Evaporateur-cristalliseur pour l'obtention de gros cristaux. La présente invention a pour objet un appareil évaporatoire destine'' à la concen tration des solutions salines qui, pendant leur ébullition, laissent déposer des cristaux, telles que, par exemple, solutions de sel marin, de soudes salées électrolytiques etc.
Il est connu que, pour réaliser une bonne transmission de la chaleur dans les évapo rateurs, il est nécessaire de donner au li quide en évaporation une grande vitesse de circulation au contact des surfaces de chauffe. D'autre part, il est également connu que le sel qui se forme par évaporation dans les solutions salines en mouvement est tou jours du sel très fin se présentant sous la forme de poussière ténue. dans laquelle les cristaux sont très difficiles à séparer de l'eau-nière qui les entoure et à lessiver soit par filtration simple, soit par essorage.
Le seul procédé actuellement employé pour obtenir le sel en gros cristaux par éva poration consiste à réaliser une évaporation lente dans un liquide immobile et bouillant. procédé qui entraîne nécessairement un très mauvais rendement de la surface de chauffe.
L'appareil conforme à la présente inven tion permet, au contraire, d'obtenir le sel en cristaux bien formés tout en donnant au li quide à évaporer une grande vitesse de cir culation au contact de la surface de chauffe. disposition permettant d'obtenir à la fois un grand rendement de la surface de chauffe et. en même temps, la formation de cristaux assez gros pour être facilement séparés de leur eau-mère et faciles à lessiver.
Un appareil conforme à. l'invention est représenté, à titre d'exemple, au dessin an nexé: La fig. 1 en est une coupe verticale: La fig. 2 en est un plan, un couvercle étant enlevé.
Dans cet appareil, 1 est un récipient cy lindrique ou vaporisateur à axe vertical rac cordé par un cône 2 à une partie cylindrique 3 de diamètre inférieur au diamètre du ré cipient 1. La partie cylindrique 3 est rac cordée à une partie cylindro-conique 4 for- man t réservoir pour les cristaux produits dans les parties supérieures, qui peuvent être extraits par la vanne 5. Dans l'intérieur du récipient. 1, un écrou vertical 6 règne sur une certaine hauteur. II est disposé de ma nière à laisser un passage libre 8 sur ses faces latérales et inférieure et, à cet effet, se trouve suspendu par un certain nombre de pattes ou oreilles \i qui le fixent à. la paroi du cylindre 1.
En 9 se trouve un réchauffeur tubulaire ou surchauffeur, dont les tubes sont chauf fés extérieurement par de la vapeur admise par la tubulure 10, les eaux de condensa tion de cette vapeur s'évacuant par la tu bulure 11.
La partie supérieure de ce réchauffeur est en communication, par le tuyau oblique 12, avec l'intérieur du vaporisateur l., vers le centre duquel il se dirige; traversant en suite l'écran 6, il vient déboucher dans la chambre 13, comprise entre l'écran 6 et la paroi du vaporisateur 1. Ce tuyau se ter mine par un pavillon cylindro=conique à axe horizontal, dont l'ouverture est à une ceria ine distance de la paroi du vaporisa teur 1, et clans le centre duquel se meut une hélice de propulsion à axe horizontal 14, dont l'arbre est commandé de l'exté rieur par un moteur électrique 15, ou de tout autre façon.
La partie inférieure du réchauffeur 9 est réunie par un tuyau coudé 16 à la partie inférieure 4 clé l'appareil; ce tuyau traverse la paroi du récipient cylindrique 4 et se continue dans l'intérieur de celui-ci par un coude<B>17</B> qui se relève dans l'axe général du vaporisateur.
Le fonctionnement de l'appareil repré senté est le suivant: L'ensemble étant rempli d'un liquide à concentrer jusqu'au niveau 18 situé un peu au-dessus clé la partie supérieure de l'écran 6, on met en marche l'hélice de propulsion 14; celle-ci aspire le liquide contenu dans la chambre 13, provoquant un appel dans le reste du vaporisateur et principalement dans les régions supérieures comme l'indi- quent les flèches, le refoule dans le tuyau incliné 12, l'oblige à traverser les tubes du réchauffeur 9, et ensuite, par le tuyau coudé <B>17,</B> le lance verticalement de bas en haut clans le centre de la partie cylindrique en même temps, la vapeur est admise dans la chambre du réchauffeur par la tubu lure 10.
L'hélice imprime ainsi à l'ensemble du liquide contenu dans l'appareil un mouve ment continu de haut en bas dans 'le ré chauffeur, et de bas en haut dans le vapori sateur. Par suite de la grande différence de niveau existant entre le réchauffeur et la surface 18 du liquide dans l'appareil vapo risateur, et aussi par suite de l'excès clé pression donné par l'hé'ice, la pression totale à laquelle est soumis ce liquide pendant qu'il traverse les tubes du réchauffeur 9 lui per met de se réchauffer sans entrer en ébul lition, à une température supérieure à celle à laquelle il entrerait en ébullition sous la pression régnant au-dessus du niveau libre du liquide 18. Par contre, lorsque le liquide ainsi surchauffé sortant du réchauffeur vient.
déboucher dans. le vaporisateur par le coude 17, et qu'il monte dans le tuyau 3. il se met à bouillir sous l'effet de la diminution de pression hydrostatique.
Le degré de la surchauffe donnée par le surchauffeur est réglé pour que l'ébulli tion commence dans, les parties basses du cône 2. La vapeur produite par le liquide en ébullition se dégage à la surface du li quide et est évacuée à la partie supérieure du vaporisateur 1.
En même temps, des cristaux de sel pren nent naissance dans la masse en ébullition. Sous l'effet de son poids, chaque cristal naissant a tendance à gagner le fond du vaporisateur, mais par suite de la forme conique de la partie 2, la vitesse de circu lation verticale de bas en haut subie par le liquide est maximum dans la partie cylin drique 3 et va en décroissant clans les couches supérieures;
cette vitesse s'oppose à la descente des cristaux fins qui n'ont pas encore acquis un certain poids, de sorte que ceux-ci sont maintenus en suspension clans la masse en ébullition où ils sont obligés de se nourrir et de grossir jusqu'au moment oà, leur poids l'emportant sur la poussée dynamique à laquelle les soumet le courant de circulation ascendant du liquide, ils peu vent traverser la partie cylindrique 3 et gagner la chambre de dépôt 4.
L Le courant ascendant joue dans le vapori sateur et principalement dans la partie cy lindrique 3, le rôle de classeur s'opposant à l'entrée des cristaux dans la chambre de dé pôt l+, tant que ceux-ci n'ont pas atteint une grosseur suffisante, grosseur qui dépend d'ailleurs de la vitesse qu'on aura donnée au liquide dans la partie cylindrique 3.
Une certaine partie des cristaux fins peu vent ètre entraînés par le liquide qui entre clans la pompe de propulsion, mais la cons truction de celle-ci, qui se réduit à une simple hélice tournant dans une boîte cir culaire, s'oppose aux obstructions par les cristaux, et, d'autre part, comme cette pompe est entièrement immergée dans le liquide en ébullition, qu'elle ne possède pas de tuyau d'aspiration, et que son tuyau de re foulement est également noyé dans le li quide bouillant sur la plus grande partie de sa longueur, elle se trouve parfaitement ca lorifugée.
De cette façon, on évite les dépôts de sels qui, par suite du refroidissement, s'attachent toujours aux parois des tuyau teries et pompes de circulation et en em pêchent le fonctionnement quand celles-ci sont placées à l'extérieur des appareils.
Evaporator-crystallizer for obtaining large crystals. The object of the present invention is an evaporative apparatus intended for the concentration of saline solutions which, during their boiling, allow crystals to be deposited, such as, for example, solutions of sea salt, of salty electrolytic soda, etc.
It is known that, in order to achieve good heat transmission in evaporators, it is necessary to give the evaporating liquid a high circulation speed in contact with the heating surfaces. On the other hand, it is also known that the salt which forms by evaporation in moving saline solutions is always very fine salt in the form of fine dust. in which the crystals are very difficult to separate from the surrounding water and to leach either by simple filtration or by dewatering.
The only process currently employed to obtain the salt in coarse crystals by evaporation consists in carrying out a slow evaporation in a still and boiling liquid. process which necessarily results in a very poor efficiency of the heating surface.
The apparatus according to the present invention makes it possible, on the contrary, to obtain the salt in well-formed crystals while at the same time giving the liquid to be evaporated at a high speed of circulation in contact with the heating surface. arrangement making it possible to obtain both a high efficiency of the heating surface and. at the same time, the formation of crystals large enough to be easily separated from their mother liquor and easy to leach.
A device conforming to. the invention is shown, by way of example, in the appended drawing: FIG. 1 is a vertical section: FIG. 2 is a plan with a cover removed.
In this apparatus, 1 is a cylindrical container or vaporizer with a vertical axis connected by a cone 2 to a cylindrical part 3 of diameter smaller than the diameter of the container 1. The cylindrical part 3 is connected to a cylindrical-conical part 4 forms a reservoir for the crystals produced in the upper parts, which can be extracted through valve 5. In the interior of the vessel. 1, a vertical nut 6 reigns over a certain height. It is arranged so as to leave a free passage 8 on its side and bottom faces and, for this purpose, is suspended by a number of legs or ears \ i which fix it to. cylinder wall 1.
At 9 there is a tubular reheater or superheater, the tubes of which are heated externally by steam admitted through the pipe 10, the condensing water of this vapor being discharged through the pipe 11.
The upper part of this heater is in communication, through the oblique pipe 12, with the interior of the vaporizer l., Towards the center of which it is directed; then passing through the screen 6, it opens into the chamber 13, between the screen 6 and the wall of the vaporizer 1. This pipe ends with a cylindrical = conical bell with horizontal axis, the opening of which is at a ceria ine distance from the wall of the vaporizer 1, and in the center of which moves a propeller with horizontal axis 14, the shaft of which is controlled from the outside by an electric motor 15, or in any other way .
The lower part of the heater 9 is joined by an elbow pipe 16 to the lower part 4 of the appliance; this pipe passes through the wall of the cylindrical container 4 and continues inside the latter by an elbow <B> 17 </B> which rises in the general axis of the vaporizer.
The operation of the apparatus shown is as follows: The assembly being filled with a liquid to be concentrated up to level 18 located a little above the upper part of the screen 6, the propeller propeller 14; this sucks the liquid contained in the chamber 13, causing a call in the rest of the vaporizer and mainly in the upper regions as indicated by the arrows, pushes it back into the inclined pipe 12, forces it to pass through the tubes heater 9, and then, through the elbow pipe <B> 17, </B> launches it vertically from bottom to top in the center of the cylindrical part at the same time, the steam is admitted into the chamber of the heater through the tube. lure 10.
The propeller thus imparts to the whole of the liquid contained in the apparatus a continuous movement from top to bottom in the reheater, and from bottom to top in the vaporizer. As a result of the great difference in level existing between the heater and the surface 18 of the liquid in the vaporiser apparatus, and also as a result of the excess pressure given by the helix, the total pressure to which is subjected this liquid as it passes through the tubes of the heater 9 allows it to heat up without boiling, to a temperature above that at which it would boil under the pressure prevailing above the free level of the liquid 18. On the other hand, when the liquid thus overheated coming out of the heater comes.
lead into. the vaporizer by the elbow 17, and that it goes up in the pipe 3. it starts to boil under the effect of the decrease in hydrostatic pressure.
The degree of superheating given by the superheater is set so that the boiling begins in the lower parts of cone 2. The vapor produced by the boiling liquid is released at the surface of the liquid and is discharged at the upper part. vaporizer 1.
At the same time, salt crystals arise in the boiling mass. Under the effect of its weight, each nascent crystal tends to reach the bottom of the vaporizer, but due to the conical shape of part 2, the speed of vertical circulation from bottom to top undergone by the liquid is maximum in the cylindrical part 3 and decreases in the upper layers;
this speed is opposed to the descent of the fine crystals which have not yet acquired a certain weight, so that these are kept in suspension in the boiling mass where they are forced to feed and grow up to When, their weight outweighing the dynamic thrust to which the ascending flow of the liquid subjects them, they can wind through the cylindrical part 3 and reach the deposition chamber 4.
L The ascending current plays in the vaporizer and mainly in the cylindrical part 3, the role of classifier opposing the entry of the crystals into the deposit chamber l +, as long as they have not reached a sufficient size, size which also depends on the speed given to the liquid in the cylindrical part 3.
A certain part of the fine crystals can be entrained by the liquid which enters the propulsion pump, but the construction of the latter, which is reduced to a simple propeller rotating in a circular box, is opposed to obstructions by crystals, and, on the other hand, as this pump is entirely immersed in the boiling liquid, that it does not have a suction pipe, and that its discharge pipe is also submerged in the boiling liquid on the greater part of its length, it lies perfectly ca lorifuge.
In this way, deposits of salts are avoided which, as a result of cooling, still attach to the walls of the pipes and circulation pumps and prevent them from functioning when these are placed outside the devices.