ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кристаллизация в скребковых и шнековых аппаратах из "Основы техники фракционной кристаллизации" Конструкции скребковых кристаллизаторов разнообразны. Большинство из них представляет собой горизонтальные цилиндрические аппараты, снабженные вращающимися скребковыми мешалками. Чаще всего они работают в непрерывном режиме. Ниже рассмотрены наиболее характерные конструкции. [c.96] В нефтехимической промышленности для выделения парафинов из нефтяных продуктов [87—90], а также для разделения изомеров ксилола [88, 91—93] широко применяют скребковые кристаллизаторы типа труба в трубе . [c.96] Конструктивные варианты этих аппаратов, отличаются схемой соединения труб и приводом скребковых валов. Кристаллизатор, изображенный на рис. 3.7, состоит из последовательно соединенных горизонтальных секций, каждая из которых снаб-же а индивидуальной охлаждающей рубашкой. Охлаждение осуществляется жидким или испаряющимся хладоагентом [89]. В первом случае хладоагент (вода или рассол) движегся последовательно через все секции противотоком к кристаллизующейся смеси, которая перемещается по внутренним трубам все.х секций. При использовании для охлаждения испаряющихся хладоагентов (аммиака, этана) над кристаллизатором устанавливают емкость с жидким хладоагентом, откуда он параллельно поступает в рубашки всех секций [88, 89]. Пары хладоагента отводятся по коллектору в холодильную установку. [c.96] Для предотвращения провисания вала в каждой секции через 2—3 м установлены опорные втулки, не препятствующие движению кристаллизата [94]. Концы скребковых валов выведены через сальниковые уплотнения, причем один из них присоединяется к общему приводу посредством цепной передачи. Имеются аппараты с индивидуальными приводами для каждого вала. Привод валов обязательно снабжается предохранительными муфтами. Скорость вращения валов обычно составляет 10—16 об/мин [88, 89], в некоторых конструкциях она достигает 100 об/мин [92, 93]. [c.97] Кристаллизаторы имеют от 2 до 14 секций при большом числе их располагают в два ряда [89, 92, 93], а в некоторых конструкциях [88, 89] —в двух блоках (в шахматном порядке) и снабжают общей охлаждающей рубашкой. Для компенсации термических напряжений на внешних трубах, как правило, устанавливают линзовые компенсаторы. Длина одной секции составляет от 2 до 15 м [89, 92, 94], а диаметр внутренних труб 100—300 мм. Поверхность теплообмена таких кристаллизаторов достигает 130 м [92]. [c.97] Скребковые кристаллизаторы обладают значительным гидравлическим сопротивлением, поэтому исходная смесь подается в аппарат насосом под напором 2—3 МПа [88, 89]. [c.98] В скребковых кристаллизаторах слой кристаллов, первоначально образующихся на охлаждаемых поверхностях, снимается вращающимися скребками и смещивается с потоком охлаждаемой смеси [87, 90]. Следовательно, наряду с поверхностной кристаллизацией происходит также и массовая во всем объеме смеси. Из-за большой длины пути кристаллизующейся смеси в скребковых кристаллизаторах возможно образование сравнительно крупных кристаллов. Кристаллизаторы работают устойчиво при содержании твердой фазы в отводимой суспензии до 25% [52]. [c.98] Достоинствами скребковых кристаллизаторов типа труба в трубе являются развитая поверхность теплообмена, непрерывный режим работы, легкость регулирования рабочего режима, возможность осуществления процесса при незначительных переохлаждениях разделяемой смеси. К недостаткам следует отнести громоздкость аппарата, большую удельную металлоемкость (до 300 кг/м= поверхности теплообмена), значительное гидравлическое сопротивление и большое число сальниковых уплотнений. [c.98] Скребки закреплены на валу шпонками в ступицах, состоящих из двух половин, соединяемых болтами. Для облегчения снятия кристаллического продукта с охлаждающей поверхности плоскость скребка устанавливают под углом к образующей цилиндра. На приводном валу скребки располагают так, что они образуют винтовую линию. [c.99] Охлаждение производится холодной водой, орошающей наружную поверхность кристаллизатора. Орошающее устройство в виде трубы или желоба с отверстиями располагают над кристаллизатором. Холодная вода, стекая по поверхности цилиндра, попадает в приемную ванну, расположенную под цилиндром, откуда она отводится. [c.99] Исходную смесь загружают в аппарат через верхний штуцер. По окончании процесса кристаллизат при непрерывном вращении скребков выгружают из аппарата через нижний штуцер и подают на центрифугирование. Недостатки скребкового кристаллизатора — малая удельная поверхность охлаждения и периодичность работы. [c.99] К скребковым кристаллизаторам можно отнести кожухотрубные аппараты с вращающимся ротором (типа Вотатор ), Их применяют для опреснения воды, выделения парафинов из нефтепродуктов, разделения изомеров ксилола, фракционирования жиров и ряда других органических смесей [2, 3, 13, 97, 98]. [c.99] Исходный расплав поступает в аппарат под давлением 1 — 2 МПа. Частота вращения ротора в различных конструкциях колеблется от 300 до 2000 об/мин [2, 99]. Как правило, кристаллизатор состоит из нескольких последовательно соединенных аппаратов, расположенных горизонтально или вертикально. Диаметр цилиндров промышленных аппаратов составляет от 75 до 600 мм, а длина — 3000 мм. [c.100] Роторные кристаллизаторы обычно работают непрерывно. При охлаждении расплава кристаллы образуются преимущественно на внутренней поверхности охлаждаемого цилиндра, откуда они непрерывно снимаются и попадают в расплав. Благодаря интенсивному перемешиванию охлаждаемого расплава достигаются сравнительно высокие коэффициенты теплопередачи от 700 до 3500 Bт/(м K) [2, 99, 100]. К достоинствам роторных кристаллизаторов мол но отнести также возможность их использования для фракционирования вязких расплавов. [c.100] Недостаток роторных кристаллизаторов — образование мелких кристаллов, отделение которых от маточника часто затруднительно. Для увеличения размера кристаллов соединяют роторный кристаллизатор с емкостным. При этом в роторном кристаллизаторе в основном происходит зарождение кристаллов, а в емкостном —их дальнейший рост. Такой процесс применяется, например, при разделении жировых смесей [2] и концентрировании растворов методом вымораживания [13]. [c.100] Имеется несколько конструктивных разновидностей шнековых кристаллизаторов [67, 74]. Такие аппараты могут работать как в периодическом, так и в непрерывном режиме. Большинство из них представляют собой удлиненные горизонтальные аппараты. снабл енные внешней охлаждающей рубяткой Корпус аппарата может быть выполнен цилиндрическим или в виде корыта с цилиндрическим днищем. [c.100] В аппарате установлен вращающийся шнек для перемешивания и транспортировки образующейся суспензни. Шпек может быть в виде непрерывной изогнутой ленты или состоять из отдельных лопастей (лопаток), установленных по винтовой линии. Между корпусом аппарата и шнеком имеется зазор 1—5 мм. Вал шнека опирается на подшипники, установленные в торцевых стенках аппарата. В аппаратах большой длины часто устанавливают промежуточный опорный подшипник. Частота вращения шнека обычно составляет от 3 до 25 об/мин. [c.100] Недостаток шнековых кристаллизаторов — возможность образования кристаллической фазы на охлаждающей поверхности, в результате чего резко снижается интенсивность теплопередачи, и их малая удельная производительность. [c.101] Для фракщгонной кристаллизации расплавов успешно может быть использован шнековый кристаллизатор с рециркуляцией кристаллической суспензии [67]. Аппарат (рис. 3.10) состоит из двух охлаждающих секций 1 и 8, расположенных в вертикальной плоскости одна над другой. Эти секции соединены между собой переходниками 4 и 9. Секции снабжены охлаждающими рубашками 7, 10, а переходники — обогревающими рубашками 12, 14. Транспортировка кристаллической суспензии в охлаждающих секциях осуществляется вращающимися шпеками И, 13. Для лучшей очистки теплопередающих поверхностей шнеки дополнительно снабжены тремя скребками 2. На верхнем приводном валу в месте вывода суспензии установлены две пропеллерных мешалки 6. [c.101] Исходная смесь / в несколько перегретом состоянии подается в нижнюю охлаждающую секцию, где смешивается с рециркулирующей суспензией III. По мере движения в нижней секции смесь постепенно охлаждается и через переходник 9 поступает в верхнюю секцию, где продолжает охлаждаться. В конце верхней секции полученный кристаллизат частично отбирается в виде продуктовой суспензии, а частично подается на рециркуляцию, Коэффициент рециркуляции Пр, представляющий собой отношение количеств рециркулирующей и отбираемой суспензии, в описанном аппарате может достигать 20 и более. [c.101] Вернуться к основной статье