барабан зварної конструкції; 3 – система трубопроводів; 4 – порожній вал; 5 – подовжній ніж; 6 – перегородка; 7 – трубка для з’єднання осьової труби з кільцевим простором.