RU2210424C1

RU2210424C1 - Rotary crystallizer with internal cooling

Info

Publication number: RU2210424C1
Application number: RU2002111310A
Authority: RU
Inventors: Ю.М. Япрынцев; М.Ю. Япрынцев
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Каустик"
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2002-04-25
Publication date: 2003-08-20

Abstract

FIELD: chemical and other industries. SUBSTANCE: proposed crystallizer includes hollow drum whose lower portion is immersed in trough and is provided with knife for removal of crystals. Drum is made in form of two coaxial cylinders and cooling agent is fed to clearance between these cylinders. Rigidity of drum as a whole is ensured by inner cylinder; thickness of wall of this cylinder exceeds that of outer cylinder. Mounted between inner and outer cylinders are stiffeners made in form of one-start or multi-start spiral; these stiffeners additionally form one or several passages for organized flow of cooling agent. EFFECT: increased singleunit power of crystallizer at retained overall dimensions. 2 dwg

Description

Изобретение относится к химической и другим областям промышленности, где имеются процессы кристаллизации расплавленных продуктов. The invention relates to chemical and other industries where there are processes of crystallization of molten products.

Известен вращающийся кристаллизатор с внутренним охлаждением, состоящий из полого барабана, нижней частью погруженного в корыто и снабженного ножом для снятия кристаллов (Плановский А.Н. и др. Процессы и аппараты химической технологии, Москва, Химия, 1955, с.375). Known rotating mold with internal cooling, consisting of a hollow drum, the lower part immersed in a trough and equipped with a knife for removing crystals (Planovsky AN and other Processes and devices of chemical technology, Moscow, Chemistry, 1955, p.375).

К недостаткам данного устройства относится то, что жесткость барабана обеспечивается за счет сравнительно высокой толщины стенки, что определяет высокую металлоемкость, а так как часто из-за высокой температуры плава и большой коррозионной активности кристаллизуемого продукта приходится применять высоколегированные стали и сплавы, стоимость кристаллизатора резко возрастает. Снижает производительность кристаллизатора низкий коэффициент теплопередачи, который обуславливается как низким коэффициентом теплоотдачи от внутренней стенки барабана к охлаждающему агенту вследствие неудовлетворительной организации движения охлаждающего агента, так и высоким тепловым сопротивлением стенки барабана вследствие ее высокой толщины. Этот вывод подтверждается практическими данными, так при получении твердого каустика путем кристаллизации из расплава на вращающемся барабанном кристаллизаторе был проведен замер температуры наружной стенки барабана при работе в номинальном режиме. При этом выяснилось, что температура наружной стенки барабана и температура наружного слоя кристаллов практически одинакова как в зоне выхода барабана из корыта, где перепад температур между слоем кристаллов и охлаждающим агентом, так и в зоне перед ножом для съема кристаллов, где температурный перепад минимальный. The disadvantages of this device include the fact that the stiffness of the drum is provided due to the relatively high wall thickness, which determines high metal consumption, and since often due to the high temperature of the melt and the high corrosivity of the crystallized product, it is necessary to use high alloy steels and alloys, the cost of the mold increases sharply . The crystallizer productivity is reduced by a low heat transfer coefficient, which is caused by both a low heat transfer coefficient from the inner wall of the drum to the cooling agent due to poor organization of movement of the cooling agent, and high thermal resistance of the drum wall due to its high thickness. This conclusion is confirmed by practical data, so when obtaining solid caustic by crystallization from melt on a rotating drum crystallizer, the temperature of the outer wall of the drum was measured during operation in the nominal mode. It was found out that the temperature of the outer wall of the drum and the temperature of the outer layer of crystals are almost the same both in the zone of exit of the drum from the trough, where the temperature difference between the layer of crystals and the cooling agent, and in the area in front of the knife for removing crystals, where the temperature difference is minimal.

Наиболее близким к данному изобретению является вращающийся кристаллизатор с внутренним охлаждением, состоящий из полого барабана, выполненного в виде двух коаксиальных цилиндров, нижней частью погруженного в корыто и снабженного ножом для снятия кристаллов, причем в зазор между цилиндрами подается охлаждающий агент, а кольцевое пространство между наружным и внутренним цилиндрами разделено радиальными перегородками на изолированные сектора с патрубками для подвода и отвода охлаждающего агента (RU 2094074 С1, 27.10.1997). Closest to this invention is a rotating mold with internal cooling, consisting of a hollow drum made in the form of two coaxial cylinders, the lower part immersed in a trough and equipped with a knife for removing crystals, with a cooling agent being supplied into the gap between the cylinders and the annular space between the outer and the inner cylinders are divided by radial partitions into isolated sectors with nozzles for supplying and discharging a cooling agent (RU 2094074 C1, 10.27.1997).

К существенным недостаткам этого устройства следует отнести сложность его изготовления. The significant disadvantages of this device include the complexity of its manufacture.

Техническим результатом, достигаемым при реализации данного изобретения, является повышение единичной мощности кристаллизатора при сохранении габаритов и, как следствие, резкое сокращение металлоемкости, особенно высоколегированной стали и сплавов, что снижает стоимость аппарата. Кроме того, сокращаются затраты при строительстве, т.к. удельная масса и габариты кристаллизатора в расчете на единицу мощности значительно меньше. The technical result achieved by the implementation of this invention is to increase the unit power of the mold while maintaining the dimensions and, as a result, a sharp reduction in metal consumption, especially of high alloy steel and alloys, which reduces the cost of the apparatus. In addition, construction costs are reduced, as the specific gravity and dimensions of the mold per unit of power are significantly less.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном вращающемся кристаллизаторе с внутренним охлаждением, состоящем из полого барабана, выполненного в виде двух коаксиальных цилиндров, в зазор между которыми подается охлаждающий агент, нижней частью погруженного в корыто и снабженного ножом для снятия кристаллов, согласно изобретению, жесткость всего барабана в целом обеспечивается внутренним цилиндром, толщина стенки которого больше, чем толщина стенки наружного цилиндра, а между внутренним и наружным цилиндрами смонтированы ребра жесткости, выполненные в виде одно- или многозаходной спирали, которые помимо обеспечения жесткости наружного цилиндра, образуют один или несколько каналов для создания организованного потока охлаждающего агента. The specified technical result is achieved by the fact that in a known rotating mold with internal cooling, consisting of a hollow drum made in the form of two coaxial cylinders, a cooling agent is fed into the gap between them, the lower part immersed in a trough and equipped with a knife for removing crystals, according to the invention, the rigidity of the entire drum as a whole is ensured by the inner cylinder, the wall thickness of which is greater than the wall thickness of the outer cylinder, and between the inner and outer cylinders The stiffeners are made in the form of a single or multiple helix, which, in addition to providing the stiffness of the outer cylinder, form one or more channels to create an organized flow of the cooling agent.

Конструкция кристаллизатора схематично представлена на чертежах, где на фиг.1 изображен продольный разрез кристаллизатора; на фиг.2 - сечение А-А на фиг. 1. The design of the mold is shown schematically in the drawings, where FIG. 1 shows a longitudinal section of a mold; figure 2 - cross section aa in fig. 1.

Кристаллизатор состоит из вращающегося полого барабана 1, нижней частью погруженного в корыто 2. Барабан 1 выполнен в виде двух коаксиальных цилиндров - наружного 3 и внутреннего 4. В зазоре между наружным 3 и внутренним 4 цилиндрами установлены ребра жесткости 5, выполненные в виде одно- или многозаходной спирали. Стенки цилиндров 3 и 4 разной толщины - у внутреннего цилиндра 4, обеспечивающего жесткость всего барабана 1 в целом, толщина стенки больше и стенка выполнена из углеродистой стали, у наружного цилиндра 3 толщина стенки минимальна и определяется только технологическими возможностями завода-изготовителя и стенка выполнена из материала соответствующей коррозионной стойкости. Через полую цапфу 6 в зазор между внутренним и наружным цилиндрами барабана 1 подается охлаждающий агент и проходит трубопровод 7 для вывода охлаждающего агента. В торце внутреннего цилиндра 4 имеются окна 8 для вывода охлаждающего агента из зазора между цилиндрами 3 и 4. Кристаллизатор снабжен ножом 9 для снятия кристаллов. The mold consists of a rotating hollow drum 1, the lower part immersed in the trough 2. Drum 1 is made in the form of two coaxial cylinders - outer 3 and inner 4. In the gap between the outer 3 and inner 4 cylinders, stiffeners 5 are made in the form of one or multi-helix. The walls of cylinders 3 and 4 are of different thicknesses - for the inner cylinder 4, which ensures the rigidity of the entire drum 1 as a whole, the wall thickness is larger and the wall is made of carbon steel, for the outer cylinder 3 the wall thickness is minimal and is determined only by the technological capabilities of the manufacturer and the wall is made of material of appropriate corrosion resistance. Through the hollow pin 6, a cooling agent is supplied into the gap between the inner and outer cylinders of the drum 1 and a conduit 7 passes to withdraw the cooling agent. At the end of the inner cylinder 4 there are windows 8 for withdrawing the cooling agent from the gap between the cylinders 3 and 4. The mold is equipped with a knife 9 for removing crystals.

Кристаллизатор работает следующим образом. Расплав кристаллизуемого продукта подается в корыто 2 и кристаллизуется тонким слоем на наружной поверхности вращающегося барабана 1. Кристаллы снимаются с барабана 1 ножом 9. Охлаждающий агент через полую цапфу 6 подается в зазор между цилиндрами 3 и 4, где с высокой скоростью проходит по каналам, образованным ребрами жесткости 5 и через окна 8 в торце внутреннего цилиндра 4 поступает во внутреннюю полость цилиндра, откуда выводится по трубопроводу 7, проходящему через внутреннюю полость цапфы 6. За счет высокой скорости охлаждающего агента резко увеличивается коэффициент теплоотдачи от внутренней стенки наружного цилиндра 3 к охлаждающему агенту, а малая толщина стенки цилиндра резко снижает ее тепловое сопротивление. Оба этих фактора позволяют значительно увеличить коэффициент теплопередачи от кристаллизуемого продукта к охлаждающему агенту, тем самым увеличивается производительность кристаллизатора при тех же габаритах барабана 1. Кроме того, за счет снижения толщины стенки наружного цилиндра 3 и, соответственно, его массы, достигается значительная экономия дорогостоящей высоколегированной стали и снижение стоимости кристаллизатора в целом. The mold works as follows. The molten crystallized product is fed into the trough 2 and crystallized in a thin layer on the outer surface of the rotating drum 1. The crystals are removed from the drum 1 with a knife 9. The cooling agent is fed through the hollow pin 6 into the gap between the cylinders 3 and 4, where it passes through the channels formed at high speed stiffening ribs 5 and through the windows 8 at the end of the inner cylinder 4 enters the inner cavity of the cylinder, from where it is discharged through a pipe 7 passing through the inner cavity of the pin 6. Due to the high speed of the cooling agent p WKR increases the heat transfer coefficient of the inner wall of the outer cylinder 3 to a cooling agent, a small thickness of the cylinder wall dramatically decreases its thermal resistance. Both of these factors can significantly increase the heat transfer coefficient from the crystallizable product to the cooling agent, thereby increasing the productivity of the mold with the same dimensions of the drum 1. In addition, by reducing the wall thickness of the outer cylinder 3 and, accordingly, its mass, significant savings in expensive high-alloy steel and reducing the cost of the mold as a whole.

Claims

A rotating mold with internal cooling, consisting of a hollow drum made in the form of two coaxial cylinders, into the gap between which a cooling agent is fed, the lower part immersed in a trough and equipped with a knife for removing crystals, characterized in that the stiffness of the entire drum as a whole is ensured by the inner cylinder , the wall thickness of which is greater than the wall thickness of the outer cylinder, and between the inner and outer cylinders mounted stiffeners, made in the form of single or multiple pyran, which, besides ensuring the rigidity of the outer cylinder forming one or several channels to create an organized flow of cooling agent.