Кристаллизатор со взвешенным слоем

 

Принцип работы

Кристаллизатор со взвешенным слоем (рис. 39) занимает особое место в группе выпарных кристаллизаторов. Данный аппарат позволяет получать крупнокристаллический продукт и регулировать размер кристаллов в результате изменения некоторых технологических параметров.

Кристаллизатор состоит из корпуса 2, в верхней части которого расположен сепаратор 1, теплообменника 4, циркуляционного насоса 5 (аппарат с принудительной циркуляцией раствора). Кристаллизатор снабжен штуцерами для отвода сокового пара и выхода кристаллов.

Рис. 39. Схема кристаллизатора со взвешенным слоем: 1 – сепаратор; 2 – корпус; 3 – осадитель; 4 – теплообменник; 5 – циркуляционный насос

Маточный раствор, практически достигающий равновесия с кристаллами при прохождении через взвешенный слой, из верхней части корпуса аппарата засасывается циркуляционным насосом и через трубчатый теплообменник подается в сепаратор. Нагретый в теплообменнике на 2 – 4 градуса раствор вскипает при входе в сепаратор и становится пересыщенным. Для регулируемой кристаллизации очень важно, чтобы пересыщение было небольшим, а истирание кристаллов – минимальным. Только в этом случае число образующихся зародышей сравнительно невелико, и они могут вырасти до достаточно большого размера.

Для дополнительной регулировки крупности готового продукта производится удаление из системы излишних центров кристаллизации в виде мелких кристаллов, отделяющихся в специальный осадитель 3.

КРИСТАЛЛИЗАТОР С МЕШАЛКОЙ

 

Принцип работы

 

Кристаллизатор с мешалкой (рис. 40) является наиболее простым и достаточно распространенным в промышленности аппаратом. Он относится к группе охладительных кристаллизаторов и состоит из корпуса 1, охлаждающей рубашки 2, мешалки 3.

Раствор заливается в цилиндрический корпус кристаллизатора, перемешивается мешалкой (например, якорной, лопастной, турбинной). После заполнения корпуса подается охлаждающая вода в водяную рубашку. Во избежание интенсивной инкрустации внутренней поверхности аппарата разность температур раствора и охлаждающей воды не должна превышать 8 – 10 ^оС. После окончания процесса кристаллизации образующаяся суспензия выгружается через нижний штуцер и разделяется на фильтрах или центрифугах с получением кристаллического вещества и выделения маточного раствора.

Одиночные аппараты применяют при периодической кристаллизации, тогда как в непрерывном процессе можно использовать батарею последовательно соединенных кристаллизаторов.

 

КРИСТАЛЛИЗАТОР НЕПОСРЕДСТВЕННОГО КОНТАКТА
С ОХЛАЖДАЮЩЕЙ СРЕДОЙ

 

Принцип работы

 

Кристаллизатор непосредственного контакта (рис. 41) состоит из корпуса, в котором расположены мешалка 4, распределительное устройство 5, центральная труба 6. Кроме того, имеются циклонный сепаратор 1, теплообменник 2 и насос 3.

Не смешивающийся с раствором промежуточный теплоноситель (например, нефть, пропан-бутановая смесь), охлажденный в аммиачном теплообменнике, подается насосом в специальное распределительное устройство, расположенное в корпусе кристаллизатора. Выходя из него в виде мелких капель, теплоноситель (более легкий, чем раствор) поднимается вверх по центральной трубе, отнимая тепло от окружающего раствора и одновременно вызывая его циркуляцию, которая осуществляется без введения дополнительной энергии. Выходя из центральной трубы, теплоноситель собирается в верхней части кристаллизатора и, полностью освободившись в циклонном сепараторе от примесей раствора, снова подается в теплообменник для охлаждения. Образующиеся кристаллы в виде суспензии выводятся из нижней части кристаллизатора, где они поддерживаются во взвешенном состоянии мешалкой.

 

ВАКУУМ – КРИСТАЛЛИЗАТОР

 

Принцип работы

 

На рис. 42 представлен простейший вакуум–кристаллизатор периодического действия. Он состоит из герметичного бака 1 с мешалкой (например, пропеллерной), конденсатора 4, соединенного через ловушку 5 с вакуум–насосом. Аппарат снабжен вентилями 2 для подачи раствора и 7 для выхода суспензии, которые плотно закрыты во время работы кристаллизатора.

Перед началом работы аппарат заполняется горячим концентрированным раствором. В конденсатор подается охлаждающая вода. После включения вакуум–насоса в системе постепенно создается разрежение. Когда давление в кристаллизаторе становится равным упругости паров над раствором при данной температуре, начинается кипение раствора. Мешалка помогает подводить раствор в зону кипения и поддерживать кристаллы во взвешенном состоянии. Соковый пар через специальный штуцер 3 поступает в конденсатор. Образующийся конденсат отводится через барометрическую трубу и гидрозатвор 6. Вскипание и охлаждение раствора продолжается в результате снижения остаточного давления до достижения конечного вакуума, величина которого определяется температурой охлаждающей воды в конденсаторе и характеристикой вакуум–насоса. После окончания процесса производится разгрузка аппарата. Для этого открываются вентиль 2 для сообщения кристаллизатора с атмосферой и вентиль 7 для выгрузки суспензии.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Тимонин А. С. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования: справочник: в 3 т. / А.С. Тимонин. – Калуга: Изд-во Н. Бочкаревой, 2002.

2. Айнштейн В. Г. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии: учебник для вузов: в 2 кн. / В. Г. Айнштейн, М. К. Захаров, Г. А. Носов и др. – М.: Химия, 1999.

3. Дытнерский Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии: в 2 ч. / Ю. И. Дытнерский. – М.: Химия, 1995.

4. Чернобыльский И. И. Машины и аппараты химических производств / И. И. Чернобыльский, А. Г. Бондарь, Б. А. Гаевский, С. А. Городинская, Р. Я. Радиев и др. – М.: Машиностроение, 1975.

5. Авербух Я. Д. Процессы и аппараты химической технологии: курс лекций: в 2 ч. / Я. Д. Авербух, Ф. П. Заостровский, Л. Н. Матусевич. – Свердловск: УПИ, 1973.

6. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии / А. Г. Касаткин. – М.: Химия, 1971.

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

1. Абсорбционные аппараты…………………………………………………………… 3

2. Установки для перегонки и ректификации………………………………………… 12

3. Аппараты для жидкостной экстракции…………………………………………….. 16

4. Адсорбционные аппараты…………………………………………………………… 24

5. Конструкции сушилок………………………………………………………………. 27

6. Аппараты для растворения и выщелачивания……………………………………… 44

7. Кристаллизаторы…………………………………………………………………….. 47

Список литературы……………………………………………………………………… 52

 

 

Учебное издание

 

 

АЛЬБОМ ОСНОВНЫХ АППАРАТОВ

ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Часть 3: Аппараты массообменных процессов

 

 

Составители: Лариса Юрьевна Лаврова,

Владимир Александрович Степанов

 

Редактор О. В. Климова

 

 

ИД № 06263 от 12.11.2001 г.

 

Подписано в печать Формат 60х84 1/8

Бумага типографская Офсетная печать Усл. печ. л. 3,24

Уч-изд. л. 2,58 Тираж экз. Заказ

 

Редакционно-издательский отдел УГТУ–УПИ

620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19

[e-mail]

 

Ризография НИЧ УГТУ–УПИ

620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19