Изогидрические кристаллизаторы

Для проведения процесса кристаллизации солей, растворимость которых значительно уменьшается с понижением температуры, применяют изогидрические кристаллизаторы. Раствор в них охлаждается при постоянном количестве растворителя до температуры ниже температуры насыщения. В результате охлаждения раствор становится пересыщенным, что приводит к возникКристаллизаторы с водяным охлаждением

В таких аппаратах охлаждение раствора производится при помощи змеевика (рисунок 79а), рубашки (рисунок 79б) или выносного холодильника.

а) со встроенным змеевиком: 1 - корпус; 2 - змеевик; 3 - мешалка; 4 - привод; 5 - разгрузочное устройство; 6 - штуцера для ввода и выводаохлаждающей воды; б) с охлаждающей рубашкой: 1 - корпус; 2 - мешалка; 3 - охлаждающая рубашка; 4 - разгрузочное устройство; 5 - штуцер для подачи охлаждающей воды.

Рисунок 79 -Кристаллизаторы с водяным охлаждением.

В таких аппаратах может проходить как периодический, так и непрерывный процесс кристаллизации.

В непрерывно действующем аппарате отвод маточного раствора осуществляется сверху. Верхняя часть аппарата выполняется кони ческой, чтобы уменьшить скорость движения раствора, циркулирующим под действием мешалки, и, следовательно, уменьшить опасность уноса мелких кристаллов с маточным раствором. Кристаллы выводятся через нижний штуцер.

новению процесса кристаллизации.

Качающийся кристаллизатор Вульфа-Бокка

Аппарат представляет собой длинное неглубокое корыто 1, на котором закреплены бандажи 2, установленные на опорные ролики 3 (рисунок 80).

Кристаллизатор имеет небольшой наклон вдоль продольной оси и с помощью специального привода совершает медленные маятниковые движения. Горячий раствор подается в верхнем конце кристаллизатора и непрерывно протекает вдоль корыта, отдавая тепло в окружающую атмосферу. Часть жидкости испаряется. Такой аппарат позволяет получать крупные кристаллы. Медленное охлаждение раствора при слабом движении, Раствор обеспечивая малую скорость образования зародышей, позволяет получать крупные кристаллы (3 - 25 мм). Этому способствуют и установленные на дне корыта в шахматном порядке невысокие поперечные перегородки, которые увеличивают время пребывания кристаллов в аппарате. Считают, что скорость движения кристаллов вдоль аппарата составляет 0,1 - 0,2 скорости движения маточного раствора. Передвигаясь по дну корыта, кристаллы не срастаются между собой и приобретают правильную форму.

1 - корыто; 2 - бандаж; 3 - опорные ролики.

Рисунок 80- Качающийся кристаллизатор Вульфа-Бокка.

Недостатки: 1) малая производительность; 2) пары растворителя попадают непосредственно в цех, тем самым увлажняют и загрязняют атмосферу.

Шнековый кристаллизатор

Кристаллизатор этого типа состоит из горизонтального корыта с полуцилиндрическим днищем, внутри которого вращается шнек или ленточная мешалка, установленная по оси аппарата с очень небольшими зазорами между краями шнека и стенками аппарата. Корыто имеет рубашку, в которой движется охлаждающая вода.

Корыто может быть закрытым и открытым в зависимости от условий производства. Шнек перемещает кристаллы вдоль аппарата и поддерживает их во взвешенном состоянии, способствует образованию хорошо сформированных и сравнительно однородных по размеру кристаллов. Интенсификация охлаждения создает возможность образования инкрустаций. Поэтому аппараты приходится останавливать для промывки .

Средний размер кристаллов обычно не превышает 0,4 - 0,6 мм. Высокая производительность таких кристаллизаторов, простота их устройства и обслуживания обусловили их значительное распространение в химической промышленности.

Барабанный погружной кристаллизатор,изображенный на рисунок 81 имеет корпус 1 с коробообразным днищем, в котором помещен барабан 2 с двойными стенками, между которыми протекает охлаждающая вода.

1 - корпус; 2 - барабан; 3 - штуцер для ввода раствора; 4 - штуцер - для вывода суспензии кристаллов; 5 - перегородка; 6 - лопастная мешалка; I - раствор; II - суспензия; III - охлаждающая вода.

Рисунок 81- Барабанный погружной кристаллизатор непрерывного действия.

Барабанные кристаллизаторы

Барабанный вращающийся кристаллизатор с водяным или воздушным охлаждением является одним из наиболее распространенных механических кристаллизаторов. Аппарат с водяным охлаждением представляет собой вращающийся барабан, установленный под небольшим углом 50 ⁰ (уклон 1:100- 1:200) к горизонту 5 - 10 об/мин. На барабане закреплены бандажи , опирающиеся на опорные ролики. Для предотвращения осевого смещения у одного бандажа устанавливаются упорные ролики. Вращение передается от привода через зубчатый венец, укрепленный на барабане. Горячий раствор подается в верхний конец барабана и медленно движется вдоль его оси, занимая по высоте сечения 1/8 -1/5 диаметра барабана (100 - 200 мм). Толщина слоя раствора в барабане, угол наклона и число оборотов барабана- факторы определяющие время пребывания раствора в аппарате, выбираются в зависимости от свойства раствора и требований к продукту. Как и во всех механических кристаллизаторах с водяным охлаждением, в барабанных аппаратах образуются довольно мелкие, но внутренне однородные кристаллы. Существенным недостатком таких аппаратов является значительная инкрустация поверхности барабана, громоздкость.

Для устранения пристенных осадков в барабан на всю его длину помещают тяжелую цепь, шарнирно закрепленную на его верх нем конце. При вращении барабана цепь перекатывается по его внутренней поверхности и сбивает наросты соли. В целях предупреждения образования инкрустаций используются барабанные кристаллизаторы с воздушным охлаждением. Раствор здесь охлаждается сильной струей воздуха, подаваемой вентилятором противотоком движению раствора со скоростью 4 - 5 м/с. Охлаждение происходит, главным образом, за счет испарения части растворителя.

Изогидрический кристаллизатор ‘’КРИСТАЛЛ’’ со взвешенным слоем

1 - корпус; 2, 4 - трубы; 3 - штуцер для отвода маточника; 5 - отстойник мелкой соли; 6 - трубопровод; 7 - штуцер для отвода нагретой воды; 8, 9, 13 - краны; 10 - теплообменник; 11 - штуцер для ввода охлаждающей воды; 12 - насос; 14 - вентиль; 15 - циркуляционный насос; 16 - штуцер для подачи горячего концентрированного раствора; 17, 18 - штуцеры.

Рисунок 82 - Изогидрический кристаллизатор со взвешенным слоем.

В аппаратах такого типа возможно строгое регулирование размера полученных кристаллов.

Кристаллизатор состоит из корпуса 1, циркуляционного насоса 15 и теплообменника 10, соединенных в замкнутый контур циркуляционными трубами 2, 4. Для улучшения условий кристаллизации и регулирования размера кристаллов аппарат часто снабжается вспомогательным насосом 12 (для циркуляции охлаждающей воды) и отстойником мелкой соли 5.

Горячий концентрированный раствор непрерывно поступает через штуцер 16 во всасывающую циркуляционную трубу 2 и смешивается там с циркулирующим маточным раствором, которого много больше, чем свежего. В теплообменнике раствор охлаждается, достигая очень небольшого пересыщения. Пересыщенный раствор по трубе 4 поступает в нижнюю часть корпуса кристаллизатора и поднимается в корпусе вверх, поддерживая растущие кристаллы во взвешенном состоянии. Скорость раствора в аппарате составляет 0,01 - 0,02 м/с, регулируется вентилем 14 так, чтобы кристаллы не оседали на дне и не уносились в циркуляционный контур. Взвешенные кристаллы растут за счет пересыщения раствора. Благодаря малой степени пересыщения раствора скорость образования новых зародышей невелика и основная масса вещества выделяется на поверхности уже имеющихся кристаллов.

Кроме того, в аппарате предусмотрено удаление мелких цент- ров кристаллов. С этой целью наиболее мелкие кристаллы выводятся в отстойник (циклон-разделитель) 5, оттуда осветленный раствор по трубопроводу б возвращается в циркуляционный контур, а мелкокристаллический осадок выводится через штуцер 18 в качестве побочного продукта. Крупные кристаллы падают на дно и выводятся через штуцер 17. Избыток маточного раствора отводится через штуцер 3. Раствор в теплообменнике охлаждается водой. Для промывки теплообменника используют краны 8, 13.