CS267713B1

CS267713B1 - Tubular crystallizer

Info

Publication number: CS267713B1
Application number: CS879844A
Authority: CS
Inventors: Lubos Ing Konecny
Original assignee: Konecny Lubos
Priority date: 1987-12-27
Filing date: 1987-12-27
Publication date: 1990-02-12
Also published as: CS984487A1

Abstract

Trubkový krystalizátor ve tvaru ležatého válce, opatřený horizontálně situovanými žebrovanými trubkami a ve spodní části otvory a sběrným pláštovaným žlabem. Podstata řešení spočívá v tom, že otvory ve spodní částiležaté- ho válcového tělesa jsou situovány ve třech paralelních řadách, přičemž nad střední řadou otvorů je umístěna žebrovaná trubka s proudícím teplonosným mé diem a do otvorů zasahují kovové tmy válcového tvaru vodivě spojené s vnitř ní stranou sběrného žlabu, do otvoru a/ nebo nad dno sběrného žlabu zasahuje snímač teploty, ležaté válcové těleso je na vnější stěně opatřeno přivařenými hladkými trubkami pro temperaci cirkulujícím teplonosným médiem a vzdálenost mezi vnějšími výměnnými plochami hladkých trubek uvnitř válcového tělesa je menší nebo rovna 90 mm.A tubular crystallizer in the shape of a horizontal cylinder, provided with horizontally situated ribbed tubes and holes in the lower part and a jacketed collecting trough. The essence of the solution lies in the fact that the holes in the lower part of the horizontal cylindrical body are situated in three parallel rows, while a ribbed tube with a flowing heat transfer medium is placed above the middle row of holes and cylindrical metal rods conductively connected to the inner side of the collecting trough extend into the holes, a temperature sensor extends into the hole and/or above the bottom of the collecting trough, the horizontal cylindrical body is provided with welded smooth tubes on the outer wall for tempering the circulating heat transfer medium and the distance between the outer exchange surfaces of the smooth tubes inside the cylindrical body is less than or equal to 90 mm.

Description

Vynález se týká trubkového krystalizátoru, vhodného pro dělení látek o různé teplotě tání ze směsí tyto látky obsahujících metodu krystalizace z taveniny a následného trakčního tavení, tzv. vypocování.The invention relates to a tubular crystallizer suitable for separating substances of different melting points from mixtures of these substances containing a method of melt crystallization and subsequent traction melting, so-called sweating.

Vlastní proces krystalizace z taveniny a následného vypocování spočívá v tom, že se tavenina zpracovávané směsi napustí do krystalizátoru, kde se ochlazením nechá ztuhnout. Ztuhlá směs se pak pomalu zahřívá, přičemž se postupně zkapalňují nejprve podíly s nejnižěí teplotou tání, pak podíly s vyšší teplotou tání až se konečně v poslední fázi vytaví zbývající podíl, který má nejvyšší teplotu tání. Jednotlivé odkapy se jímají odděleně.The actual process of crystallization from the melt and subsequent sweating consists in that the melt of the treated mixture is impregnated into the crystallizer, where it is allowed to solidify by cooling. The solidified mixture is then slowly heated, gradually lowering the portions with the lowest melting point, then the portions with the higher melting point, until finally the remaining portion having the highest melting point is melted in the last stage. The individual drains are collected separately.

Dosud se pro tento proces v průmyslovém měřítku používá vertikálních válcových trubkových _Zkrystalizátorů s hladkými trubkami, do nichž se napouětí tavenina zpracovávané směsi, ve spodní části opatřenými síty, kterými odtékají kapalné podíly do válcového prostoru pod trubkovnicí; v mezitrubkovém prostoru pak cirkuluje temperační médium, kterým je voda nebo pára. Dalším dosud známým trubkovým krystalizátorem je ležatá válcová nádoba, opatřenaá horizontálně situovanými žebrovanými trubkami a ve spodní části otvory, pod nimiž je na válci krystalizátoru umístěn sběrný žlab, opatřený pláštěm pro průchod teplonosného média, cirkulujícího v trubkách krystalizátoru, přičemž zpracovaná látka je umístěna^-v mezitrubkovém prostoru. 'Hitherto, for this process on an industrial scale, vertical cylindrical tubular _Z crystallizers with smooth tubes have been used, into which the melt of the mixture to be treated is charged, in the lower part provided with sieves through which liquid parts flow into the cylindrical space below the tubesheet; a tempering medium, which is water or steam, then circulates in the inter-tube space. Another previously known a tubular crystallizer, a horizontal cylindrical vessel opatřenaá horizontally now located finned tube and the bottom openings beneath which is on a cylinder mold a collecting trough, provided with a jacket for passing a heat transfer medium circulating in the tubes of the crystallizer, wherein the treatment substance is disposed ^- in inter-tube space. '

Nevýhodou zmíněného vertikálního trubkového krystalizátoru s hladkými trubkami je velký specifický objem a hmotnost, vztaženo na malý objem a hmotnost zpracovávané látky, odtok zkapalněných podílů podél vnitřních stěn hladkých trubek, nedokonalá fixace krystalického skeletu a nepravidelný odvod zkapalněných podílů ze zpracovávané hmoty vlivem nižší teploty a tuhnutí zkapalněných podílů ve spodní části trubek s důsledkem nižší výtěžnosti a kvality produktu. Nevýdou zmíněného horizontálního trubkového krystalizátoru se žebrovanými trubkami a s výtokovými otvory a plášíovaným sběrným žlabem ve spodní části válcového tělesa je nedokonalý přestup tepla v odběrovém systému krystalizátoru s důsledkem nepravidelného odvodu zkapalněných podílů výtokovými otvory, které se vlivem nižší teploty a tuhnutí zkapalněných podílů ucpávají, čímž je znemožněna dokonalá drenáž odběrového systému s konečným důsledkem nižší výtěžnosti a kvality produktu.The disadvantage of said vertical tube crystallizer with smooth tubes is the large specific volume and weight, based on the small volume and weight of the processed substance, outflow of liquefied parts along the inner walls of smooth tubes, imperfect fixation of the crystalline skeleton and irregular removal of liquefied parts from the processed material due to lower temperature and solidification liquefied fractions in the lower part of the pipes with the result of lower yield and product quality. The disadvantage of the mentioned horizontal tubular crystallizer with finned tubes and outlet openings and a jacketed collecting trough in the lower part of the cylindrical body is imperfect heat transfer in the crystallizer sampling system due to irregular removal of liquefied parts through outlet openings. perfect drainage of the sampling system is impossible, with the end result of lower yield and product quality.

Uvedené nevýhody odstraňuje trubkový krystalizátor tvaru ležatého válce, opatřený horizontálně situovanými žebrovanými trubkami a ve spodní části otvory a sběrným pláštovaným žlabem, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že otvory ve spodní části ležatého válcového tělesa jsou situovány ve třech paralelních řadách , přičemž nad střední řadou otvorů je umístěna žebrovaná trubka s proudícím teplonosným médiem a do otvorů zasahují kovové trny válcového tvaru vodivě spojené s vnitřní stranou sběrného žlabu, do otvoru a/ nebo nad dno sběrného žlabu zasahuje snímač teploty, ležaté válcové těleso je na vnější stěně opatřeno přivařenými hladkými trubkami pro temperaci cirkulujícím teplonosným médiem a vzdálenost mezi vnějšími výměnnými plochami hladkých trubek uvnitř válcového tělesa je menší nebo rovna 90 mm. ,The above-mentioned disadvantages are eliminated by a horizontal-shaped tubular crystallizer provided with horizontally situated ribbed tubes and openings in the lower part and a collecting jacketed trough according to the invention, the essence of which consists in three holes in the lower part of the horizontal cylindrical body. a ribbed tube with flowing heat transfer medium is placed in the middle row of holes and metal holes of cylindrical shape conductively connected to the inner side of the collecting trough enter into the holes, a temperature sensor extends into the opening and / or above the bottom of the collecting trough, the horizontal cylindrical body is provided tubes for tempering by circulating heat transfer medium and the distance between the outer exchange surfaces of the smooth tubes inside the cylindrical body is less than or equal to 90 mm. ,

Trubkový krystalizátor podle vynálezu může být zkonstruován tak, že vzdálenost mezi osami krajních řad otvorů ve spodní části ležatého válcového tělesa je menší než vzdálenost mezi středy dvou sousedních otvorů v jedné řadě.The tubular crystallizer according to the invention can be designed so that the distance between the axes of the end rows of holes in the lower part of the horizontal cylindrical body is less than the distance between the centers of two adjacent holes in one row.

Trubkový krystalizátor podle vynálezu může být sestrojen též tak, že vzdálenost mezi horním okrajem otvorů a spodním okrajem žeber žebrované trubky je menší nebo rovna 50 mm.The tube crystallizer according to the invention can also be constructed in such a way that the distance between the upper edge of the holes and the lower edge of the ribs of the ribbed tube is less than or equal to 50 mm.

Trubkový krystalizátor podle vynálezu může být sestrojen i tak, že počet trnů je menší nebo rovno počtu otvorů, přičemž plocha průřezu trnů v rovině tečné ke spodní části ležatého válcového tělesa je menší než plocha průřezu otvorů opatřených trny.The tubular crystallizer according to the invention can also be constructed in such a way that the number of mandrels is less than or equal to the number of holes, the cross-sectional area of the mandrels in the plane tangential to the lower part of the horizontal cylindrical body being less than the cross-sectional area of the holes provided with mandrels.

Na připojených výkresech je znázorněn jeden příklad provedení trubkového krystalizátoru podle vynálezu. Na obr. 1 je znázorněn bokorys trubkového krystalizátoru. Na obr. 2 je znázorněna spodní část trubkového krystalizátoru, nakreslená v řezu rovinou I - I, na obr. 3 je nakreslen půdorys spodní části trubkového krystalizátoru. Na obr. 4 je znázorněna spodní část trubkového krystalizátoru s trny, nakreslená v řezu rovinou II - II.One exemplary embodiment of a tubular crystallizer according to the invention is shown in the accompanying drawings. Fig. 1 shows a side view of a tubular crystallizer. Fig. 2 shows the lower part of the tubular crystallizer, drawn in a section along the line I - I, Fig. 3 shows a plan view of the lower part of the tubular crystallizer. Fig. 4 shows the lower part of a tubular crystallizer with mandrels, drawn in a section on the plane II - II.

2.2.

CS 267713 BlCS 267713 Bl

Na obr. 5 je znázorněna spodní část trubkového krystalizátoru se snímači teploty, nakreslená v řezu rovinou II - II. Nn obr. 6 znázorněn trubkový krystalizátor, nakreslený v řezu rovinou III - III.Fig. 5 shows the lower part of a tubular crystallizer with temperature sensors, drawn in a section on the plane II - II. Fig. 6 shows a tubular crystallizer, drawn in section on the plane III - III.

Trubkový krystalizátor (obr. 1) je ležaté válcové těleso 2 uzavřené na obou stranách víky 12, uvnitř kterého jsou žebrované trubky 11 zabudované do trubkovnic 12 a v jehož spodní části jsou otvory 2, pod nimiž je sběrný žlab 2 ³ výpustí 0 v nejnižSím místě. Spodní část trubkového krystalizátoru (obr. 2) je opatřena třemi řadami výtokových otvorů 1.» přičemž nad střední řadou otvorů _1 v jejich těsné blízkosti je umístěna žebrovaná trubka 3 a do otvorů 2. zasahují kovové trny £ válcového tvaru vodivě spojené s vnitřní stranou sběrného žlabu 5,. V půdorysném nákresu (obr. 3) je znázorněna spodní část trubkového krystalizátoru s vyznačením rozměrových vztahů důležitých pro dobrou funkci drenážního systému. Na obr. 4 je schematicky v řezu rovinou II - II znázorněno umístění trnů 4 a drenážní žebrované trubky 2 ^ve vztahu k výtokovým otvorům 2, sběrnému žlabu 2 ^a jeho plášti 6. Do otvoru 2 a/ nebo nade dno sběrného žlabu 2 (obr. 5) zasahuje snímač teploty 2,. Rovnoběžně s osou trubkového krystalizátoru (obr. 6) jsou situovány žebrované trubky 11 a hladké trubky 8 uvnitř válcového tělesa 2, přičemž minimální vzdálenost mezi jejich vnějšími výměnnými plochami je důležitá pro dobrou selektivitu dělení. Ležaté válcové těleso 2 je na vnější straně (obr. 6) opatřeno přivařenými hladkými trubkami £·The tubular crystallizer (Fig. 1) is a horizontal cylindrical body 2 closed on both sides by a lid 12, inside which ribbed tubes 11 are built into tubesheets 12 and in the lower part of which there are openings 2 under which the collecting trough 2 ^{3 has an} outlet 0 at the lowest point. . The lower part of the tubular crystallizer (Fig. 2) is provided with three rows of outlet openings 1. » wherein a ribbed tube 3 is located above the middle row of holes 1 in their close proximity, and the cylindrical metal mandrels 6, conductively connected to the inside of the collecting trough 5, extend into the holes 2. The plan view (Fig. 3) shows the lower part of the tubular crystallizer with the indication of dimensional relations important for the good function of the drainage system. Fig. 4 shows schematically in section on the plane II - II the location of the mandrels 4 and the drainage ribbed pipe 2 ⁱⁿ relation to the outlet openings 2, the collecting trough 2 ^and its casing 6. In the opening 2 and / or above the bottom of the collecting trough 2 (Figs. 5) the temperature sensor 2 ,. Parallel to the axis of the tubular crystallizer (Fig. 6), ribbed tubes 11 and smooth tubes 8 are situated inside the cylindrical body 2, the minimum distance between their outer exchange surfaces being important for good division selectivity. The horizontal cylindrical body 2 is provided on the outside (Fig. 6) with welded smooth tubes £ ·

Trubkový krystalizátor je možno výhodně konstruovat tak, že materiál žeber žebrovaných trubek 2 ^a hladkých trubek 8 a trnů 4 má vyšší tepelnou vodivost než materiál válcového tělesa 2 respektive sběrného žlabu 2·The tube crystallizer can advantageously be designed in such a way that the material of the ribs of the ribbed tubes 2 ^{and the} smooth tubes 8 and the mandrels 4 has a higher thermal conductivity than the material of the cylindrical body 2 and the collecting trough 2, respectively.

Výhodné je umístění snímačů teploty 7 v blízkosti výpusti C a jejich využití pro diferenční programovou regulaci teploty zkapalněných frakcí. Je výhodné, aby hladké trubky 2 byly situovány rovnoběžně s osou válcového tělesa 2 trubkového krystalizátoru a vodivě spojeny s válcovým tělesem 2 po'celé jeho délce, přičemž trubky mohou být instalovány jen ve spodní části a vodivě spojeny nabodováním a pomocí termoplastické tepelně vodivé hmoty.It is advantageous to place the temperature sensors 7 near the outlet C and use them for differential program control of the temperature of the liquefied fractions. It is preferred that the smooth tubes 2 be situated parallel to the axis of the cylindrical body 2 of the tubular crystallizer and conductively connected to the cylindrical body 2 along its entire length, the tubes being installed only at the bottom and conductively connected by puncture and thermoplastic thermally conductive material.

Proudové schema je na obr. 1 znázorněno směrovanými čarami.The current diagram is shown in Fig. 1 by directed lines.

Tavenina zpracovávané směsi natéká do mezitrúbkového prostoru vstupem A a po jeho naplnění zbytek taveniny přepadá přepadem B. Po naplnění mezitrúbkového prostoru taveninou započne cirkulace teplonosného média v žebrovaných trubkách 11 a hladkých trubkách 9, do nichž vstupuje otvory D resp. H a vystupuje otvory E respektive J, přičemž cirkulované teplonosné médium prochází vnějším tepelným výměníkem. Ochlazením cirkulujícího teplonosného média tavenina zpracovávané směsi vykrystaluje a pak se postupným vyhříváním krystalická masa taví, přičemž zkapalněné podíly odtékají výtokovými otvory 2 podél trnů £ ke dnu sběrného žlabu 2 ^a odtud do spodní výpusti C. Snímače teploty i ve výtokových otvorech 2 a/ nebo ve dnu sběrného žlabu 2 jsou v kontaku se zpracovávanou látkou a pomocí nich -jé měřena respektive regulována teplota zpracovávané látky na potřebnou hodnotu otopem sběrného žlabu 2 ^a trnů £ cirkulujícím teplonosným médiem nebo temperačním médiem o vyšší teplotě, vstupujícím do pláště 6 sběrného žlabu 2 otvorem F , a vystupujícím otvorem G. Zbývající krystalický skelet produktu v mezitrúbkovém prostoru trubkového krystalizátoru se po odtoku nížetajících frakcí roztaví a vypustí otvorem C.The melt of the processed mixture flows into the inter-tube space through the inlet A and after its filling the rest of the melt overflows B. After filling the inter-tube space with melt the circulation of heat transfer medium begins in ribbed tubes 11 and smooth tubes 9 H and exits through the openings E and J, respectively, the circulating heat transfer medium passing through an external heat exchanger. By cooling the circulating heat transfer medium, the melt of the treated mixture crystallizes and then the crystalline mass is melted by gradual heating, the liquefied parts flowing through outlets 2 along the mandrels 6 to the bottom of the collecting trough 2 ^and thence to the bottom outlet C. Temperature sensors i in the outlets 2 and / or bottom of the collecting trough 2 are in contact with the processed substance and by means of them the temperature of the processed substance is measured or regulated to the required value by heating the collecting trough 2 ^and mandrels e circulating heat transfer medium or tempering medium with higher temperature entering the casing 6 of the collecting trough 2 through opening F , and the outlet opening G. The remaining crystalline skeleton of the product in the inter-tube space of the tubular crystallizer is melted after the outflow of the lowering fractions and discharged through opening C.

Umístěním žebrované trubky 11 s cirkulujícím teplonosným médiem do těsné blízkosti horní strany střední řady výtokových otvorů 2 a použitím kovových trnů 4 vodivě spojených s pláštěm £ sběrného žlabu 2 ^a zasahujících do středů výtokových otvorů 2 podle vynálezu se zdokonalí přestup tepla do zpracovávané hmoty ve výtokových otvorech 2 ^z temperované žebrované trubky 11 a z pláště 6 sběrného žlabu 2> čímž se odstraní ucpávání výtokových otvorů 2 ^a zadržování zkapalněných podílů v krystalickém skeletu. Plynulý odtok zkapalněných podílů je předpokladem dobré výtěžnosti a kvality produktu; při zadržování zkapalněných podílů v krystalickém skeletu rafinovaného produktu dochází k většímu rozpouštění produktu v odpadních frakcích a při náhlém odtoku zadrženého -kapalného podílu po vytvoření drenáže se do kapalného odpadu strhává i část krystalického produktu. UmístěníBy placing the finned heat transfer medium tube 11 in close proximity to the top of the middle row of outlets 2 and using metal mandrels 4 conductively connected to the housing 6 of the collecting chute 2 ^and extending into the centers of the outlets 2 according to the invention, heat transfer to the process mass in the outlets is improved. 2 ^{from the} tempered ribbed tube 11 and from the housing 6 of the collecting trough 2, thus removing the clogging of the outlet openings 2 ^{and the} retention of the liquefied parts in the crystalline skeleton. Continuous outflow of liquefied fractions is a prerequisite for good yield and product quality; when the liquefied fractions in the crystalline skeleton of the refined product are retained, a greater dissolution of the product in the waste fractions occurs, and during the sudden outflow of the retained-liquid fraction after the formation of drainage, a part of the crystalline product is entrained. Location

3.3.

CS 267713 Bl snímače teploty J, do výtokového otvoru 1 a/ nebo nad dno sběrného žlabu 2 trubkového krystalizátoru podle vynálezu umožňuje kontrolu teploty zpracovávané hmoty respektive odtékajících-kapalných frakcí, eventuálně programové zařízení této teploty ve vazbě na programové řízení teploty cirkulujícího teplonosného média při zvolené teplotní diferenci. Umístění přivařených hladkých trubek £ na vnější stěně ležatého válcového tělesa 2. trubkového krystalizátoru podle vynálezu umožňuje dobrý přestup tepla do hmoty válcového tělesa 2 s efektem zdokonalení drenážního systému, snížení spotřeby energií a zvýšení výkonu zařízení. Důležité je umístění přivařených hladkých trubek £ zejména ve spodní části vnější stěny válcového tělesa 2 trubkového krystalizátoru. Pokud trubkový krystalizátor není opatřen zmíněnými hladkými trubkami 2. podle vynálezu, přestup tepla do hmoty válcového tělesa 2 je velmi špatný zejména ve fázi regulovaného výhřevu a finálního tavení, kdy je přestup zabezpečován jen z vodivě spojených trubkovic a ze zpracovávané hmoty respektive jen konvekcí s nepříznivými důsledky dlouhé doby finálního tavení a nedokonalého roztavení části produktu ulpělého na vnitřní stěně válcového tělesa. Stanovená vzdálenost mezi vnějšími výměnnými plochami trubek uvnitř válcového tělesa podle vynálezu je důležitá z hlediska přestupu tepla do zpracovávané hmoty a selektivity dělení.CS 267713 B1 of the temperature sensor J, into the outlet opening 1 and / or above the bottom of the collecting trough 2 of the tubular crystallizer according to the invention allows controlling the temperature of the processed mass or effluent liquid fractions temperature difference. The placement of the welded smooth tubes 6 on the outer wall of the horizontal cylindrical body 2 of the tubular crystallizer according to the invention allows good heat transfer to the mass of the cylindrical body 2 with the effect of improving the drainage system, reducing energy consumption and increasing plant performance. It is important to place the welded smooth tubes 6, especially in the lower part of the outer wall of the cylindrical body 2 of the tube crystallizer. If the tubular crystallizer is not provided with said smooth tubes 2 according to the invention, the heat transfer to the mass of the cylindrical body 2 is very poor especially in the controlled heating and final melting phase, when the transfer is ensured only from conductively connected tubes the consequences of a long final melting time and imperfect melting of a part of the product adhering to the inner wall of the cylindrical body. The determined distance between the outer exchange surfaces of the tubes inside the cylindrical body according to the invention is important from the point of view of heat transfer to the material to be processed and the selectivity of the division.

Claims

A tubular crystallizer in the shape of a horizontal cylinder, provided with horizontally situated ribbed tubes and openings in the lower part and a collecting sheathed trough, characterized in that the openings (1) in the lower part of the horizontal cylindrical body (2) are situated in three parallel rows, a ribbed tube (3) with a flowing heat transfer medium is placed in the middle row of holes (1) and metal holes (4) of cylindrical shape conductively connected to the inner side of the collecting trough (5) extend into the holes (1), into the hole (1) and / or above the bottom of the collecting trough (5) a temperature sensor (7) extends, the horizontal cylindrical body (2) is provided on the outer wall with welded smooth tubes (9) for tempering by circulating heat transfer medium and the distance between the outer exchange surfaces of smooth tubes (8) inside the cylindrical tube. body (2) is less than or equal to 90 mm.

2. A tubular crystallizer according to claim 1, characterized in that the distance between the axes of the end rows of holes (1) in the lower part of the horizontal cylindrical body (2) is less than the distance between the centers of two adjacent holes (1) in one row. .

3. A tube crystallizer according to claim 1, characterized in that the distance between the upper edge of the holes (1) and the lower edge of the ribs of the ribbed tube (3) is less than or equal to 50 mm -

4. A tubular crystallizer according to claim 1, characterized in that the number of mandrels (4) is less than or equal to the number of holes (11), the cross-sectional area of the mandrels (4) in a plane tangential to the lower part of the horizontal cylindrical body (2) being less than cross-section of holes (1) provided with mandrels (4).