SU1725945A1 - Способ выделени кристаллов солей и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способам и устройству дл  отделени  кристаллов от жидких сред и подачу их к потребителю и может быть использовано в химической и смежной с ней отрасл х народного хоз йства . Цель изобретени  - повышение надежности за счет исключени  заноса при прессовании кристаллов растворител . Дл  разложени  кристаллов растворител  и исключени  их попадани  в зону прессовани  раздел емую суспензию нагревают выше температуры существовани  кристаллов растворител , подава  ее на разделение в зону жидкого агента, а в нижнюю зону разделени  подают газообразный агент. Устройство дл  осуществлени  способа включает отстойник со шнеком, верхн   часть отстойника снабжена сухопарником, а вал шнека в отстойнике выполнен полым, перфорированным и снабжен патрубком. 2 с., 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Description

сл

С

Изобретение относитс  к способу и устройству дл  отделени  от жидких сред и вывода кристаллов солей и может быть использовано в химической и смежной с ней отрасл х народного хоз йства.

Цель изобретени  - повышение надежности за счет исключени  заноса на прессование кристаллов растворител . . .

На фиг. 1 изображено устройство дл  выделени  кристаллов, общий вид; на фиг.

2- разрез А-А на фиг. 1.

Способ реализуют с помощью устройства .дл  выделени  кристаллов из суспензии, включающего цилиндроконический корпус 1. отстойник 2 с полуцилиндрическим дном

3и сухопарником 4. Внутри корпуса 1 на валу 5, вращаемом электроприводом б, насажен шнек 7, диаметр которого с эксплуа- тационным зазором соответствует внутреннему диаметру цилиндрической части , корпуса 1 и диаметру полуцилиндрического дна 3. Снаружи цилиндроконического корпуса 1 расположены фильтрующие решетки 8 и 9 с карманами 10 и 11 соответственно , которые снабжены патрубками с вентил ми 12 и 13. Камера, образуема  конической частью корпуса 1, запираетс  запорным конусом 14, прижимаемым к торцу корпуса 1 пружиной 15. В отжатом положении между торцом корпуса 1 и конусом 14 образуетс  кольцева  щель 16, котора  служит дл  вывода сухих солей в атмосферу. Цилиндрическа  часть корпуса 1 введена в отстойник 2 на глубину, разную диаметру шнека. Эта часть корпуса 1 перфорирована на верхней полуцилиндрической поверхности 17 отверсти ми диаметром пор дка 1-2 мм. Торцова  стенка 18 отстойника 2 со стороны вывода сухих солей выше уровн  кармана 10 смещена к противоположной

4 Ю СЛ

ю

4 СЛ

торцовой стенке 19 отстойника 2 на рассто ние , равное длине поверхности 17. т. е. отстойник 2 выше поверхности 17 укорочен до уровн  кармана 10 на длину, равную глубине , на которую введена цилиндрическа  часть корпуса в отстойник. В среднюю часть торцовой стенки 18 введен патрубок с вентилем 20, против патрубка установлен успо- коитель 21. На торцовой стенке 19 установлены патрубки с вентил ми 22 и 23, причем внутри патрубков установлены фильтры 24 и 25 соответственно. Патрубки с вентил ми 22 и 23 установлены по высоте: один выше уровн  ввода патрубка с вентилем 20, а другой ниже его. Сухопарник 4 снабжен патрубком с вентилем. 26. В нижней части торцовой стенки 1-9 установлена опора 27 вала 5, который имеет внутри канал 28, а на наружной поверхности перфорацию на длину, равную длине отстойника от торцовой стенки 19 до торцовой стенки 18. Канал 28 соединен с патрубком, имеющим вентиль 29.

Сепаратор работает следующим образом (дл  примера рассмотрен случай вывода кристаллов солей после опреснител , работающего по кристаллизационному вымораживающему циклу с использованием в качестве агента фреон R 114).

Суспензию из вымораживающего опреснител , состо щую из рассола NaCI насыщенной концентрации, жидкогофреона R 114, кристаллов гидратов соли и небольшого количества кристаллов растворител  в виде льда, при температуре 251 К и давлении 200 кЛа подают через патрубок с вентилем 20 е среднюю часть отстойника 2 и ввиду разности плотностей ( рс 1600- 2000 кг/м3; /Ож.а 350 кг/м3; /Op 1200 кг/м3; кг/м3 раздел ют (вниз движутс  кристаллы соли и агент, а вверх - кристаллы льда и рассол). Энерги  струи суспензии, подаваемой через патрубок с вентилем 20, гаситс  успокоителем 21, что устран ет услови  чрезмерной турбулиза- ции жидкостей в зоне разделени . Уровень раздела жидких фаз поддерживают выше ввода патрубка с вентилем 20, подава  суспензию в жидкий агент, что обеспечивает благопри тные услови  дл  разделени  твердых фаз, так как в зкость жидкого агента значительно ниже в зкости рассола, а это облегчает проведение процесса разделени . Вместе с кристаллами соли вниз может попадать и небольшое количество кристаллов льда, а вместе с кристаллами льда в верхнюю часть, в зону рассола - отдельные кристалики соли ввиду взаимного захвата друг друга. В отстойник через патрубок с

вентилем 29, канал 28 и перфорацию вала шнека подают газообразный агент, полученный после сжати  паров агента, образованных при отводе теплоты образовани 

твердой фазы в зоне кристаллизации, который отдельными пузырьками через перфорацию вала поступает в отстойник, где конденсируетс , производ  нагрев компонентов в отстойнике до температуры, пре0 вышающей температуру существовани  кристаллов льда (дл  данного примера до 275-277 К). При нагреве компонентов в отстойнике в зкость раствора уменьшаетс , что облегчает отделение кристаллов соли.

5 Этому же способствует и движение небольшого количества несконденсировавшегос  газообразного агента, пронизывающего жидкость в виде отдельных пузырей, разрушающих конгломераты зависающей твер0 дои фазы в обьеме рассола. Часть несконденсировавшегос  газообразного агента выводитс  из сепаратора через сухопарник 4 и патрубок с вентилем 26 и направл етс  в конденсатор опреснительной

5 установки (не показан). Соответствующим открытием вентил  26 поддерживают заданное давление и уровень раздела жидких и газообразной фаз в сепараторе. В результате нагрева компонентов в отстойнике

0 кристаллы льда тают, а гидраты соли NaCI 2Н20 разлагаютс  на кристаллы соли и воду. Кристаллизационна  вода разбавл ет раствор. Раствор и жидкий агент вывод т из сепаратора через патрубки с вентил ми 22

5 и 23, при этом фильтры 24 и 25 задерживают твердую фазу, неуспевшие разложитьс  кристаллы льда и соли, и рециркулируют в зону кристаллизации твердой фазы опреснительной установки (не показана). Соот0 ветствующим открытием вентилей 22 и 23 поддерживают заданный уровень раздела раствора и жидкого агента (этот уровень усг танавливают выше уровн  ввода патрубка с вентилем 20). Кристаллы соли, отделенные

5 от рассола, с жидким агентом перемещаютс  шнеком 7 (обороты шнека малые, 8-10 об/мин, не преп тствующие осаждению кристаллов соли) в цилиндрическую часть корпуса 1. Здесь кристаллы уплотн ютс , а

0 перва  и основна  часть жидкого агента при этом выдавливаютс  через перфорацию поверхности 17 в отстойник 2. Так как отстойник 2 выше поверхности 17 укорочен до уровн  кармана 10 на длину, равную глуби5 не, на которую введена цилиндрическа  часть корпуса в отстойник, то поток выдавливаемого через перфорированную поверхность 17 жидкого агента не преп тствует оседанию кристаллов соли, подаваемых в составе суспензии через патрубок с венти-

лем 20. В области фильтрующей решетки 8 кристаллы уплотн ютс  дальнейшим прессованием . При этом жидкий агент выдавливаетс  через фильтрующую решетку 8 в карман 10 и выводитс  через патрубок с вентилем 12. При поступлении кристаллов в зону действи  фильтрующей решетки 9 кристаллы соли уже спрессованы до 3-4 МПа так, что объем межкристаллических пустот составл ет 5-10% от объема твердой фазы, в результате чего из кристаллов уже отжата основна  масса жидкого агента. Удаление остаточного агента производ т через фильтрующую решетку 9 дегазацией при давлении пор дка 10 кПа с помощью компрессора или вакуум-насоса. Отвод газообразного агента производ т через патрубок с вентилем 13. При дальнейшем движении кристаллов соли к выходу происходит последующее постепенное уплотнение спрессованной солевой массы между конической частью корпуса 1., валом 5 и запорным конусом 14, создающее газовый затвор , преп тствующий попаданию воздуха в сепаратор. Солева  масса выходит из сепаратора в виде плотного спрессованного сло  через щелевой зазор между торцом корпуса 1 и запорным конусом 14. Необходима  степень прессовани  кристаллов обеспечиваетс  регулировкой пружин 15. Эти же пружины обеспечивают герметичный прижим запорного конуса 14 к торцу корпуса перед началом работы сепаратора.

Пример. Рассмотрен случай кристал- логидратного опреснени , осуществл ющего цикл с использованием в качестве гидратообразующего агента фреон R 12, соответственно , параметры приведены из теплового расчета кристаллогидратного оп; реснител .

Суспензи  из кристаллогидратного опреснител , состо ща  из рассола NaCI насыщенной концентрации, жидкого агента, кристаллов гидратов соли NaCI 2Had и небольшого количества кристаллов растворител  в виде гидратов газа под давлением 550 кПа и при температуре 260 К подают в зону разделени , котора  ввиду разности плотностей компонентов суспензии раздел етс  на зоны жидкого агента и рассола (вниз движутс  кристаллы соли и жидкий агент, а вверх - кристаллы растворител  (гидраты газа) и рассол. Плотности этих фаз следующие: соль рс 1600-2000 кг/м3; рассол рр 1200 кг/м3; жидкий агент /Ож.350-1400 кг/м3; гидраты газа fir- 1070 кг/м3.

Исходную суспензию подают в зону жидкого агента, зоны разделени , что обеспечивает благопри тные услови  дл  разделени  твердых фаз, так как в зкость жидкого агента значительно ниже в зкости рассола при одной и той же температуре

5 (при температуре 260 К 5,2

10

° 1и

кг с/м2-иж.а (0,3-0.4)10 кг с/м2), а это облегчает услови  проведени  процесса разделени . Вместе с кристаллами соли вниз может попадать и небольшое количе0 ство гидратов газа, а вместе с гидратами газа в верхнюю часть в зону рассола - отдельные кристаллики соли, ввиду прилипани  к дендритной структуре гидратов газа кристаллов солей или к дефектам кристал5 лов гидратов соли гидратов газа.

Зону разделени  нагревают путем подачи в ее нижнюю часть газообразного агента , полученного после сжати  паров агента,

0 полученных при отводе теплоты образовани  твердой фазы в зоне кристаллизации, где проводили образование исходной суспензии . Газообразный агент отдельными пузырьками поступает в зону разделени ,

5 где конденсируетс , производ  нагрев компонентов в зоне разделени  до температуры , превышающей температуру существовани  кристаллов растворител . Это превышение целесообразно поддержи0 вать на уровне 2-4 град., что дл  данного примера составл ет 287-289 К. При нагреве компонентов в зоне разделени  в зкость раствора уменьшаетс , что облегчает отделение кристаллов соли. Этому же способст5 вует и движение небольшого количества несконденсировавшегос  газообразного агента, пронизывающего.жидкость в виде отдельных пузырей, разрушающих конгломераты зависающей твердой фазы в объеме

0 рассола. Часть несконденсировавшегос  газообразного агента выводитс  из зоны разделени  и направл етс  на конденсацию, после чего жидкий агент направл ют в зону образовани  исходной суспензии. В резуль5 тате нагрева компонентов в зоне разделени  кристаллы растворител  разрушаютс  с образованием жидких воды и гидратообразующего агента, а гидраты соли NaCI - на кристаллы соли и воду.

0 Кристаллизационна  вода разбавл ет раствор , который вместе с жидким агентом вывод т из зоны разделени  на рециркул цию в зону кристаллизации.

Кристаллы соли, отделенные от рассола,

5 с жидким агентом подают в зону прессовани , где отжимают жидкий агент от кристаллов соли, после чего последние дегазируют и вывод т потребителю, а агент рециркули- руют в зону кристаллизации.

Claims (3)

1. Способ выделени  кристаллов солей из суспензии, состо щей из кристаллов солей и растворител  в виде льда или газовых гидратов, рассола и жидкого агента, полученной в кристаллогидратном или вымораживающем опреснителе, подачей ее на разделение с образованием зон жидкого агента и рассола, с выводом их на рециркул цию , и зоны кристаллов солей, которые подают на прессование с последующей дегазацией спрессованной массы и вывода ее, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности эксплуатации путем исключени  заноса на прессование кристаллов растворител , суспензию подают при разделении в зону жидкого агента, а дл  нагрева раздел емой суспензии до температуры , превышающей температуру существовани  кристаллов растворител , в нижнюю часть зоны и при разделении подают газообразный агент.

2.Способ по п. 1,отличающийс  тем, что нагрев раздел емой суспензии провод т до температуры на 2-4° выше температуры существовани  кристаллов

растворител .

3.Устройство дл  выделени  кристаллов солей из суспензии, содержащее цилин- дроконический корпус, фильтрующие решетки с карманами, и размещенные в нем

вал со шнеком с узлом вывода кристаллов с запорным конусом и отстойником с патрубками ввода суспензии и вывода рассола и жидкого агента, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности эксплуатации путем исключени  заноса в шнек кристаллов растворител , верхн   часть отстойника снабжена сухопарником, вал шнека в отстойнике выполнен полым, перфорированным и снабжен патрубком с

вентилем дл  подачи газообразного агента, а патрубок ввода суспензии расположен напротив патрубков вывода рассола и жидкого агента.

to

I 77

V73

Фиг 2

/ т г u to

Фиг.1

V