ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Кристаллизаторы с отводом теплоты через охлаждаемые поверхности из "Машиностроение Энциклопедия Т IV-12 " Для осуществления такого процесса применяют аппараты разнообразных конструкций с охлаждающими рубашками или различными погружными теплообменными элементами (змеевиками, трубчатками, дисками и др.). Охлаждающими агентами служат жидкости, сохраняющие неизменным свое агрегатное состояние (вода, рассолы, органические вещества с низкой температурой плавления и др.), а также испаряющиеся жидкости (аммиак, фреоны, пропан, этан и др.). Последние обычно используют при фракционировании низкоплавких смесей. [c.533] Емкостные кристаллизаторы с охлаждающей рубашкой по конструкции практически ничем не отличаются от емкостных реакторов [14, 15, 80]. Кристаллизующаяся смесь в таких аппаратах перемешивается рамными, якорными или лопастными мешалками. Перемешивание поддерживает растущие кристаллы во взвешанном состоянии и интенсифицирует процессы тепло-, массообмена. Для улучшения перемешивания кристаллизующейся смеси в кристаллизаторе иногда используют внутреннюю циркуляцию, осуществляемую пропеллерной мешалкой и направляющей трубой. При направленном движении суспензии образуются более однородные по размерам кристаллы и понижается склонность к их оседанию на рабочих поверхностях. [c.533] Недостатком емкостных кристаллизаторов является небольшая площадь поверхности теплообмена. Для ее увеличения внутри аппаратов часто размещают дополнительные охлаждающие элементы змеевики, трубчатки и др. [c.533] Получаемую кристаллическую суспензию обычно выгружают через нижний спускной штуцер. Во избежание забивки спускные штуцера обычно подогревают паром или горячей водой. В ряде случаев спускные штуцера снабжают специальными очищающими штырями. При разделении легкоокисляющихся, взрывоопасных или токсичных веществ аппараты выполняют в герметичном исполнении, а процесс часто осуществляют в атмосфере инертного газа (например, азота). [c.533] Скребковые кожухотрубчатые кристаллизаторы часто применяют для проведения фракционной кристаллизации органических веществ (рис. 5.3.8). Это теплообменный аппарат непрерывного действия типа труба в трубе , состоящий из последовательно соединенных горизонтальных труб I, внутри которых движется кристаллизующийся расплав, подаваемый насосом. Эти трубы снабжены рубашками 2, через которые проходит поток охлаждающего агента (воды, рассола, аммиака и др.). Внутри труб для расплава (длина каждой трубы достигает 12 м) проходят валы 4 с закрепленными на них скребками для очистки внутренней поверхности от оседающих кристаллов. Вал обычно выполнен из толстостенной трубы, а скребки - в виде двух изогнутых пластин, прижимающихся к охлаждаемой поверхности с помощью пружин. Частота вращения вала 10... 15 мин . Диаметр внутренних труб 100... 180 мм. [c.534] Рассматриваемые кристаллизаторы имеют обычно 2-14 секций. При большом числе охлаждающих секций их располагают в два ряда [14, 15]. В некоторых конструкциях трубы заключают в два блока с размещением по шестиугольнику. При этом в каждом блоке трубы имеют общую охлаждающую рубашку. [c.534] Достоинством рассматриваемых кристаллизаторов является развитая поверхность теплообмена, а их недостатком - большое гидравлическое сопротивление и большое число сальниковых уплотнений. [c.534] Аппараты собираются из отдельных элементов (но не более четырех) длиной 3...4 м. Переход охлаждающей воды из одной секции в другую осуществляется через соединительные патрубки 9. [c.535] Если требуется большая производительность, то последовательно устанавливают несколько кристаллизаторов. При этом для экономии производственной площади кристаллизаторы монтируются друг над другом, что обеспечивает движение раствора самотеком из аппарата в аппарат [41, 42]. [c.535] Основным недостатком роторных кристаллизаторов является образование мелких кристаллов, отделение которых от маточника часто затруднено. Для увеличения размера кристаллов роторные кристаллизаторы часто последовательно соединяют с емкостными. В роторном кристаллизаторе происходит зарождение кристаллов, а в емкостном - их дальнейший рост [42]. В некоторых случаях последовательно соединяют несколько роторных кристаллизаторов. [c.535] Дисковые кристаллизаторы отличаются высокой эффективностью и развитой поверхностью теплообмена [14]. Они состоят из набора пустотелых дисков 3, внутри которых по кольцевым каналам движется охлаждающая жидкость (рис. 5.3.10). Диски собраны в пакет болтами 4 и имеют сквозные отверстия (часто сегментной формы) для перетока расплава сверху вниз. При сборке диски разворачивают так, чтобы переточные отверстия были повернуты друг относительно друга на угол 270... 300°. Каждый диск имеет два штуцера для подвода и отвода охлаждающего агента. Соседние диски уплотнены промежуточными прокладками. [c.535] Барабанные кристаллизаторы с водяным или воздушным охлаждением довольно часто используются для кристаллизации неорганических веществ из водных растворов [42]. [c.536] Кристаллизатор с водяным охлаждением представляет собой вращающийся барабан I, имеющий водяную рубашку 2 и установленный под небольшим углом к горизонту (рис. 5.3.11). Во избежание деформации рубашки между ней и корпусом в шахматном порядке вварены бобышки 3. На корпусе кристаллизатора закреплены два бандажа 4, каждый из которых опирается на две пары опорных роликов 5. Чтобы предупредить осевое скольжение барабана, у одного из бандажей установлены упорные ролики б. Вращение барабана с частотой 10...20 мин осуществляется через зубчатый венец 7, который входит в зацепление с шестерней привода. Горячий раствор II подается в верхний конец барабана и при непрерывном перемешивании медленно движется к противоположному разгрузочному концу III. Охлаждающая вода I подается противотоком раствору через распределительное устройство и отводится через отверстие в рубашке. [c.536] Отношение длины барабана к его внутреннему диаметру обычно составляет 10... 12, а внутренний диаметр 0,5...1,5 м, толщина слоя раствора в аппарате 100...200 мм. [c.537] Для кристаллизации неорганических солей из водных растворов часто используют циркуляционные кристаллизаторы двух типов с циркуляцией осветленного маточника и с циркуляцией суспензии. Конструкции таких кристаллизаторов и особенности их работы описаны в [42, 47]. [c.537] В кристаллорастворителе происходит частичная классификация кристаллов по размерам. Сгущенная суспензия //отводится через штуцер в донной части аппарата, а часть осветленного маточника III отбирается через штуцер в верхней части кристаллорастворителя. [c.537] При охлаждении циркулирующего маточника возможна инкрустация внутренних поверхностей теплообменника. Для удаления осевших кристаллов теплообменник периодически промывают или пропаривают. Установки большой мощности часто снабжают несколькими (до шести) рабочими контурами, которые последовательно отключают для регенерации теплообменников [47]. Продолжительность рабочего цикла теплообменников можно увеличить поддержанием разности температуры между циркулирующим маточником и хладагентом 4.,.6°С. [c.537] Исходный раствор F находится в перегретом (насыщенном) состоянии. При этом его исходная температура tр выше температуры насыщения. Так как концентрация исходного раствора (содержание компонента А в растворе) х f выше эвтектической Х , то процесс кристаллизации происходит в кристаллизационном поле компонента А. [c.538] Значения концентраций и можно определить по диаграмме равновесия фаз рассматриваемой системы при выбранной конечной температуре кристаллизации /ф. [c.538] Вернуться к основной статье