Конструкции кристаллизаторов

В зависимости от способа кристаллизации применяют следую­щие конструкции кристаллизаторов:

∙ с охлаждением раствора;

∙ с удалением части растворителя;

∙ с псевдоожиженньм слоем;

∙ вакуум-кристаллизаторы без охлаждающих устройств.

Кристаллизатор с мешалкой. В кристаллизаторе с мешалкой

охлаждение раствора осуществляется с помощью охлаждающего агента (вода или рассол), подаваемого в теплообменник типа «ру­башка». В результате охлаждения раствор в аппарате становится пересыщенным, и начинается процесс кристаллизации. Благода­ря вращению мешалки выпадающие кристаллы не осаждаются на дно, а остаются в растворе во. взвешенном состоянии. Для пред­отвращения образования кристаллов на стенках аппарата, что при­вело бы к снижению интенсивности теплопередачи, лопасти ме­шалки снабжают скребками или металлическими щетками.

Такие кристаллизаторы могут работать в периодическом или непрерывном режиме. Для обеспечения непрерывного режима ус­танавливают последовательно несколько аппаратов, причем ра­створ перетекает из одного кристаллизатора в другой. Благодаря простоте конструкции эти кристаллизаторы получили широкое распространение.

Кристаллизаторы данного типа иногда изготавливают с тепло­обменными устройствами — змеевиками, устанавливаемыми внут­ри аппарата.

Кристаллизатор с выносным холодильником. Такой аппарат (рис. 23.1) включает в себя емкость | и трубчатый холодильник 1. Раствор поступает по патрубку 3, а затем при помощи циркуляци­онного насоса 7 по циркуляционной трубе 6 направляется в холо­дильник (в межтрубном пространстве движется вода) и возвра­щается в емкость по трубе 2. В холодильнике происходит пересы­щение раствора. Образующиеся кристаллы циркулируют с раство­ром до тех пор, пока скорость их осаждения не превысит скорость

Рис. 23.1. Кристаллизатор с выносным холодильником:

1 — трубчатый холодильник; 2 — труба; 3 — патрубок для подачи сырья; 4 — ловушка; 5 — емкость; 6 — циркуляционная труба; 7 — насос

движения раствора, после чего они осаждаются на дно емкости. Таким образом, в этой емкости происходит классификация крис­таллов по крупности. Размеры кристаллов регулируют путем из­менения скорости циркуляции раствора и отвода тепла в холо­дильнике. Маточный раствор удаляется через ловушку 4, в кото­рой отделяются мелкие кристаллы.

Кристаллизатор с внутренним охлаждением. Аппарат состоит из вращающегося полого барабана, нижней частью погруженного в открытую емкость. В барабан подается охлаждающая вода. Исход­ный продукт поступает в емкость и кристаллизуется тонким сло­ем на наружной поверхности барабана. Кристаллы снимают с ба­рабана ножом.

Вакуум-кристаллизатор. В аппаратах этого типа одновременно происходит удаление части растворителя (путем испарения в ва­кууме) и охлаждение раствора. Температура раствора снижается до тех пор, пока не станет равна температуре насыщенного пара при давлении, установившемся в аппарате.

Простейший вакуум-кристаллизатор периодического действия представляет собой герметичный сосуд с мешалкой, в который

заливают раствор, после чего в аппарате создают вакуум. По окон­чании охлаждения открывают воздушник, и в сосуде устанавли­вается атмосферное давление. Затем маточный раствор вместе с кристаллами удаляют через нижний патрубок. Для создания ваку­ума обычно применяют пароструйные эжекторы, выводящие из аппарата пары растворителя. В смеси с рабочим паром эжектора они направляются в конденсатор.

На рис. 23.2 показан вакуум-кристаллизатор непрерывного дей­ствия. Испарение растворителя происходит в испарителе 4, из которого раствор по барометрической трубе 5 поступает в сбор­ник 6, где выпадают кристаллы, а раствор по циркуляционной трубе 3 с помощью насоса 1 возвращается в испаритель.

Рис. 23.2. Вакуум-кристаллизатор непрерывного действия:

1 — насос; 2 — патрубок для подачи сырья; 3 — циркуляционная труба; 4 — испаритель; 5 — барометрическая труба; 6 — сборник

При непрерывном режиме работы обычно применяют много­корпусные вакуум-кристаллизаторы, состоящие из нескольких последовательно соединенных аппаратов, расположенных по ходу движения жидкости. В первых корпусах испарение происходит при меньшем вакууме, а максимальный вакуум достигается в послед­нем корпусе. При этом абсолютное давление и температура ра­створа в аппарате постепенно уменьшаются от первого корпуса к последнему. Перемещение раствора из корпуса в корпус происхо­дит самотеком за счет разности давлений.

Контрольные вопросы

1.Что называется процессом кристаллизации и с какой целью этот процесс проводят в промышленности?

2.От каких факторов зависит скорость кристаллизации?

3.Перечислите известные вам способы проведения процесса кристал­лизации.

4.Опишите устройство и принцип действия кристаллизаторов с ох­лаждением раствора.

5.Каковы особенности устройства и принцип действия вакуум-кристаллизаторов?

РАЗДЕЛ VI