Кристаллизация из растворов в химической промышленности - Лебедев И.В.
Скачать (прямая ссылка):
10—15 ч до нескольких суток.
Аппарат с подвесной нагревательной камерой
По способу циркуляции выпарной аппарат с подвесной нагревательной камерой (рис. 115) напоминает предыдущую конструкцию. По центру корпуса 5 через сальник проходит труба 4, подводящая пар и соединенная с нагревательной камерой, которая имеет самостоятельный корпус 7, свободно подвешиваемый в нем на кронштейнах 8 для ликвидации термических напряжений в аппарате. В целях создания естественной циркуляции предусмотрено кольцевое пространство между корпусами аппарата и греющей камеры. В этом пространстве малоэмульсированная суспензия опускается вниз, передавливая вверх находящуюся в трубках более легкую паро-жидкостную смесь.
Соковый пар, пройдя через брызгоуловитель * 1, удаляется из аппарата, уловленные капли раствора по трубе 2 возвращаются обратно в греющую камеру. Кристаллы собираются в нижней части конического днища и отводятся в один из двух фильтров 9, работающих поочередно; пока в одном из них фильтруется суспензия, из второго выгружается кристаллический продукт. Для периодической промывки аппарата водой предусмотрено оросительное устройство 3.
По сравнению с предыдущей конструкцией аппарат обеспечивает более интенсивную и стабильную циркуляцию.
Так как в местах крепления трубных решеток с корпусом отсутствуют прокладки, обычно сильно разрушающиеся в ще-
* Такой инерционный брызгоуловитель заметно влияет на очистку пара лишь при небольших скоростях его движения в сепараторе (при атмосферном давлении, например, не свыше 1 м/сек) [94].
лочных средах, то аппараты с подвесной нагревательной камерой применяют главным образом при кристаллизации из щелочных растворов. Однако по сравнению с предыдущей конструкцией эти аппараты более сложны по устройству.
Аппарат с выпосной нагреватепьпой камерой
Из всех аппаратов с естественной циркуляцией раствора наиболее надежным в эксплуатации является выпарной аппарат с выносной нагревательной камерой (рис. 116). Он состоит из нагревательной камеры 4 и сепаратора 2, соединенных между собой циркуляционными трубами 3 и 6. В греющих трубках раствор испытывает дополнительное давление столба жидкости, находящейся в «подъемной» трубе 3, поэтому интенсивное парообразование начинается лишь при переходе перегретого раствора в «подъемную» трубу и сепаратор.
В сепараторе происходит разделение паро-жидкостной смеси: соковый пар отводится через штуцер 1, а суспензия, состоящая из маточного раствора и кристаллов, по трубе 6 поступает в солесборник 5. В конической части солесборника кристаллы осаждаются и периодически или непрерывно отводятся на центрифугу. Маточный раствор с наиболее мелкими кристаллами из солесборника возвращается в нагревательную камеру, многократно циркулируя по контуру аппарата.
Вынос зоны парообразования из греющих трубок является надежным способом предохранения их от инкрустаций лишь при кристаллизации солей, растворимость которых с повышением температуры увеличивается. Этой меры оказывается недостаточно при выпаривании растворов солей с обратной растворимостью, так как именно возле теплопередающей поверхности образуется пересыщенное состояние. К тому же в «подъемной» трубе, где раствор интенсивно вскипает и поддерживается его максимальное пересыщение, велика вероятность образования инкрустаций уже независимо от характера растворимости соли.
Чтобы избежать инкрустации стенок сепаратора, целесообразно полировать их внутренние поверхности, подавать на стенку низкочастотные механические вибрации [22, 96], а также вводить питающий раствор через орошающее устройство (см. рис. 114). Развитый объем раствора в сепараторе способствует эффективному снятию пересыщения и уменьшает вероятность образования инкрустаций в обратной трубе 6 [86].
При наличии солесборника из аппарата можно отводить более концентрированную суспензию, облегчая последующую работу центрифуги. Однако при этом уменьшается содержание кристаллов в циркулирующей суспензии, а следовательно, возрастает опасность кристаллообразования на стенках аппарата. Поэтому очень часто из циркуляционного контура исключается
СотВый
пар
Рис. 116. Выпарной аппарат с выносной нагревательной камерой н солесборннком:
/ — штуцер сокового пара; 2—сепаратор; 3, 0—циркуляционные трубы;
4 — нагревательная камера; 5—соле-сборник.
солесборник (рис. 117), что способствует увеличению концентрации кристаллов в суспензии и скорости снятия возникающего в растворе пересыщения.
Для поддержания постоянного уровня раствора в сепараторе суспензия отбирается через фонарь 1, в котором через трубу 2 поддерживается то же давление, что и в сепараторе.
Длина греющих трубок в аппаратах этого типа принимается до 3—4 и даже 5—7 м, диаметр — не менее 50 мм. В зависимости от длины трубок, полезной разности температур и давления в сепараторе скорость циркуляции раствора в трубках колеблется от 1,2—1,5 до 1,8—2,0 м/сек. Коэффициент теплопередачи составляет в среднем 950—1400 вт/(м2'град) или 800—1200 ккал/(м2 • ч • град), доходя иногда до 2100 вт/ (м2 • град) или 1800 ккал/(м2 • ч • град),
