ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Выпарные и самоиспарительные кристаллизаторы из "Кристаллизация из растворов" Наиболее старыми аппаратами этого вида являются кристаллизационные баки, ванны и тарелки. Горячий насыщенный раствор заливают в открытый сосуд и оставляют для медленного естественного охлаждения. Если необходимо получить особенно крупные кристаллы (например, медного купороса), то в раствор подвешивают стержни или ленты, на которых и выделяется кристаллизуемое вещество. Крупные кристаллы образуются также на стенках сосуда. Кристаллы и друзы часто загрязняются примесями, особенно те из них, которые растут на дне кристаллизатора. Циркуляция раствора осуществляется в результате естественной конвекции за счет изменения его плотности при постоянном охлаждении. [c.82] Основными недостатками кристаллизаторов этого типа являются [16] низкая чистота получаемых кристаллов вследствие захвата маточного раствора при образовании друз, необходимость в больших производственных площадях из-за медленного охлаждения, высокая трудоемкость и трудность механизации работ по выгрузке продукта, невозможность регулирования процесса. [c.83] Интенсивное движение кристаллизуемой жидкости в аппарате одним из первых применил Бокк [17], который предусмотрел свободное протекание охлаждаемого раствора над кристаллами, осевшими на дно наклонного продолговатого кристаллизатора — так называемого конгломератного желоба. [c.83] Охлаждение раствора можно еще более замедлить гуммированием желоба, что одновременно хорошо защищает аппарат от коррозии. Большим пр-еимуществом этого кристаллизатора по сравнению с кристаллизаторами без перемешивания является непрерывность процесса и более высокое качество продукта. Кристаллизатор удобен в эксплуатации, не имеет движущихся частей, погруженных в раствор, обеспечивает хорошее качество кристаллов и не подвержен коррозии. К его недостаткам можно отнести необходимость сравнительно большой производственной площади и невысокую производительность (2—3 т за 24 ч). [c.84] Стремление ускорить процесс кристаллизации, в некоторых случаях даже ценой ухудшения внешнего вида конечного продукта, обусловило введение принудительного охлаждения и более интенсивного перемешивания раствора. При этом перемешивание ускоряет теплопередачу и обеспечивает. равномерное распределение температур в системе, уменьшает толщину диффузионного слоя около кристаллов и тем самым ускоряет подвод к ним вещества, предупреждает образование агломератов. В сочетании с быстрым охлаждением перемешивание приводит к образованию большего количества кристаллических зародышей, поэтому продукт получается мельче, чем в рассмотренных выше конструкциях, но состоит он обычно из правильных и сравнительно однородных по размерам кристаллов. [c.84] Наиболее простой кристаллизатор с перемешиванием и искусственным охлаждением представляет собой сосуд с рубашкой или охлаждающим змеевиком и пропеллерной мешалкой [20]. По рубашке (змеевику) циркулирует вода или рассол. Горячий насыщенный раствор вводится в сосуд, где при постоянном перемешивании и охлаждении начинают выделяться кристаллы, которые затем отделяются от маточного раствора фильтрованием и центрифугированием. [c.84] На охлаждающих змеевиках возможно осаждение кристаллов [21], что в значительной степени замедляет процесс теплопередачи. Осевшие кристаллы удаляются либо растворением (после опорожнения кристаллизатора), либо кратковременным введением пара в охлаждающий змеевик, или же механически — непосредственно во время кристаллизации [22, 23]. В общем случае рекомендуется поддерживать разность между температурами охлаждающей среды и раствора не выше 10 °С. [c.85] Мешалка должна обеспечить хорошее движение кристаллов относительно раствора [9]. Для этого в кристаллизаторе устанавливают перегородки или другие устройства, препятствующие вращению всей жидкости. Иногда мешалку устанавливают эксцентрично или наклонно. Перегородки выполняются, как правило, в виде четырех вертикальных порогов шириной диаметра кристаллизатора и устанавливают на расстоянии 2 см от стенки кристаллизатора. Они не должны выступать над уровнем раствора. [c.85] Приведенные формулы действительны для расчета простой пропеллерной мешалки с диаметром, равным 3 диаметра кристаллизатора. С применением перегородок расход энергии на перемешивание увеличивается примерно на 100%. [c.86] Приведенное соотношение справедливо для относительно разбавленных суспензий. [c.87] Увеличение содержания твердой фазы в суспензии приводит и к повышению вязкости. При определенной концентрации твердой фазы вязкость может увеличиться настолько, что гидравлический характер течения переходит в пластический (рис. 21). [c.87] Понятно, что процесс кристаллизации нужно вести в области гидравлического течения суспензии, так как только в этом случае можно обеспечить эффективный контакт кристаллов со всем объемом жидкости. [c.88] Кристаллизаторы с мешалками можно включать последовательно в виде каскадов. С увеличением количества кристаллизаторов в каскаде повышается равномерность гранулометрического состава продукта и улучшается перемешивание, которое значительно легче организовать в аппаратах средней величины, чем в больших объемах. К тому же охлаждающую поверхность удается рационально распределить между большим количеством сосудов. [c.88] В последнее время на этой основе разработан сдвоенный кристаллизатор [36—38], который состоит из двух простых соединенных между собой кристаллизаторов с перемешиванием, работающих при различных температурах (рис. 22). Горячий раствор поступает через трубу 1, которая образует гидравлический затвор 2, в более теплую часть кристаллизатора 3, где перемешивается с содержимым кристаллизатора и охлаждается. Циркуляцию направлении стрелок обеспечивает мешалка 7 и система охлаждающих труб 5. Часть раствора переходит внизу в такое же охлаждающее устройство 4 с холодильником 6 и мешалкой 8. Скорость циркуляции между двумя частями аппарата регулируется перегородкой 9. Крупные кристаллы осаждаются в конусе, откуда выгружаются через выпускное отверстие 10. Раствор проходит отстойную зону, ограниченную перегородкой II, и через штуцер 12 выводится из кристаллизатора. [c.88] Два или несколько таких кристаллизаторов могут быть соединены последовательно, в результате чего путь кристаллов удлиняется. Размер полученных кристаллов может достигать 5 мм некоторые из них частично раздроблены, но в целом образуется чистый и однородный продукт. В системе, состоящей из трех таких последовательно соединенных кристаллизаторов, получают дс 6 т/сутки кристаллов. [c.90] Следующим важным типом являются прямоточные вращающиеся кристаллизаторы, выполненные в виде сдвоенных концентрических барабанов [42]. Внутри центрального барабана имеются винтообразные полоски, способствующие вращению потока раствора и тем самы обеспечивающие хороший контакт со стенкой, которая охлаждается водой, проходящей в пространстве между внутренним и наружным барабанами. [c.90] Пересыщение раствора и размер кристаллов регулируются изменением числа оборотов барабана и продолжительности пребывания кристаллов в аппарате. [c.91] Кристаллизатор непрерывного действия, пригодный для кристаллизации многих солей, разработан фирмой Цан в сотрудничестве с фирмой БАСФ 45, 46]. Особенность этой конструкции заключается в том, что в растворе вращается цилиндр с охлаждаемой поверхностью, причем раствор интенсивно перемещивается многолопастной мешалкой, расположенной в нижней части кристаллизатора. В таком аппарате получают правильные мелкие кристаллы высокой чистоты. [c.91] Готовые кристаллы из нижней части аппарата непрерывно выводятся потоком маточного раствора. Производительность кристаллизатора — около 12—15 т/сутки при отводе тепла около 200 ООО ккал/ч. [c.92] Как уже упоминалось, в современной технологии заметно стремление получить возможно более однородный продукт, крупность и форма которого полностью отвечали бы требованиям рынка и потребителей. Выработка такого продукта обычно осуществляется в так называемых классифицирующих кристаллизаторах, в которых удается достаточно точно контролировать и регулировать рост кристаллов. Наиболее часто применяемым аппаратом этого типа является кристаллизатор Кристалл ( Осло , Джеремиассен ) [49, 50]. [c.92] Вернуться к основной статье