CS211403B1 - Krystalizátor s přímým chlazením - Google Patents

Abstract

Vynález se týká zařízení pro krystalizaci anorganických sloučenin s přímou výměnou tepla mezi vodným roztokem soli a chladicí organické kapaliny. Krystalizátor je tvořen tělesem krystalizátoru v podobě válce, jehož poměr průměru k výšce je 0,5 až 1,5:1, na který v horní Sásti navazuje kuželovité nebo válcové^rozšíření a který je ve spodní čésti kónicky rozšířenzdo širší válcové části, které se opět kónicky zužuje a v níž je umístěn otočný rozdělovač organického chladivá. Rozdělovač se skládá z jednoho nebo více ramen, které jsou směrem k obvodu krystalizátoru klinovité rozšířena a na jejich horní rozdělovači desce jsou umístěny otvory pro rozstřikování chladivá ve formě kapek rovnoměrně po celém průřezu krystalizátoru. Nad otočným rozdělovačem je v těsné blízkosti horní rozdělovači desky upevněna na stěnéch krystalizátoru shrnovací šňůra. Krystalizátoru lze výhodně využívat pro krystalizaci tetrahydrátu dusičnanu vápenatého Ca(NC>3)2 . 4¾O při výrobě kombinovaných NPK hnojiv vymražoyacím způsobem.

Description

Vynález se týká krystalizátoru s přímým chlazením.

Krystalizace chlazením je používána pro roztoky solí,- které při snížení teploty zmenšují svou rozpustnost a vylučují ve formě pevné krystalické fáze. Dochází k tomu například při krystalizací tetrahydrátu dusičnanu vápenatého CaCNO^Ij 4 H^O z roztoků po rozkladu fosfátů kyselinou dusičnou při výrobě kombinovaných hnojiv NPK.

Krystalizace chlazením může být prováděna přímou nebo nepřímou výměnou tepla mezi roztokem a chladicí kapalinou.

V zařízeních s nepřímým chlazením je roztok v krystalizátorech ochlazován tepelným výměníkem s kovovým povrchem. Vzhledem ke tvorbě inkrustací na kovové chladicí ploše je chladicí vestavba, a tím i vlastní krystalizétor, značných rozměrů a je nutno pracovat v di skontinuélním cyklu. Mezi jednotlivými vsázkami se (inkrustace z chladicí plochy odtavují.

Tyto nevýhody mé odstraňovat krystalizace s přímou výměnou tepla. Využívá se zde přímé výměny tepla mezi vzájemně nemísitelnými tekutinami o rozličné teplotě a specifické hmotnosti (čs. patent č. 98 465). K tomuto účelu je přizpůsobena i vlastní konstrukce kryštalizátoru.

Podle britského patentu č. 932 215 se krystalizétor skládá z vertikálního válce, ve kterém je ve spodní části rozptylováno organické chladivo a do horní části- je přiváděn roztok ke krystalizací. Organické chladivo a vodný krystalizační roztok proudí souproudně středovou trubkou zařízení (difuzorem), vně difuzoru dochází k proudění a recirkulaci kry.stalizačního roztoku. Nevýhodou uvedeného uspořádání jsou obdobné negativní dopady jako při použití chladicí vestavby při-nepřímém chlazení. Na povrchu difuzoru- o teplotě nižší, než je teplota roztoku, se vytvářejí inkrustace, čímž se“' omezuje průtočnost, což může způsobit snížení výkonu krystalizátoru. Krystalizétor je třeba často odstavovat a odmrazovat. ¹

Ani pro přestup tepla není uspořádání nejvýhodnější, nebot dochází ke styku organického chladivá s roztokem pouze v prostoru vymezeném průřezem difuzoru. To přispívá k nežádoucímu shlukování kapek chladivá a nelze vyloučit i místní podchlazení roztoku, a tím i zvýšenou tvorbu krystalizačních zárodků a tvorbu krystalů o malé velikosti.

Používají se také krystalizétory s protiproudým tokem chladivá a krystalizačního roztoku. Takový krystalizétor se skládá z vertikální kolony, do jejíž horní části je přiváděn krystalizační roztok a do spodní chladivo. V krystalizátoru o několikanásobné výšce v poměru k průměru se neuvažuje s promícháváním roztoku, což má umožnit malý trvalý teplotní spád mezi kapalinami výhodný pro tvorbu krystalů. Značnou nevýhodou tohoto uspořádání je nutnost pracovat s malým poměrem průtokových rychlostí chladivá a krystalovaného roztoku.

To vede'ke snížení výkonu krystalizačního zařízení o více než jednu třetinu proti krystalizétoru promíchávanému. Také. velikost krystalů je limitována odsazováním krystalů v nemíchaném prostředí.

Společnou^nevýhodou popsaných zařízeni je nedokonalé rozdělení obou médií a možnosti tvorby inkrustaci na přívodu a rozdělovači chladicího média o velmi nízké teplotě.-. Pro zamezení vzniku drobných kapek, které jsou příčinou nežádoucí tvorby emulzí roztok - chladivo, je nutno, aby výtokové rychlost chladivá z otvorů rozdělovače nepřesáhla hodnotu 0,3 m/s.

Tím se zvyšují i nároky na potřebnou plochu rozdělovače, ve kterém musí být umístěn příslušný počet otvorů s roztečí zamezující slévání kapek. S nároky na plochu statického rozdělovače vzrůstají však, zvláště u velkých krystalizátorů, i problémy s inkrustacemi na jeho povrchu.

Podstata nově navrženého krystalizátoru s přímým chlazením spočívá v tom, že je tvořen tělesem krystalizátoru v podobě válce, jehož poměr průměru k výšce je 0,5 až 1,5:1, na který.

v horní části navazuje kuželovité nebo -válcové rozšíření a který je ve spodní části kónicky rozšířen do širší válcové části, která se opět kónicky zužuje a v ní je umístěn otočný rozdělovač organického chladivá, který se skládá z jednoho nebo více ramen, která jsou směrem k obvodů krystalizátoru klínovitě rozšířena a na jejichž horní rozdělovači desce jsou umístěny otvory pro rozstřikování chladivá ve formě kapek rovnoměrně po celém průřezu krystalizátoru, a nad otočným rozdělovačem je v těsné blízkosti horní rozdělovači desky upevněna na stěnách krystalizátoru shrnovací šňůra. Odtok suspenze naspodu krystalizátoru je podporován vyhrnovacím zařízením (kotvou), které je umístěno na stejné hřídeli jako rozdělovač organického chladivá.

V horní části krystalizátoru se udržuje hladina krystalové suspenze, na které se shromažďují kapky organického chladivá, jež prošly krystalizační zónou. Z oddělené vrstvy or- . ganického chladivá navrchu krystalizátoru se chladivo kontinuálně odvádí do chladicího zařízení mimo krystalizátor. Do horní části krystalizátoru je také přiváděn krystalizační roztok. Přívod je konstrukčně uspořádán tak, že roztok je rozptylován v průřezu krystalizátoru ve formě kapek nebo jemných proudů.

Výhodou krystalizátoru podle vynálezu je vhodný způsob rozptylování organického chladivá- po celém průřezu krystalizátoru, umožňující pracovat s protiproudým -tokem krystalovaného roztoku a chladivá, přičemž je chladivo dobře rozptylováno. Průtok chladivá může být několikanásobně vyšší než průtok roztoku. To umožňuje i promíchávání obsahu krystalizátoru vlastním proudem chladivá. Při vhodné konstrukcí rozdělovače chladivá je horní deska s otvory vyměnitelná. Lze pak používat nejen kovových materiálů, ale podle potřeby a výhodnosti volit desku z polypropylenu, teflonu apod. Otáčením rozdělovače, volbou materiálu, spolu se shrnovací šňůrou se zabraňuje tvorbě inkrustací! za velmi nízkých teplot chladivá, ' Rozšíření spodní a horní části krystalizátoru má za následek dokonalejší oddělení chladivé od krystalovaného roztoky vzhledem k tomu, že snížení rychlosti v uvedených částech se kladně projeví v účinnosti separace.

Na připojených výkresech je schematicky znázorněn příklad provedení zařízení podle vynélezu. Na obr. 1 je znázorněna celková sestava krystalizátoru a na obr. 2 destail - rozdělovač chladivá.

Krystalizátor J. je ve spodní části 2 kónicky rozšířen do válce a opět kónicky zúžen. Horní část 2 je kónicky rozšířena. Čtyřramenný rozdělovač chladivá 2 je umístěn na spodní otočné duté hřídeli g, kde je umístěna také kotva 6. Funkce tohoto krystalizátoru je tato:

Přívodem 2 se zavádí do spodní otočné duté hřídele £ organické chladivo. V jedné' třetině horní části j je udržována hladina krystalické suspenze. Odsazené organické chladivo přepadá do sběrného žlabu a je kontinuálně odváděno výpustí g. Do horní části g je přívodem g přiváděn i krystalizovaný roztok. Krystalická suspenze je kontinuálně odváděna výpustí 10 naspodu krystalizátoru. V nejspodnější části přívodu chladivá je umístěno odkalovací zařízení 11 rozdělovače g. Přívod chladivá je_t veden v ložiskovém tělese 12. únik média z krystalizátoru je těsněn ucpávkou JJ. Pohon rozdělovače g a míchadla 6 je’ proveden přes řetězové kolo a variátor 14.

Obr. č. 2 představuje detail rozdělovače. Rozdělovač je zhotoven ze 4.ramen 16 opatřených rozdělovači deskou 17. ve které jsou umístěny otvory pro výtok organického chladivá. Rozdělení organického chladivá do jednotlivých ramen je provedeno rozdělovacím kolíkem 19. Uchycení rozdělovači desky 17 je provedeno šrouby 20. Celé těleso rozdělovače g je připojeno .ke hřídeli 1 přírubou Jg.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Kontinuální krystalizátor s přímým chlazením, vyznačený tím, že je tvořen tělesem krystalizátoru v podobě válce (1), jehož poměr průměru k výšce je 0,5 až 1,5:1, na který v horní části navazuje kuželovité nebo válcové rozšíření (3) a který je ve spodní části kónicky rozšířen do širší válcové části (2), které se opět kónicky zužuje a v níž je umístěn otočný rozdělovač (5) organického chladivá, který se skládá z jednoho nebo více ramen (.16), která jsou směrem k obvodu krystalizátoru klínovitě rozšířena a na jejichž horní rozdělovači desce (17) jsou umístěny otvory pro rozstřikování chladivá ve formě kapek rovnoměrně po celém průřezu krystalizátoru, a nad otočným rozdělovačem (5) je ^v těsné blízkosti horní rozdělovači desky (17) upevněna na stěnách krystalizátoru shrnovací šňůra (15).