Кристаллизация из растворов в химической промышленности - Лебедев И.В.
Скачать (прямая ссылка):
энергии паро-жидкостной смеси и уменьшения тем самым брыз-гоуноса в конденсатор. Аппарат промывается при помощи орошающего устройства 2. Питающий раствор по штуцеру 6 подается в центральную трубу 5. Поднимаясь, он вскипает в ее верхней части вследствие понижения давления. Так как в трубе образуется паро-жидкостная эмульсия с меньшей плотностью, чем плотность суспензии в кольцевом пространстве между центральной трубой и корпусом, в кристаллизаторе возникает естественная циркуляция раствора вверх по центральной трубе и вниз по кольцевому сечению. Образовавшиеся кристаллы по барометрической трубе 7 отводятся в гидрозатвор, откуда поступают на центрифугу.
При циркуляции горячий питающий раствор в центральной трубе смешивается с уже охлажденным маточным. Степень
Соковый
Рис. 104. Вакуум-кри- Рис. 105. Вакуум-кристаллизатор с
сталлизатор с мешалкой естественной циркуляцией раствора:
И классифицирующей вы- 1— сепаратор; 2 — оросительное устройство;
грузкой кристаллов. 3 —отбойник; 4 — корпус аппарата; 5— цирку-
ляционная труба; 0 —штуцер для подачи раствора; 7 —барометрическая труба; 8 — гидрозатвор с мешалкой»
смешения V характеризуется количеством маточного раствора, поступающего в центральную трубу, на единицу массы питающего раствора, т. е.
U = (45)
^рас.
где (?мат. и (?рас.— количество соответственно маточного и питающего растворов, поступающих в циркуляционную трубу (кг/сек).
Для аппаратов с естественной циркуляцией степень смешения обычно равна 10—12, а температура раствора после смешения на 5—6° С выше его температуры кипения в сепараторе. Средний размер получаемых кристаллов, например, при кристаллизации NaN03 составляет 0,30—0,35 мм.
Наибольшая скорость циркуляции в центральной трубе (например, 0,3—0,4 м/сек) достигается, если верхний конец ее расположен на 100—150 мм ниже уровня кипящего раствора в сепараторе.
Для предупреждения образования инкрустаций внутренние поверхности сепаратора, а также верхний конец циркуляционной трубы на расстоянии 1,5—2,0 м отполированы до класса чистоты V 8.
По сравнению с описанными выше циркуляционными кристаллизаторами аппарат с центральной трубой отличается простотой конструкции, так как для создания циркуляции не требуется пропеллерной мешалки или насоса. Отсутствие движущихся частей в самом аппарате исключает необходимость установки сальника и сводит к минимуму механическое истирание кристаллов.
Кристаллизатор со струйным насосом (рис. 106) представляет собой несколько видоизмененную конструкцию предыдущего аппарата [66—68]. Единственное его отличие состоит в том, что питающий раствор подается через струйный насос, сопло которого смонтировано на конце питающего штуцера, а камерой смешения служит нижняя часть циркуляционной трубы. Благодаря простоте струйный насос не усложняет конструкции кристаллизатора, но в то же время он делает циркуляцию раствора более устойчивой, увеличивает ее движущую силу и повышает степень смешения U до 15—18, уменьшая тем самым пересыщение при кристаллизации, а следовательно, и вероятность инкрустации стенок аппарата.
В специально проведенном исследовании [69] было показано, что при напорах на сопло струйного насоса свыше 60—100 кн/м2 (в зависимости от размера сопла) кипение жидкости в центральной трубе приводит даже к снижению скорости циркуляции за счет сопротивления паро-жидкостной эмульсии. В этих условиях увеличение циркуляции может быть достигнуто выносом
зоны кипения из трубы за счет повышения уровня жидкости в сепараторе. Такой же результат может быть получен за счет придания верхнему концу трубы формы расширяющегося раструба.
Кристаллизатор без гидрозатвора. В аппаратах с гидрозатвором снижение вакуума даже на 5—10 мм рт. ст. приводит к прекращению циркуляции, выпадению всех кристаллов из аппарата в гидрозатвор, поэтому для выхода на режим требуется новый запуск аппарата. Этот недостаток устранен в кристаллизаторе без гидрозатвора (рис. 107), отличающимся способом отбора суспензии [70, 71].
Нижняя часть корпуса аппарата закрыта днищем /, суспензия выводится по пульпоотводящим трубам 2 и 3, которые вверху при помощи трубы 4 соединены с паровым пространством сепаратора. Насос 5 откачивает суспензию из кристаллизатора. При таком отборе суспензии обеспечивается постоянный уровень
СокоВый f-“пар
А
Рис. 106. Циркуляционный вакуум-кристаллизатор со струйным иасосом.
Рис. 107. Циркуляционный вакуум-кристаллизатор без гидрозатвора:
7 —днище аппарата; 2, 3 — пульпоотводящие трубы; 4 — соединительная труба; 5—насос.
раствора в сепараторе независимо от возможных колебаний величины остаточного давления *.
Соединение труб 2, 3 и 4 более целесообразно производить через фонарь (см. рис. 107, исполнение Б) с двумя смотровыми стеклами, через которые можно непосредственно наблюдать за отводом суспензии из кристаллизатора, что существенно облегчает контроль за его работой.
Место присоединения трубопровода 2 к корпусу кристаллизатора выполняется на таком расстоянии от днища 1, чтобы при возможной остановке аппарата оно не было перекрыто осевшими кристаллами. При последующем запуске кристаллизатора осевшая соль быстро вовлекается в циркуляцию и удаляется из аппарата.
