Кристаллизация из растворов в химической промышленности - Лебедев И.В.
Скачать (прямая ссылка):
пульпоотводящей линии и необходимость его регулирования снижают надежность работы кристаллизатора.
В этой конструкции наибольшей инкрустации подвергаются стенки аппарата, особенно в зоне кипения раствора. Для устранения этого стенки иногда экранируются от кипящего раствора эластичной листовой резиной [49—51]. Скорость образования наростов соли на стенках выше уровня раствора можно существенно уменьшить, если конденсат сокового пара возвращать из поверхностного конденсатора 1 в кристаллизатор через специальное разбрызгивающее устройство 2.
Имеются сведения [17], что для полного удаления инкрустаций плотность орошения на 1 пог. м стенки должна быть не менее 0,008—0,016 кг!сек (29—58 кг/ч). По нашим данным, при кристаллизации NaN03 эта величина не превышает 0,0053 кг/сек (19 кг/ч).
Многоноряусные вануум-ирнстаялнзаторы
В крупнотоннажных производствах получили распространение многокорпусные вакуум-кристаллизаторы, в которых процесс охлаждения раствора разбивается на ряд ступеней.
На рис. 95 представлена схема четырехкорпусной вакуум-кристаллизационной установки, в каждом из корпусов которой' поддерживается различный постепенно возрастающий вакуум. В верхней части каждого корпуса / установлены трубчатые поверхностные конденсаторы 2, последовательно соединенные друг с другом по охлаждающей воде. Горячий раствор через штуцер
3 подается в первый корпус, где вскипает и за счет самоиспаре-ния охлаждается до температуры, соответствующей остаточному давлению в этом корпусе. Частично охлажденный раствор с выпавшими кристаллами самотеком переходит во второй корпус, где вновь охлаждается за счет самоиспарения, соответственно остаточному давлению в этом корпусе. Наряду с образованием новых зародышей во втором корпусе происходит рост тех кристаллов, которые поступили в него из первого корпуса. Далее маточный раствор с кристаллами таким же образом переходит в последующие корпуса, а из последнего по барометрической трубе 4 отводится в гидрозатвор 5 и далее на центрифугу.
Так как с повышением вакуума возрастает барометрическая высота, то уровень раствора в корпусах повышается от первого аппарата к последнему, и при большой разности давлений между корпусами их приходится устанавливать ступенчато.
Число ступеней в таких многокорпусных установках может доходить до 12—14 и даже 24 [52—54].
Большим достоинством многокорпусных вакуум-кристаллизаторов является возможность более экономичного использования 204 охлаждающей воды и тепла конденсации соковых паров для на-
греванпя, в частности, исходного раствора, если его направить в поверхностные конденсаторы вместо охлаждающей воды. Подобным образом в производстве хлористого калия регенерируется от 40 до 70% всего тепла, затрачиваемого на нагрев растворов, используемых для выщелачивания сильвинита [53, 55].
Многокорпусные установки более экономичны и по расходу энергии на создание вакуума, так как основная масса растворителя испаряется при сравнительно небольшом остаточном давлении (в первых ступенях), максимальный же вакуум поддерживается только в последней ступени.
В таких установках, естественно, замедляется охлаждение раствора, что позволяет получить более крупные кристаллы. Так, в процессе кристаллизации KCI в четырнадцатиступенчатой установке при перепаде температур в каждой ступени, равном 4—5° С, удается выделить продукт с кристаллами среднего размера 0,20—0,'25 мм [56] вместо 0,05—0,10 мм в однокорпусном аппарате.
Наибольшее распространение в практических условиях получили трех- и четырехкорпусные установки, в то время как десяти- и четырнадцатикорпусные установки используются лишь в случае очень высокой производительности (сотни кубических метров в час по питающему раствору). Действительно, с увеличением количества ступеней возрастают габариты установки, объем занимаемого производственного помещения, а также удельный расход металла на единицу производимой продукции.
Кроме того, увеличение числа ступеней установки свыше определенного предела не дает уже ощутимого эффекта при использовании тепла соковых паров, что наглядно видно из рис. 96, на котором представлена зависимость температуры раствора, нагреваемого соковым паром, от числа ступеней [55]. Поэтому для упрощения четырнадцатиступенчатых установок в них обычно не 205
Рис. 95. Многокорпусная вакуум-кристал-лизационная установка:
/ — корпуса установки; 2 — поверхностные конденсаторы; 3 —штуцер для подачи раствора; 4 — барометрическая труба; гидравлический затвор.
Рис. 96. Влияние числа ступеней установки п на температуру раствора, нагреваемого соковым паром.
используется соковый пар последних четырех-пяти ступеней, имеющий сравнительно низкую температуру.
Наконец, размер кристаллов в продукте с увеличением числа ступеней вначале растет сравнительно быстро, а затем замедляется. По данным некоторых авторов [57], для получения кристаллов КС1 с dcp. = 0,75 мм потребовалось бы иметь установку с 48 ступенями. По другим сведениям [55], для этого продукта между величиной йсР. (в мм) и числом корпусов установки п существует следующая эмпирическая зависимость:
