Кристаллизация из растворов в химической промышленности - Лебедев И.В.
Скачать (прямая ссылка):
При выбранных размерах полезный ббъем аппарата
Q — ^Pici (Лн — Лк) 4“ @кр.я
r, a! — а2 0,575 — 0,480
°«Р* - 1 — а2 Pl _ 1-0,480
• 2 • 1460 = 534 кг
nD2 h я • 1,42 ~4 3 4
= 2,0 м3
165
а его теплопередающая поверхность
F = nDH = (l,08 + -^ f2 j = 6,95 м*
3, Приняв температуру воды, выходящей из рубашки в последний момент охлаждения, ^к = 20=С, определим
t — t*« 25 — 15 =2i0 „ in л = о,305
t — t2K 25 — 20
Отсюда средняя разность температур
(ш — *1К А—1 70 25 2,0 1 1оо°р
ср'~ ' 2,3A\gA 00>„ 70—15 *2,3¦ 2.0-lg2.0 0,0
2’31gT^^T 2'3'g 25=15
4. По найденным значениям F, А и Д^ср из уравнения (33) определим
14 600 сек — 4 н
‘ср.
время кристаллизации
Q 450090 • 103
KF&t'cP' 250-6,95-18,8
5. Из уравнения (31а) определим расход воды
п KF 250-6,95
= 4190-2,3 lg 2,0 =0'591 «/«*.(2130 кг/,)
где теплоемкость воды с2=4190 дж/(кг ¦ град).
6. Общий расход воды за время кристаллизации
Go6. в = GBх = 0,591 • 14 600 = 8630 кг
Если кристаллизация проводится с переменным расходом охлаждающей воды (вначале замедленное охлаждение раствора, а затем более ускоренное), то расчет проводится ступенчато по отдельным этапам, в каждом из которых расход воды остается постоянным.
Для расчета периодической кристаллизации иногда задаются временем цикла, т. е. временем охлаждения раствора (исходя из требуемой производительности аппарата или качества готового продукта). В этом случае расчет сводится к определению расхода охлаждающей воды и ее конечной температуры.
Аналогично может быть определена требуемая теплопередающая поверхность и время кристаллизации для аппаратов периодического действия со змеевиками.
2. Иеханичесние кристаллизаторы непрерывного действия
Размешивание раствора наряду с поддержанием кристаллов во взвешенном состоянии и возможностью их непрерывного отвода из аппарата с маточным раствором позволяет перейти от периодической кристаллизации к непрерывной.
Кристаллизаторы непрерывного действия обладают значительной производительностью (от нескольких сот до нескольких тысяч килограммов в час готового продукта) и обычно используются в крупнотоннажных производствах.
Батарея из аппаратов с вертикальными мешапиами
Рассмотренные выше кристаллизаторы с мешалками можно использовать для непрерывной работы, соединив их в батарею каскадно расположенных аппаратов, в которой движение раствора из одного аппарата в другой осуществляется самотеком (рис. 73). Горячий концентрированный раствор непрерывно подается в первый кристаллизатор, из которого вместе с выделившимися кристаллами также непрерывно перетекает во второй, третий и т. д. Суспензия из последнего кристаллизатора отводится на центрифугу или на фильтр для отделения кристаллов от маточного раствора.
Преимуществом такой батареи мешалок-кристаллизаторов по сравнению с одиночным аппаратом является не только непрерывность работы, но и улучшение условий кристаллизации благодаря «самозатравливанию» растворов в каждом аппарате находящимися там кристаллами. Это имеет особое значение для первого кристаллизатора, куда поступает свежий раствор. Такое «самозатравливание» позволяет получать более крупнокристаллический продукт, особенно для солей, способных образовывать сильно пересыщенные растворы.
Подача охлаждающей воды в батарею по принципу противотока более экономична и позволяет избежать резкого охлаждения растворов, что также благоприятствует получению более крупных кристаллов и уменьшает вероятность образования инкрустаций на стенках [14]. Для получения более низких температур последний кристаллизатор может охлаждаться рассолом.
Для уменьшения вероятности «проскока» свежих (неохлажденных) порций раствор из одного кристаллизатора в другой выводят сверху, а вводят снизу через особый неохлаждаемый карман (на рисунке не показан), расположенный снаружи, для чего в рубашке делается специальный вырез. Чтобы предупредить расслаивание суспензии в аппарате и обеспечить ее нормальный переток через карман, в батарейных кристаллизаторах обычно используют быстроходные пропеллерные мешалки.
У непрерывно работающих кристаллизаторов инкрустация стенок усиливается с течением времени вследствие осаждения новых порций вещества на поверхности первоначально образовавшегося осадка. В результате постепенно уменьшается коэффициент теплопередачи, а следовательно, и пропускная способность аппарата, поэтому кристаллизатор периодически приходится останавливать на чистку и промывку, 167
Рис. 73. Батарея мешалок-кристаллизаторов.
Выше уже отмечалось, что высокие скорости движения раствора возле стенки не всегда могут предотвратить зарастание ее солью. Поэтому приходится предусматривать и другие мероприятия по предупреждению образования инкрустаций^ в частности уменьшение температурного перепада между стенкой и раствором.
В специальных исследованиях [1, 15, 16, 17] было установлено, что эффективным методом борьбы с образованием пристенных осадков является полировка внутренних поверхностей кристаллизатора. Затраты на полирование вполне окупаются удобством и надежностью последующей эксплуатации кристаллизаторов. Однако этот метод может быть использован лишь для коррозионностойких материалов, поэтому целесообразно также применять эмалевые покрытия, имеющие гладкую поверхнос!Ь и обладающие высокой коррозионной стойкостью во многих средах.
