Кристаллизация из растворов в химической промышленности - Лебедев И.В.
Скачать (прямая ссылка):
Эти кристаллизаторы используются обычно как аппараты периодического действия для получения крупных кристаллов из вязких растворов (например, при кристаллизации патоки и сахарных сиропов), когда применение обычных шнековых мешалок и охлаждения через стейку корыта малоэффективны. После заполнения раствором аппарат медленно охлаждается при непрерывном перемешивании до заданной конечной температуры. При этом суспендированные кристаллы находятся в условиях, обеспечивающих их равномерный рост.
Подобные же кристаллизаторы периодического действия ши-, роко используются в коксохимической промышленности для кристаллизации нафталиновой и антраценовой фракций. В этих аппаратах через горизонтально расположенный (закрытый) цилиндр диаметром 1,6 At и длиной 6,0 м проходит вал, вращающийся со скоростью 0,8 рад/сек (~8 об/мин), на котором по спиральной линии насажены лопатки-скребки для очистки стенок кристаллизатора от образующегося осадка. Кристаллизатор охлаждается орошением его стенок водой, стекающей по корпусу аппарата в виде тонкой пленки и собирающейся внизу в специальном корыте.
8. Вакуум-кристаллизатсры
Вакуум-кристаллизаторы составляют большую группу аппаратов, в которых раствор охлаждается вследствие адиабатического испарения части растворителя. На испарение жидкости расходуется физическое тепло раствора, который при этом охлаждается до температуры, соответствующей его температуре кипения при данном остаточном давлении. Количество испаряющегося растворителя сравнительно невелико (примерно 8—12% от общей массы раствора), поэтому основное значение в создании пересыщения имеет не концентрирование раствора, а его охлаждение в процессе «самоиспарения».
Первые вакуум-кристаллизаторы в химической промышлен-194 ности появились только в 30-х годах нашего столетия, но быстро
завоевали себе признание и широко внедряются в настоящее время.
При одной и той же производительности на единицу объема аппарата вакуум-кристаллизаторы в значительно меньшей степени подвержены инкрустациям по сравнению с кристаллизаторами других типов. Это объясняется тем, что при вакуум-кри-гталлизации вскипание раствора, а следовательно, и его охлаждение, происходит в объеме, а не у стенок аппарата. Стенки аппарата обрастают солью главным образом на уровне поверхности раствора.
Вакуум-кристаллизаторы отличаются большой производительностью, поэтому чаще всего они используются в высокотоннажных производствах, таких, как, например, производство минеральных удобрений.
Кристаллизаторы просты по конструкции, не имеют громоздкого привода и в ряде случаев могут быть выполнены вообще без каких-либо движущихся частей. Отсутствие теплопередающих поверхностей позволяет изготавливать их из любых коррознонно-стойких материалов, в том числе обладающих малой теплопроводностью (керамика, специальные сорта сталей), или облицовывать их изнутри (резина, фторопласт, стеклопластики, эмаль и т. п.). Это обстоятельно часто оказывает решающее значение при выборе кристаллизационного оборудования для химических производств, где обычно приходится иметь дело с агрессивными растворами.
Большим достоинством вакуум-кристаллизаторов является их герметичность, позволяющая создать хорошие санитарно-гигиенические условия труда, что особенно важно для химических производств, связанных с переработкой не только коррозионно-активных, но и токсичных растворов.
При многоступенчатой вакуум-кристаллизации (стр. 204) становится возможным использовать скрытую теплоту конденсации соковых паров для нагрева исходных растворов или воды, направляемой на растворение сырья.
Наконец, с энергетической точки зренця, применение вакуум-кристаллизационных аппаратов более выгодно, так как выделяющееся при выпадении кристаллов тепло полезно расходуется на выпаривание растворителя. В охладительных же кристаллизаторах это тепло необходимо отводить с охлаждающим агентом.
Применение вакуум-кристаллизации особенно целесообразно для веществ, растворимость которых относительно медленно уменьшается с понижением температуры. Кристаллизация таких веществ, как, например, KCI, (NH*4)2S04 и др., в чисто охладительных аппаратах была бы менее эффективна.
Существенными недостатками вакуум-кристаллизаторов долгое время оставалось получение в них только мелкокристаллического продукта (средний размер частиц не превышает 0,10— 196
0,15 мм), а также образование инкрустаций в зоне кипения раствора, для удаления которых аппараты необходимо было останавливать на промывку. Эти недостатки, однако, в самое последнее время были устранены созданием так называемых циркуляционных вакуум-кристаллизаторов, что и обеспечило их широкое распространение.
Важной составной частью вакуум-кристаллизаторов является аппаратура для создания и поддержания вакуума.
В качестве вакуум-насосов для кристаллизационных установок обычно применяются эжекторные пароструйные насосы, которые компактны, просты по устройству и в эксплуатации и не требуют при монтаже специального фундамента. Большим преимуществом таких насосов является отсутствие движущихся частей, благодаря чему они могут быть изготовлены из различных коррозионностойких материалов и использованы для удаления агрессивных паро-газовых смесей. Правда, их к. п. д. значительно ниже механических вакуум-насосов.
