ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные принципы конструирования кристаллизаторов из "Промышленная кристаллизация" Если в качестве охлаждающей среды используется холодный воздух, находящийся в непосредственном соприкосновении с раствором, происходит испарение части растворителя. Однако, как правило, количество выделяющегося кристаллического осадка при прямом охлаждении больше количества, образующегося только вследствие испарения. Поэтому воздушное охлаждение по способу создания пересыщения можно сравнивать с вакуум-охлаждением. [c.19] В практических условиях всегда возможно испарение охлаждаемого раствора вследствие соприкосновения с воздухом. К тому же часть маточного раствора остается на поверхности кристаллов после фильтрации, поэтому в качестве действительного выхода следует принимать выход, определяемый анализом данных по растворимости. [c.21] В простейшем виде охладительный кристаллизатор представляет собой открытый бак, в котором горячий насыщенный раствор охлаждается при соприкосновении с воздухом. При этом отсутствует контроль за образованием зародышей и их ростом готовый продукт имеет вид сросшихся кристаллов. [c.21] Наилучшими конструкциями являются кристаллизаторы непрерывного действия с использованием различных способов перемешивания, контроля за образованием зародышей и их ростом, позволяющие получать однородный продукт. Промежуточным типом аппаратов являются кристаллизаторы с воздушным или водяным охлаждением и с перемешиванием. В них полу- ь/ чают мелкие, но удовлетворительного качества кристаллы. Примеры таких кристаллизаторов различного типа подробно описаны в главе второй. [c.21] Кристаллизаторы, в которых в качестве охлаждающей среды используется воздух, и некоторые из так называемых вымораживающих кристаллизаторов отличаются простотой конструкции и отсутствием теплопередающих поверхностей, что позволяет изготовлять их практически из любого материала. По этой причине они широко используются для специальных целей. Многие кристаллизаторы с водяным охлаждением или с охлаждением при помощи рассола также обладают простой конструкцией, однако применение их ограниченно. [c.21] В большинстве районов земного шара температура воды, используемой для охлаждения через стенку, не ниже 5° С зимой и 20° С летом в странах с теплым климатом минимальная температура воды летом не ниже 30° С. Поскольку минимально допустимая рабочая температура должна быть приблизительно на 2° выше температуры наиболее холодной воды, при охлаждении многих солей значительное количество растворенного вещества остается в растворе, снижая выход соли. [c.21] Чем выше вязкость маточного раствора, тем он труднее удаляется при разделении суспензии на центрифугах или фильтрах. В результате получают более влажные кристаллы, загрязненные растворимыми примесями, содержащимися в маточном растворе, одновременно возрастает стоимость сушки. Если кристаллы после их отделения промывают от маточного раствора, то промывную жидкость следует охладить, чтобы избежать дополнительного растворения. Кроме того, для удаления вязкого раствора требуется значительное количество промывной жидкости. [c.22] С другой стороны, для большинства солей с резко выраженной растворимостью кривая растворимости в пределах от —10 до - 20°С становится менее крутой и часто переходит в пологую линию. На этой пологой ветви влияние температуры на растворимость выражается в значительно меньшей степени, поэтому небольшое изменение рабочих температур лишь незначительно влияет на пересыщение. Если процесс проводят при температуре ниже 15° С, температура окружающего воздуха часто оказывается выше температуры в аппарате. В этих условиях су- шественно уменьшается опасность кристаллизации насыщенного раствора в трубопроводах, а следовательно, и их забивки. [c.22] Наиболее важная проблема конструирования и эксплуатации охладительного кристаллизатора состоит в том, что наибольшее пересыщение создается около охлаждающей поверхности, поэтому на ней и будут образовываться кристаллы, количество которых может быстро увеличиваться. При этом отдельные части аппарата покроются толстым слоем инкрустаций, что в конечном счете приведет к уменьшению производительности кристаллизатора. [c.22] В одном из патентов [5] предусмотрены два охлаждающих элемента, работающих поочередно. Кристаллы накапливаются на одном из элементов до тех пор, пока скорость теплопередачи не понизится до величины, неприемлемой для процесса. Затем охлаждающая жидкость направляется во второй элемент, а первый нагревается изнутри паром. По мере повышения температуры кристаллы, непосредственно соприкасающиеся с элементом, плавятся и вся кристаллическая масса соскальзывает в сборники. К этому времени кристаллы уже образовали инкрустацию на втором элементе, и цикл повторяется. [c.22] В барабанных и лотковых кристаллизаторах имеются скребковые механизмы, снимающие отложения соли на стенках. Поскольку между скребком и корпусом аппарата создается небольшой зазор, на стенках обычно сохраняется тонкий, но обладающий большим термическим сопротивлением слой осадка. [c.22] Если скребки непосредственно соприкасаются с корпусом для полного удаления кристаллического осадка, то лезвия скребка стираются и загрязняют маточный раствор и кристаллы инородными частицами. Кроме того, соскабливание кристаллических осадков (истирание) способствует образованию большого количества мельчайших кристаллов, что приводит к нарушению однородности готового продукта и существенно мешает росту более крупных кристаллов. [c.23] Ниже описан редкий метод кристаллизации в глубоком вакууме. В качестве конденсатора здесь применяется змеевиковый аммиачный холодильник. [c.24] Чтобы получить высокую экономию пара и воды, обычная вакуум-кристаллизация может быть проведена в многокорпусном аппарате непрерывного действия с термокомпрессией или без нее. Такая установка содержит от двух до четырнадцати ступеней принцип ее действия состоит в постепенном снижении давления по ступеням, перепад температур между которыми составляет иногда всего 1 или 2° С. [c.24] К преимушествам вакуум-кристаллизаторов относится отсутствие теплопередающих поверхностей, что позволяет изготавливать стальные аппараты с резиновой или пластмассовой облицовкой или из стеклопластиков и т. д. [c.24] Наибольшее пересыщение в вакуум-кристаллизаторах приходится на границу раздела жидкость — пар, поэтому именно здесь обычно и образуются кристаллические осадки. Кристаллы, оседающие на стенках аппарата и прочно удерживаемые на них, не вызывают серьезных эксплуатационных неудобств, поскольку при периодической вакуум-кристаллизации они растворяются следующей порцией раствора, а при непрерывной вакуум-кри-сталлизации они могут периодически удаляться со стенок кристаллизатора во время его остановок. [c.24] В вакуум-кристаллизаторах непрерывного действия должен быть предусмотрен насос, откачивающий суспензию и осветленные растворы, или же аппарат следует устанавливать на таком уровне, чтобы раствор отбирали в местах с давлением выше атмосферного. Кроме того, в вакуум-кристаллизаторах легче осуществлять контроль и поддерживать стабильные (по температуре и концентрации) условия, чем в кристаллизаторах охладительного типа. [c.24] Вакуум-кристаллизаторы непригодны для солей с высокой температурной депрессией. Кристаллизаторы охладительного типа наиболее целесообразно использовать, если кристаллизующийся раствор содержит большое количество неконденсирую-щихся газов. [c.25] Кристаллизация выпаркой. Если к вакуум-кристаллизатору подводить тепло извне, то такой аппарат становится выпарным кристаллизатором . Подводимое тепло (или большая его часть) обычно передается раствору через теплопередающую поверхность трубчатого кипятильника, в результате путем выпарки раствор концентрируется и создается пересыщение. Соли, обладающие пологими кривыми растворимости, получают выпаркой. Большинство солей, которые кристаллизуются охлаждением растворов в вакууме, можно более экономично получать в процессе выпаривания в вакууме. Если пар подвергается повторному сжатию, часть его можно возвращать обратно в греющую камеру. Правильный выбор степени сжатия и рабочих условий позволяет приблизить одноступенчатый вакуум-выпарной аппарат по эффективности к обычной двухступенчатой выпарной установке. [c.25] Вернуться к основной статье