Кристаллизатор с двойным циркуляционным контуром

 

1> >

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (1 11 683768

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17.05.77 (21) 2486968/23-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 05.09.79. Бюллетень №33

Дата опубликования описания 15.09.79 (51) М K.a.""

В 01 D 9/02

Государстввнный квинтет

СССР по делам изабрвтвннй и открытий (53) УДК 66.065..52 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ф. В. Козак, В. Г. Овчаренко, И. В. Жаровскпй. И. И. Ковалишин, Б. М. Курилко и И. Я. Долошицкий

Ивано-Франковский институт нефти и гязя, Производственное (71) Заявители объединение «Хлорвинил» и Калушский филиал Вс(союзного научно исследовательского и проектного институты гылургии (54) КРИСТЛЛЛИЗЛТОР С ДВОЙНЫМ ЦИРКУЛЯЦИОННЫМ КОНТУРОМ

П редлы гаемое изобретение относится к аппаратам для кристаллизации веществ путем охлаждения насыщенного раствора, которые широко применяются в химической, пищевой, цветной металлургии и других отраслях промышленности.

Известен барботажный кристаллизатор, состоя(ций из корпуса, внутри которого имеется направляющая труба для подачи воздуха через распределительный насадок, помещенная в центральну!o трубу. Барботирующий воздух обеспечивает охлаждеш(е и циркуляцию раствора в центральной трубе. Крупные кристаллы осаждаются под действием силы тяжести и выводятся из аппарата (1).

Недостатком данного кристаллизатора является быстрое зарастание кристаллами распределительного насадка, через который подается воздух.

Наиболее близким по технической су(цности к предлагаемому устройству является вакуум-кристаллизатор, состоящий из корпуса, разделенного на две полости конической трубой-перегородкой. Аппарат имеет дв» циркуляционных контура для раствора, которые образованы ко11цептрически установленными центральными труоямп. Циркуляция создается пропеллерной мешалкой (пеpBIf÷I! û3I конт р ) . H Ip>I æII(Iÿ эж(кторняя труба имеет по окружности щель, через котору1о подсясывается раствор из нижней

5 полости корпуса. образуя второй циркуляционный контур. Свежий питающий раствор вводится в первичный контур (2).

Недостатками этого кристяллизаторя является сравнитель1(ыя малая эффективность

Ip теплооомена при больших энергозатрыты., возможность инкрустации поверхности сеидрационной зоны. когда раствор имеет большую. температурную депрессию. а ты кж( при интенсивном кипении.

Целью изобретения я вл яетс я II(313 I>I I I I(15 ние интенсивности тепло и)мены, 3,!3(, и «нне производительности крнстял,шздторд и устранение инкрустаций T(ïлопереддкнцих поверхностей.

Для дости ж(IIII H пОС та в де иной IIC,1!I кристаллизатор снабжен теплообм(1 ником трехфазным псевдоожиженным сл(к м и н<1сосом, I(oTop»ie «бры;3>i ю1:I. (,II! I!;тельный контур. РасположеHII(те1(л(к1бмсllника над корпусом кристаллизятор;1 обесл1ечивает самотек пересьнцеHII()l о рысп3ор;1 из

683768

3S днища теплообменника во вторичный циркуляционный контур, образованный в корпусе кристаллизатора и служащий для снятия пересыщения.

Использование трехфазного псевдоожиженного слоя для охлаждения раствора газообразным теплоносителем обеспечивает высокое значение коэффициента теплоотдачи (порядка 7000 — 9000 Вт / м град), позволяет осуществить хорошую регулировку темпа охлаждения раствора изменением количества хладагента и раздачей раствора по секциям теплообменника, устраняет инкруста цию теплопередающей поверхности, так как последняя отсутствует в виду непосредственного контакта хладагента и раствора. Самотек пересыщенного раствора из днища теплообменника в контур снятия пересыщения исключает интенсивное перемешивание пересыщенного раствора, что предотвращает кристаллизацию и отложение кристаллов на поверхности опускной трубы — одного из наиболее уязвимых мест многих кристаллизационных аппаратов.

Таким образом, в предлагаемом аппарате процессы охлаждения раствора и снятия пересыщения практически разделены и осуществляются в разных контурах.

На чертеже показан предлагаемый кристаллизатор.

Кристаллизатор состоит из корпуса 1 со штуцерами 2 для вывода осветленного раствора и 3 для ввода свежего раствора и спускного штуцера 4. Для отвода суспензии (кристаллов) служит ьереливной бачок 5. Внутри корпуса расположена трубаперегородка 6, которая отделяет зону осветления от циркуляционной зоны, циркуляционная труба 7 и пропеллерная мешалка 8 с приводом 9.

На корпус опирается теплообменник 10 с трехфазным псевдоожиженным слоем со штуцерами 11 для подачи газообразного хладагента (воздух) 12 для вывода парогазовой смеси. Внутри теплообменника установлены опорные решетки 13, представляющие собой провальные тарелки дырчатого или колосникового типа. На опорных решетках размещена насадка 14, изготовляемая из легкого полимерного материала

В качестве насадочных тел используется лопастная насадка.

В верхней части теплообменника размещены брызгоотбойное устройство 15 и ороситель 16.

Кроме этого теплообменник содержит распределительный коллектор 17 с вентилями 18, позволяющими регулировать темп охлаждения раствора.

Низконапорный осевой насос 19 обеспечивает циркуляцию смеси осветленного раствора с исходным в охладительном (первичном) контуре. Пересыщенный раствор из теплообменника 10 поступает самотеком в нижнюю часть корпуса кристаллизатора по трубе 20.

Аппарат работает следующим образом.

Исходный раствор подается через штуцер 3 и, смешиваясь с осветленным раствором, осевым насосом 19 подается на ороситель 16 теплообменника 10. Раствор в теплообменнике стекает сверху вниз, а снизу вверх движется газообразный хладагент

Наличие лопастной насадки 14 на опорных решетках 13 позволяет увеличить поверхность контакта раствора с охлаждающим газом, так как при достижении некоторой (критической) скорости потока газа слой насадки переходит в псевдоожиженное состояние. Рабочий режим теплообменника (псевдоожиженное состояние слоя) характеризуется интенсивным движением насадки, элементы которой дробят струи раствора, смешивают их с газом, что благоприятно сказывается на развитии и обновлении поверхности контакта фаз (теплообменной поверхности).

Лопастная насадка, представляющая собой цилиндр, на наружной боковой поверхности которого имеются три расположенные на одинаковом расстоянии лопасти, в псевдоожиженном состоянии обладает способностью вращаться вокруг собственной оси в результате чего она оказывает дополнительное интенсифицирующее воздействие на процессы тепломассообмена. Вращение насадки также предотвращает инкрустацию ее поверхности.

Статическая высота слоя насадки на опорной решетке колеблется в пределах 80—

150 мм. Опорная решетка с насадкой составляет одну рабочую секцию теплообменника. Число секции определяется конкретными условиями процесса.

Газ, отобравший тепло от раствора, проходит брызгоотбойное устройство 15 и удаляется из теплообменника через штуцер 12 в атмосферу. Пересыщенный раствор из днища теплообменника самотеком по трубе 20 попадает в контур снятия пересыщения. Спокойное движение пересыще нного раствора самотеком, а также то, что труба 20 погружена в раствор вторичного контура, предотвращает отложение кристаллов на внутренней поверхности трубы, так как температура раствора в трубе и в зоне циркуляции вторичного контура практически одинакова.

Распределительный коллектор 17 позволяет регулировать темп охлаждения раствора при постоянном расходе и температуре воздуха путем частичной раздачи раствора по секциям теплообменника.

Пропеллерная мешалка 8, приводимая в движение приводом 9 с регулируемым числом оборотов, обеспечивает циркуляцию в контуре снятия пересыщения. При циркуляции суспензии в пространстве между трубой-перегородкой 6 и циркуляционной тру.683768

Формула изобретения

Составитель И. Ненашева

Техред О.Луговая Корректор Н. Задерновская

Тираж 877 Подписное

Редактор Л. Курасова

Заказ 5180/4

ЦН И И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПП П «Патент», г. У)кгород, ул. Проектная, 4 бой 7 пересыщение раствора снимается за счет роста кристаллов.

Суспензия., содержащая более крупные кристаллы, из нижней части корпуса выводится через уравнительный бачок 5, благодаря чему также поддерживается постоянный уровень раствора в корпусе.

Маточный (осветленный) раствор поднимается в зоне осветления между трубойперегородкой и корпусом, а затем по штуцеру 2 выводится в первичный циркуляционный контур, предварительно смешиваясь со свежим.

1. Кристаллизатор с двойным циркуляционным контуром, состоящий из корпуса с внутренней концентрической трубой-перегородкой, циркуляционной трубой и осевой мешалкой, отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, увеличения производительности и устранения инкрустации теплопередающей поверхности кристаллизатора, он снабжен теплообменником с насадкой и осевым насосом для циркуляции раствора через теплообменник.

2. Кристаллизатор по п. 1, отличающийся тем, что теплообменник расположен над

10 корпусом кристаллизатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Патент ФРГ № 1084240, кл. 12 С 2, 1960.

2. Патент ФРГ № 1249820, кл. 12 С 2, 1968 (прототип).