ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кристаллизация выпаркой с теплопередачей через стенку из "Промышленная кристаллизация" Выпарные кристаллизаторы — это аппараты, в которых кристаллизация осуществляется преимущественно путем удаления растворителя при выпаривании. В некоторых случаях возможно охлаждение раствора, вызывающее его дальнейшую кристаллизацию в условиях, аналогичных вакуум-кристаллизации. Отличительной особенностью чисто выпарного кристаллизатора является подвод в систему тепла извне. [c.102] Кристаллизация выпаркой используется для солей, растворимость которых мало изменяется с изменением температуры (например, хлористый натрий и сульфат аммония) и которые нельзя выкристаллизовать из раствора другими способами. Этот метод кристаллизации применяется также для веществ, растворимость которых увеличивается с понижением температуры (например, безводный сульфат натрия). [c.102] Для небольших производств или в периодических процессах наиболее широко применяется однокорпусная выпарка. Она используется и в тех случаях, когда невозможно применение многокорпусной выпарки, в частности при кристаллизации растворов с высокой температурной депрессией или под пониженным давлением. Кроме того, в однокорпусных аппаратах возможно выпаривание путем продувания воздуха через раствор или при погружном горении. [c.102] Однокорпусный выпарной кристаллизатор с паровым обогревом показан на рис. 46, а. Количество упаренной воды составляет 0,70—0,95 кг на 1 кг израсходованного рабочего пара. Установка может снабжаться паровым термокомпрессором, при помощи которого сжимается часть сокового пара и возвращается в греющую камеру выпарного аппарата (рис. 46,6). В таких случаях эффективность использования греющего пара возрастает до 1,3—1,7 кг сокового пара на 1 кг рабочего пара. [c.102] Следовательно, с уменьшением конечной разности температур в термокомпрессоре возрастает экономия пара, но увеличивается требуемая поверхность нагрева. [c.103] Недостаток установки с термокомпрессией заключается в том, что для обеспечения высокой экономии пара (см. главу седьмую) выпарной аппарат должен работать при относительно небольшом температурном перепаде на теплопередающей поверхности. Кроме того, выпарной аппарат с термокомпрессией более ограничен в режимах работы по сравнению с аппаратом без термокомпрессии. [c.103] Аппарат Цана [1] является типичным выпарным кристаллизатором с разбрызгиванием жидкости. Он изображен на рис. 47 в качестве составной части аппаратурно-технологической схемы для получения моногидрата сульфата железа. [c.103] Раствор из питающего бака 1 через расходомер при помощи насоса 10 непрерывно подается в верхнюю часть выпарной башни 3, где он разбрызгивается соплами, соприкасаясь при этом с горячими газами, образующимися в камере горения 2 (можно также использовать отработанные газы обжиговых печей). При контакте с горячими газами происходит мгновенное испарение воды. Изменяя количество питающего раствора и горячих газов, можно регулировать степень упаривания. [c.103] Осажденная соль выделяется на вакуум-фильтре 7, а маточный раствор сливается в сборник. После добавления промывной воды, разбавляющей раствор до требуемой концентрации, маточный раствор вновь подается в травильный бак. [c.104] Выпарной аппарат Чандлера [2] рассматривался ранее как кристаллизатор с воздушным охлаждением (см. главу вторую). Автор изучает выпаривание и кристаллизацию. хлористого натрия, отмечая при этом, что охлаждение раствора, вызывающее кристаллизацию, происходит преимущественно за счет испарения растворителя. Хлористый натрий имеет очень пологую кривую растворимости, и кристаллизация этой соли из рассола осуществляется при выпаривании растворителя. [c.104] Питающий рассол предварительно нагревается при атмосферном давлении до температуры кипения. Образующийся насыщенный раствор хлористого натрия при температуре около 105° С разбрызгивается в испарительной трубе и смачивает ее стенки. При соприкосновении пленки раствора с воздушным потоком, движущимся с большой скоростью (около 1,65 кг сек), испаряется примерно 0,21 кг/сек воды. При этом кристаллизуется около 0,125 кг сек Na l температура рассола, выходящего из испарительной трубы, — примерно 67,5° С. Размер получаемых частиц невелик. [c.104] Погружное горение —это сжигание газообразного топлива в специально сконструированной горелке под поверхностью жидкости камера горения полностью погружена в раствор. Тепло передается непосредственно от теплоносителя к жидкости, причем степень использования тепла, выделяющегося при горении, составляет около 90%. Относительно небольшая горелка выделяет на 1 аппарата в 120—200 раз больше тепла по сравнению с обычными топками для паровых котлов. [c.105] Часть тепла при погружном горении передается за счет теплопроводности и излучения от стенок горелки, но поскольку раствор непосредственно соприкасается со стенками, тепло сразу же передается жидкости. Большая часть тепла выделяется в виде физического тепла горячих газов из сопла горелки. Этот поток горячего газа представляет собой огромное количество мельчайших пузырьков с максимально развитой поверхностью теплопередачи. Горячие газы, соприкасаясь с жидкостью, охлаждаются и выходят из раствора при температуре жидкости. Водяной пар, полученный при испарении, отводится с поверхности жидкости вместе с продуктами горения в виде однородной смеси, каждая из составных частей которой имеет собственное парциальное давление сумма давлений равна общему абсолютному или атмосферному давлению над раствором. Таким образом, температура испарения раствора в случае погружного горения несколько ниже его температуры кипения при нормальном атмосферном давлении (табл. 2). [c.105] Температура пара примерно на 1°С выше равновесной температуры в аппарате. [c.106] Если не учитывать небольшие потери на излучение, то тепло, отводимое из аппарата, включает физическое тепло топочных газов физическое тепло и теплоту испарения водяного пара, полученного при сжигании топлива физическое тепло раствора и теплоту испарения воды, удаленной из раствора в виде пара Величина теплоты испарения составляет наибольшую часть всего тепла. Часть тепла образующихся паров можно регенерировать, пропуская их в теплообменнике противотоком холодному питающему раствору. [c.106] Процесс погружного горения наиболее пригоден для выпаривания и концентрирования коррозионно-активных растворов, а также растворов солей, растворимость которых увеличивается с понижением температуры. Изменяя скорость горения, можно получать газы окислительного или восстановительного характера. [c.106] Выпарные аппараты 3 и трубы 4 для отвода пара могут иметь самые разнообразные формы. В зависимости от конкретных условий они могут изготовляться из обычной стали с кирпичной и свинцовой футеровкой и нержавеющей стали, монель-металла и др. В тех случаях, когда не могут быть использованы металлы, горелки изготовляют из графита. [c.106] Так как погружная горелка расположена под уровнем жидкости, то воздух или газ следует подавать в нее под давлением, достаточным для преодоления гидростатического сопротивления столба раствора в выпарном аппарате, а также Сопротивлений в соединительных трубопроводах. В большинстве случаев для этого используется нагнетательный вентилятор. [c.106] Регулирование режима работы оборудования может производиться вручную, автоматически или полуавтоматически, хотя горелка всегда зажигается вручную. В полуавтоматических установках расход воздуха в горелке регулируется вручную, а соотношение воздуха и топочных газов поддерживается постоянным при помощи дозатора потоков, установленного в газопроводе. [c.107] Вернуться к основной статье