Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Экология arrow Инженерная экология: защита литосферы от твердых промышленных и бытовых отходов

Устройство кристаллизаторов

Процесс кристаллизации из растворов состоит из следующих стадий: кристаллизация, отделение образовавшихся кристаллов, перекристаллизация, промывка и сушка кристаллов. Последние две стадии не являются обязательными и назначаются в соответствии с требованиями к конечному продукту.

Кристаллизаторы периодического действия используют обычно в кристаллизационных установках небольшой производительности. Они достаточно экономичны, просты по конструкции и обеспечивают требуемое качество продукта. Недостатком является относительно большая доля вспомогательных операций (загрузки, разгрузки и т.д.). Кристаллизаторы непрерывного действия применяют в условиях обеспечения высокой производительности.

По способу создания пересыщения все кристаллизаторы можно разделить на выпарные, охладительные, испарительные, химические и др.

Выпарные кристаллизаторы используются для проведения изотермической кристаллизации с удалением части растворителя в виде пара, чаще всего это выпарные аппараты с внутренней циркуляционной трубой, подвесной греющей камерой, выносной греющей камерой и др., как с естественной, так и вынужденной циркуляцией раствора. Однако при кристаллизации возникают специфические условия — наличие твердой фазы в растворе, возможность отложения кристаллов на стенках аппарата и греющих трубках, необходимость регулирования размера кристаллов в продукте. Все это требует изменений в конструкции обычных выпарных аппаратов.

На рис. 3.19 изображен выпарной аппарат, включающий кристаллизатор 1 с подвесной нагревательной камерой 2 и двумя работающими поочередно нутч-фильтрами 3 для отделения кристаллов.

Выпарной аппарат, состоящий из кристаллизатора 1 с выносной нагревательной камерой 2 и сборником кристаллов 3, показан на рис. 3.20.

7 — кристаллизатор; 2 — нагревательная камера; 3 — сборник кристаллов

Схема выпарного аппарата-кристаллизатора с подвесной греющей камерой и нутч-фильтрами

Рис. 3.19. Схема выпарного аппарата-кристаллизатора с подвесной греющей камерой и нутч-фильтрами:

Схема выпарного аппарата-кристаллизатора с вынесенной греющей камерой

Рис. 3.20. Схема выпарного аппарата-кристаллизатора с вынесенной греющей камерой:

1 — кристаллизатор; 2 — нагревательная камера; 3 — нутч-фильтр

Охладительные кристаллизаторы применяют для изогидрической кристаллизации растворов веществ с прямой растворимостью.

Простейшие кристаллизаторы периодического действия с охлаждением раствора представляют собой цилиндрические вертикальные аппараты с охлаждающими змеевиками (или рубашками) и механическими мешалками для перемешивания раствора. С целью увеличения времени пребывания раствора в установке эти аппараты часто соединяют последовательно, располагая каскадом.

На рис. 3.21 показан кристаллизатор емкостного типа 1 со змеевиком 3, расположенным внутри аппарата, и лопастной мешалкой 2.

Качающийся кристаллизатор (рис. 3.22) представляет собой длинное неглубокое открытое корыто 1, укрепленное на круглых бандажах 2, которые опираются на ролики 3. Корыто установлено

Схема кристаллизатора емкостного типа со змеевиком и лопастной мешалкой

Рис. 3.21. Схема кристаллизатора емкостного типа со змеевиком и лопастной мешалкой:

7 — кристаллизатор; 2 — лопастная мешалка; 3 — змеевик

с небольшим наклоном вдоль его продольной оси. Посредством специального привода (на рисунке не показан) корыто может медленно качаться на опорных роликах.

Качающийся кристаллизатор

Рис. 3.22. Качающийся кристаллизатор:

7 — корыто; 2 — бандажи; 3 — опорные ролики

Раствор подают в корыто вблизи его верхнего конца; медленно протекая по корыту, он охлаждается вследствие потери тепла в окружающую среду и частичного испарения. При медленном движении и охлаждении раствора скорость образования зародышей кристаллов снижается. Кристаллы растут медленно, получаются крупными — размером от 3—5 до 10—25 мм. Механическое истирание кристаллов при перемешивании почти устранено; стенки аппарата не инкрустируются. Выгрузка кристаллов и маточного раствора производится в нижнем конце корыта. Длина применяемых аппаратов — до 15 м, ширина — до 1,5 м.

Для непрерывной кристаллизации применяют барабанный кристаллизатор 1 (рис. 3.23), представляющий собой цилиндрический сосуд с водяной рубашкой 2, установленный на роликах 3 под небольшим углом к горизонту.

Схема барабанного кристаллизатора

Рис. 3.23. Схема барабанного кристаллизатора:

7 — барабанный кристаллизатор; 2 — водяная рубашка; 3 — ролик

Недостатком этих аппаратов является значительная кристаллизация на внутренней поверхности аппарата, поэтому для разрушения кристаллов на стенке в барабан могут помещать специальные насадки (цепи и штанги).

Вальцовые кристаллизаторы представляют собой горизонтальный вращающийся охлаждаемый изнутри металлический барабан 1 (рис. 3.24). Он частично погружен в корыто 2 с кристаллизуемым раствором. Во избежание преждевременной кристаллизации корыто обогревается. Через полые валы 3, которые вращаются вместе с барабаном, внутрь последнего поступает и удаляется с противоположного конца охлаждающая вода (иногда холодильные рассолы).

Валы соединены с неподвижными трубопроводами при помощи сальниковых уплотнений. За один оборот барабана на его поверхности образуется плотный тонкий слой кристаллов, которые снимаются с барабана ножом 4.

Вальцовые кристаллизаторы применяют главным образом для кристаллизации из расплавов или растворов, содержащих небольшие количества маточного раствора.

Помимо свойств кристаллизуемого материала и скорости охлаждения производительность вальцовых кристаллизаторов зависит от времени прохождения барабана через раствор, что, в свою очередь, определяется скоростью вращения и величиной погружения барабана. Скорость вращения барабана колеблется от 0,1 до 1 м/с.

Вальцовый кристаллизатор

Рис. 3.24. Вальцовый кристаллизатор:

7 — барабан; 2 — корыто; 3 — полые валы; 4 — нож для съема кристаллов

В вальцовых кристаллизаторах из-за быстрого охлаждения продукт получается мелкокристаллическим. Кроме того, кристаллы, образующиеся из расплавов, содержат все примеси, находящиеся в исходном расплаве.

Испарительные кристаллизаторы можно разделить на кристаллизаторы с воздушным охлаждением и вакуум-кристаллизаторы.

В аппаратах первой группы охлаждение раствора происходит путем его непосредственного соприкосновения с воздухом. Вследствие этого одновременно с охлаждением происходит испарение части растворителя.

В вакуум-кристаллизаторах создается пониженное давление с помощью вакуум-насоса, что способствует испарению части растворителя с одновременным охлаждением раствора.

Химические кристаллизаторы используются для проведения в одном аппарате химической реакции и кристаллизации образующейся при этом твердой фазы.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы