Аппарат для кристаллизации растворов
Использование: в химической, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности при переработке кристаллизующихся растворов. Изобретением решаются задачи повышения надежности работы аппарата за счет уменьшения инкрустаций и упрощения регулирования его работы. Поставленные задачи решаются тем, что в аппарате для кристаллизации растворов, содержащем сепаратор с подъемной трубой и внутренней перегородкой, образующем отстойную зону, циркуляционный насос, трубы, образующие циркуляционный контур, устройство для отбора осветленного маточного раствора со штуцером отвода этого раствора из аппарата, подсоединенный к аппарату фонарь с переливной трубой для подвода суспензии и патрубком для отвода суспензии и регулирующий орган, переливная труба фонаря соединена трубопроводом с напорной частью циркуляционного контура, при этом верхний срез переливной трубы расположен на уровне или выше штуцера отвода осветленного маточного раствора, а регулирующий орган установлен на фонаре с возможностью перекрывания клапаном регулирующего органа верхнего среза переливной трубы. 3 ил.
Изобретение относится к химической, пищевой, металлургической и другим отраслям промышленности, а именно к области кристаллизационного и выпарного оборудования для указанных отраслей. Наиболее эффективно изобретение может быть использовано в производствах экстракционной фосфорной кислоты, фосфатов аммония, каустической соды и в других производствах, связанных с переработкой кристаллизующихся растворов. Известен аппарат для кристаллизации из растворов, включающий сепаратор с подъемной трубой и внутренней перегородкой, патрубок отвода осветленного маточного раствора и фонарь с патрубком подвода суспензии, переливная кромка которого расположена выше верхнего торца подъемной трубы и снабженный патрубком ввода осветленного раствора, соединенного трубопроводом с патрубком отвода маточного раствора, при этом переливная кромка патрубка ввода осветленного раствора расположена выше переливной кромки патрубка подвода суспензии. Недостатком этого аппарата является невозможность накопления в аппарате концентрации твердой фазы, существенно выше той, которая получается из материального баланса аппарата. Если же балансовая концентрация твердой фазы будет меньше оптимальной, то в аппарате появляются инкрустации соли на внутренних поверхностях. Кроме того, недостатком аппарата является невозможность регулирования концентрации твердой фазы в аппарате. Известен также кристаллизатор, содержащий сепаратор с подъемной трубой, циркуляционный насос, опускную и напорную трубы, образующие циркуляционный контур, емкость с коническим днищем, соединенную трубопроводом с опускной трубой, штуцера для подачи исходного раствора, отвода осветленного раствора и продукционной суспензии, снабженный трубопроводом, соединяющим коническое днище емкости с напорной трубой циркуляционного контура, при этом штуцер отвода осветленного раствора размещен на емкости, емкость снабжена трубой, нижний конец которой соединен со штуцером отвода осветленного раствора, а свободный конец размещен в верхней части емкости соосно ей. Недостатком аппарата является то, что регулирующий орган, установленный на штуцере отвода суспензии подвержен забивке. Особенно возрастает вероятность забивки при высокой концентрации твердой фазы. При этом вследствие забивки нарушается режим работы аппарата, что приводит к инкрустации внутренних поверхностей, усложняется регулирование работой аппарата. Из известных аналогов наиболее близким по конструктивным признакам и достигаемому эффекту является аппарат для кристаллизации растворов. Аппарат включает корпус (сепаратор) с подъемной трубой и внутренней перегородкой, фонарь с трубопроводом отвода суспензии, фонарь с трубопроводом отвода маточного раствора, переливная кромка которого расположена выше переливной кромки трубопровода отвода суспензии. Аппарат снабжен дополнительным трубопроводом с регулирующим органом, соединяющим трубопровод отвода маточного раствора с фонарем, причем верхний срез дополнительного трубопровода расположен на уровне или выше переливной кромки трубопровода отвода суспензии и ниже переливной кромки трубопровода отвода маточного раствора. Недостаток известного аппарата для кристаллизации растворов заключается в том, что в аппарате невозможно накопить концентрацию твердой фазы, существенно превышающую концентрацию, соответствующую материальному балансу аппарата. Это связано с тем, что для накопления твердой фазы в аппарате необходимо выводить из аппарата осветленный маточный раствор, не выводя при этом соль. Для осуществления указанных действий в конструкции известного аппарата не предусмотрено никаких конструктивных устройств, так как соль, в виде суспензии без каких-либо препятствий отводится через фонарь для отвода суспензии. Вследствие невозможности накопления высокой концентрации твердой фазы, которая, как правило, является необходимой с точки зрения предотвращения отложений соли, внутренние поверхности аппарата будут подвергаться инкрустации, и на их размывку потребуется подавать воду. Все это снижает надежность работы аппарата, уменьшает межпромывочный период его работы, приводит к увеличению энергозатрат. Другим недостатком известного аппарата является то, что поддержание концентрации твердой фазы в аппарате осуществляется путем открывания регулирующего органа на дополнительном трубопроводе осветленного раствора. При этом, ввиду того, что часть осветленного раствора будет отводиться через дополнительный трубопровод, уменьшится общий перепад высот между переливными кромками трубы отвода суспензии и отвода осветленного раствора. Вследствие этого снизится концентрация твердой фазы в аппарате. То есть регулирование работы известного аппарата будет происходить только в сторону уменьшения концентрации твердой фазы. Это снижает диапазон надежной работы аппарата, увеличивает вероятность образования инкрустаций соли на внутренних поверхностях аппарата. Целью изобретения является повышение надежности работы аппарата за счет уменьшения инкрустаций и упрощение регулирования его работы. Изобретение поясняется чертежами 1, 2 и 3, на которых изображен общий вид аппарата. Аппарат для кристаллизации растворов включает сепаратор 1 с подъемной трубой 2 и внутренней перегородкой 3, образующей отстойную зону 4, циркуляционный насос 5, напорную 6 и опускную 7 части циркуляционной трубы, трубу 8 для отвода осветленного маточного раствора со штуцером 9 отвода этого раствора из аппарата, фонарь 10 с переливной трубой 11 для подвода суспензии и патрубком 12 для отвода суспензии, а также регулирующее устройство 13. Переливная труба 11 фонаря соединена трубопроводом 14 с напорной частью циркуляционной трубы 6. При этом верхний срез переливной трубы 11 расположен на уровне или выше штуцера 9 отвода осветленного маточного раствора, а регулирующее устройство 13 установлено на фонаре 10 так, чтобы клапан 15 регулирующего устроства имел бы возможность перекрывания верхнего среза переливной трубы. В аппарате имеются штуцер 16 для подачи исходного раствора и штуцер 17 выхода вторичного пара. Для выравнивания давлений в фонаре 10 и сепараторе 1, они соединены трубопроводом 18. На регулирующем устройстве 13 имеется исполнительный механизм 19, с помощью которого регулируется ход клапана 15, т. е. степень перекрывания верхнего среза переливной трубы 11 фонаря. Сигнал для срабатывания исполнительного механизма 19 поступает от измерительного прибора 20 через регулятор 21. В случае выполнения аппарата для кристаллизации растворов в виде выпарного аппарата, он комплектуется греющей камерой 22. Аппарат для кристаллизации растворов работает следующим образом. Суспензия в аппарате циркулирует по замкнутому контуру, включающему сепаратор 1, циркуляционные трубы 7 и 6 (а также через греющую камеру 22 в выпарном аппарате), подъемную трубу 2 и циркуляционный насос 5. Из сепаратора 1 циркулирующая суспензия по опускной трубе 7 поступает в циркуляционный насос 5, который подает суспензию через напорную часть циркуляционной трубы 6, греющую камеру 22 и подъемную трубу 2 в сепаратор. В напорную часть циркуляционной трубы 6 по штуцеру 16 подается исходный раствор, имеющий более высокую температуру, чем температура циркулирующей суспензии. При смешении температура суспензии повышается и перегретая суспензия по подъемной трубе 2 поступает в сепаратор 1 под уровень раствора. В сепараторе происходит вскипание раствора, его температура понижается. Выделившийся из раствора вторичный пар отводится из аппарата через штуцер 17. В результате удаления части растворителя, в растворе возникает пересыщение по кристаллизующемуся компоненту. Возникающее пересыщение снимается в объеме раствора в сепараторе, за счет выделения кристаллов соли из раствора. При этом выделение кристаллической соли из раствора происходит на имеющейся в циркулирующей в аппарате суспензии твердой фазе, благодаря тому, что в аппарате поддерживается необходимая концентрация твердой фазы, обеспечивающая исключение образования инкрустаций внутри, а следовательно, увеличение надежности его работы. Кроме того, такая концентрация твердой фазы обеспечивает получение крупнокристаллической соли. Это объясняется тем, что снятие пересыщения раствора и выделение кристаллической соли происходит преимущественно за счет роста имеющихся в суспензии кристаллов при минимальном образовании новых центров кристаллизации. В связи с тем, что процесс снятия пересыщения раствора происходит в объеме раствора в сепараторе, внутренние поверхности аппарата омываются уже снявшим пересыщение раствором и инкрустации соли на них не происходит. Находящаяся в сепараторе 1 суспензия двигается вниз сепаратора на вход в опускную трубу 7. При этом суспензия проходит мимо внутренней перегородки 3, образующей в сепараторе отстойную зону 4, в которую поступает часть суспензии. В отстойной зоне происходит отстаивание суспензии. Осветленный маточный раствор поднимается в верхнюю часть отстойной зоны, откуда отбирается посредством трубопровода для отбора осветленного маточного раствора и выводится из аппарата через штуцер 9 отвода осветленного раствора. Уплотненная в отстойной зоне 4 суспензия, в которой содержание твердой фазы превышает среднее содержание твердого в циркулирующей в аппарате суспензии, опускается вниз и смешивается с находящейся в аппарате суспензией. Тем самым, повышается содержание твердой фазы в циркулирующей в аппарате суспензии. Суспензия из аппарата отводится посредством фонаря 10 через патрубок 12 для отвода суспензии. В фонарь суспензия поступает через переливную трубу 11, в которую суспензия подается с напорной части циркуляционной трубы 6 через трубопровод 14, подсоединенный к переливной трубе 11 фонаря. Верхний срез переливной трубы 11 расположен на уровне или выше на 0-0,7 м штуцера отвода осветленного маточного раствора 9. При установке фонаря суспензии ниже заявленного месторождения его может происходить опорожнение аппарата ниже рабочего уровня раствора, в случае если регулирующее устройство полностью открыто, как при работе аппарата, так и при его заполнении. Понижение уровня раствора в аппарате приводит к образованию инкрустаций внутри аппарата вследствие того, что уменьшается объем раствора внутри аппарата и, следовательно, время, которое имеет соль для снятия пересыщения. Поэтому пересыщение соли снимается не только на имеющихся в суспензии кристаллах, но и на стенках внутренних поверхностей аппарата. В результате снижается надежность работы аппарата. Для выравнивания давления в сепараторе 1 и в фонаре 10, они соединены трубопроводом 18. Для поддержания в циркулирующей суспензии необходимой концентрации твердой фазы, обеспечивающей надежную работу аппарата и превышающей концентрацию, соответствующую материальному балансу, необходимо накапливать в аппарате твердую фазу. Поддержание необходимой концентрации твердой фазы в аппарате осуществляется посредством регулирования перелива суспензии из верхнего среза переливной трубы 11 клапаном 15 регулирующего устройства 13, установленного на фонаре 10. При этом клапан 15 перекрывает сечение верхнего среза переливной трубы 11 так, что степень перекрывания среза переливной трубы 11 определяет расход отводимой суспензии, т.е. концентрацию твердой фазы в аппарате. Управление ходом клапана 15 регулирующего устройства 13 осуществляется исполнительным механизмом 19, сигнал на который поступает от измерительного прибора 20 через регулятор 21. При накоплении твердой фазы в аппарате до необходимого содержания, превышающего содержание твердых частиц по материальному балансу аппарата, клапан полностью закрывает срез переливной трубы 11. В этом случае суспензия из аппарата не выводится до тех пор, пока не будет достигнута необходимая концентрация кристаллов. Перекрывание клапаном 15 верхнего среза переливной трубы 11 гарантирует отсутствие забивок регулирующего органа солью, т.е. позволяет упростить регулирование работы аппарата, повысить надежность и стабильность регулирования. Аппарат для кристаллизации растворов обладает следующими преимуществами: обеспечивает накопление в циркулирующей суспензии аппарата твердой фазы до необходимой концентрации, доходящей до 60 мас. и превышающей концентрацию твердой фазы по материальному балансу аппарата. При этом такая концентрация позволяет значительно снизить или исключить инкрустации солью внутренних поверхностей аппарата. Благодаря этому повышается надежность работы аппарата, увеличивается производительность его работы, повышается крупность кристаллов; увеличивает продолжительность межпромывочного периода работы аппарата, вследствие уменьшения или исключения инкрустаций и повышения надежности работы, что приводит к снижению количества промывных вод; упрощает регулирование работы аппарата, вследствие исключения забивки и зарастания трубопровода отвода суспензии из аппарата, что приводит к повышению надежности работы аппарата; позволяет обеспечить надежное, стабильное и точное регулирование режима работы аппарата путем поддержания необходимой концентрации твердой фазы в аппарате, находящейся в оптимальном для каждой соли интервале. Вследствие этого исключается образование инкрустаций в процессе регулирования, при изменении концентрации твердой фазы во всем оптимальном для каждой соли интервале твердой фазы. То есть обеспечивается надежность работы аппарата при изменении концентрации твердой фазы в процессе регулирования его работы. Выполнение аппарата для кристаллизации растворов указанным выше образом позволит повысить производительность его работы на 15-20% за счет повышения надежности и упрощения регулирования его работы. Кроме того, вследствие уменьшения инкрустаций и забивок в аппарате, снижается расход промывных вод и увеличивается межпромывочный период работы аппарата.
Формула изобретения
АППАРАТ ДЛЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ РАСТВОРОВ, содержащий сепаратор с подъемной трубой и внутренней перегородкой, образующую отстойную зону, циркуляционную трубу с насосом, трубу для отбора осветленного маточного раствора со штуцером, фонарь с переливной трубой для подвода суспензии и патрубком для отвода суспензии и регулирующее устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы аппарата за счет уменьшения инкрустаций и упрощения регулирования его работы, переливная труба фонаря снабжена трубопроводом, соединенным с напорной частью циркуляционной трубы, при этом верхний срез переливной трубы расположен на уровне или выше штуцера отвода осветленного маточного раствора, а регулирующее устройство установлено на фонаре с возможностью перекрывания верхнего среза переливной трубы.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000
Извещение опубликовано: 10.11.2000
