Кристаллизация из растворов в химической промышленности - Лебедев И.В.
Скачать (прямая ссылка):
В последние годы в УкрНИИХИММАШ разработаны вальцевые кристаллизаторы с ребристой поверхностью барабана для кристаллизации нафталина, капролактама, тринатрийфосфата и других продуктов. Эти аппараты при одних и тех же габаритных размерах обладают в 2,5—3 раза более высокой производительностью по сравнению с кристаллизаторами, имеющими гладкую поверхность вальцев. Однако аппараты с ребристой поверхностью барабана имеют более сложную конструкцию.
Получаемый из вальцевых кристаллизаторов продукт имеет своеобразный вид, так как при срезании осадка ножом он измельчается, и отдельные его частички приобретают форму чешуек. Продукт обычаю загрязнен примесями, поскольку он включает в себя значительную часть, а иногда и весь маточный раствор.
По этой же причине большое количество примесей содержит так называемый плавленый продукт, который получают при кристаллизации солей, образующих кристаллогидраты (например, Na2S-9H20, Na2Cr207 • 2Н20 и др.). Для кристаллогидратов, как уже указывалось, число молекул воды, присоединившихся к одной молекуле соли, может быть различным и уменьшается с повышением температуры.
Расплав
Рис. 86. Вальцевый кристаллизатор с верхней подачей расплава:
/ — распределительный желоб; 2 —барабан; 3— нож; 4 — шнек.
Кристаллизацию подобных веществ иногда проводят путем упаривания растворов до такой концентрации, когда на каждую молекулу соли останется количество молекул воды, равное пли даже меньшее, чем в кристаллогидратной форме. Эти растворы при выпаривании, т. е. в области высоких температур, еще не кристаллизуются, но при последующем охлаждении после слива их из выпарных аппаратов они закристаллизовываются в виде сплошной стеклообразной массы застывшего кристаллогидрата. Такой способ кристаллизации называется выдачей солей в плавленом состоянии.
При проведении кристаллизации указанным методом значительно облегчается расфасовка и упаковка готового продукта, горячий концентрированный раствор которого разливают в металлические или деревянные бачки, где он и кристаллизуется — «застывает» в виде общей массы кристаллогидрата. Затем бочки закупоривают и отправляют потребителю.
При кристаллизации сернокислого алюминия, выпадающего с восемнадцатью молекулами кристаллогидратной воды, горячий концентрированный раствор выливают на кристаллизационный стол, представляющий собой плоский прямоугольный лоток площадью около 25—35 ж2 с бортами высотой 0,25—0,5 ж. В результате охлаждения раствор на таком столе закристаллизо-вывается в виде сплошной массы, которую затем разбивают ломом на куски по 15—20 кг. Для облегчения выгрузки продукта из кристаллизатора используются автоматически действующие машины *, основной частью которых является сдвоенная пластинчатая цепь с ножами и гребками. Непрерывно перемещаясь поперек кристаллизатора, машина слой за слоем срезает застывший кристаллогидрат (наибольшая масса кусков 8 кг) и сбрасывает гребками на ленточный транспортер, расположенный вдоль кристаллизационного стола. При использовании таких машин в кристаллизационном столе предусматриваются три откидных борта: два продольных и один торцевой, которые после окончания кристаллизации опускаются для выгрузки продукта.
При таком методе кристаллизации с выдачей солей в плавленом состоянии, разумеется, не решается задача очистки вещества, поскольку все примеси, содержащиеся в маточном растворе, остаются и в продукте. К недостаткам такого продукта с точки зрения его последующего использования относится также необходимость дробления монолитных глыб кристаллогидрата, что требует затрат ручного труда и связано с операцией, при проведении которой трудно сохранить нормальные санитарно-технические условия. В связи с этим метод получения солей в плавленом виде применяется все реже и реже. Он вытес-
190 * И в а н о в К. В., Хим. пром., .Ns 1, 48 (1955).
няется грануляцией, обычной кристаллизацией с получением сыпучего продукта или кристаллизацией на вальцах с получением чешуированного продукта.
Другие конструкции кристаллизаторов
Ниже описывается еще несколько конструкций аппаратов для изогидрической кристаллизации, являющихся менее типовыми, но представляющими, с нашей точки зрения, определенный интерес.
Вальцевый погружной кристаллизатор [39], разработанный несколько лет назад фирмой «Цан» (ФРГ), представляет собой (рис. 87) прямоугольную ванну / с корытообразным днищем, в которую помещен барабан 2 с двойными стенками, охлаждаемый изнутри водой или рассолом. Барабан, полностью погруженный в кристаллизуемый раствор, вращается на пустотелых цапфах, через которые в него подается и отводится охлаждающая среда. Горячий раствор непрерывно вводится в аппарат через штуцер 3, а маточный раствор с образовавшимися кристаллами отводится в штуцер 4.
Для интенсификации перемешивания раствора в нижней части аппарата расположена лопастная мешалка 5, которая вращается в направлении, противоположном вращению барабана. Интенсивное перемешивание раствора в сочетании с полировкой наружных поверхностей барабана препятствует образованию на них инкрустаций.
