Тимонин А.С. - Инж-эко справочник т 2 (1044949), страница 127
Текст из файла (страница 127)
Увеличение концентрации кристаллов в суспензии целесообразно лишь до определенного предела 120 — 30 % (мас.)1, после чего возрастает механическое истирание кристаллов, для уменьшения которого скорость движения суспензии в трубе 5 не должна превышать 1,0 — 1,5 м/с. Аппараты с отводом мелочи позволяют получать кристаллы правильной формы размером 0,65 — 0,80 мм. Кристаллизатор с мешалкой и классифицирующей выгрузкой кристаллов (рис. 2.103) является небольшим видоизменением предыдущей конструкции.
Наличие удлиненного спускного патрубка, в который ".низу с определенной скоростью подается часть осветленного маточного раствора, позволяет получать более однородный по размеру продукт. Отличительной особенностью этих кристаллизаторов являстся наличие циркуляционной трубы по всей высоте аппарата. Кристаллизатор с естественной циркуляцией раствора (рис. 2.104) является наиболее простым аппаратом этого типа. Он состоит из корпуса 4, циркуляционной трубы 5, сепаратора 1 и гидрозатвора с мешалкой 8. Сверху над центральной трубой расположен отбойник 3 для гашения кинетической энергии парожидкостной смеси и уменьшения тем самым брызгоуноса в конденсатор.
Аппарат промывастся при новый пор Маточный ростВор ор спензия Рис. 2.103. Вакуум-кристаллизатор с мешалкой и классифицируюшей вьпрузкой кристаллов 655 Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки оде|й пор остдор Сокоде|й пар Суспе дор Суспензия 65б Рис.
2. 104. Вакуум-кристаллизатор с есте- ственной циркуляцией раствора: 1 — сепаратор; 2 — оросительное устройство; 3 — отбойник; 4 — корпус аппарата; 5 — цир- куляционная труба; 6 — штуцер для подачи раствора; 7 — барометрическая труба„. 8 — гид- розатвор с мешалкой помощи орошающего устройства 2. Питающий раствор по штуцеру 6 подается в центральную трубу 5. Поднимаясь, он вскипает в ее верхней части вследствие понижения давления. Так как в трубе образуется парожидкостная эмульсия с меньшей плотностью, чем плотность суспензии в кольцевом пространстве между центральной трубой и корпусом, в кристаллизаторе возникает естественная циркуляция раствора вверх по центральной тру- бе и вниз по кольцевому сечению. Образовавшиеся кристаллы по барометрической трубе 7 отводятся в гидрозатвор, откуда поступают на центрифугу.
Кристаллизатор со струйным насосом и гидрозатвором (рис. 2.105) представляет собой несколько видоизмененную конструкцию предыдущего аппарата. Единственное его отличие состоит в том, что питающий раствор подается через струйный насос, сопло которого смонтировано на конце питающего штуцера, а камерой смешения служит нижняя часть циркуляционной трубы. Благодаря простоте струйный насос не усложняет конструкции кристаллизатора, но в то же время Рис.
2.105. 1Хиркуляционный вакуум-крис- таллизатор со струйным насосом Часть 1'П, Основное оборудование для очистки с>ночных вод он делает циркуляцию раствора более устойчивой, увеличивает ее движущую силу и повышает степень смешения до 15 — 18, уменьшая тем самым пересышение при кристаллизации, а следовательно„и вероятность инкрустации стенок аппарата.
Однако в аппаратах с гидрозатвором снижение вакуума даже на 600 — 1300 Па приводит к прекращению циркуляции, выпадению всех кристаллов в гидрозатвор, поэтому для выхода на режим требуется новый запуск аппарата. Этот недостаток устранен в кристаллизаторе со струйным насосом без гидрозатвора (рис.
2.106), отличающемся способом отбора суспензии. Нижняя часть корпуса аппарата закрыта днищем 1, суспензия выводится по пульпоотводяшим трубам 2 и 3, которые вверху при по- моши трубы 4 соединены с паровым пространством сепаратора, Насос 5 откачивает суспензию из кристаллизатора. При таком отборе суспензии обеспечивается постоянный уровень раствора в сепараторе независимо от возможных колебаний величины остаточного давления.
Соединение труб 2, 3 и 4 более целесообразно производить через фонарь (см. рис. 2.106, исполнение Б) с двумя смотровыми стеклами, через которые можно непосредственно наблюдать за отводом суспензии из кристаллизатора, что сушественно облегчает контроль за его работой. Место присоединения трубопровода 2 к корпусу кристаллизатора выполняется на таком расстоянии от днища 1, чтобы при возможной остановке аппарата оно не было перекрыто осевшими кристаллами. При последуюшем запуске кристаллизатора осевшая соль быстро вовлекается в циркуляцию и удаляется из аппарата. Насос 5 устанавливается на таком расстоянии от сепаратора, чтобы давление раствора на сальник равнялось примерно атмосферному.
Это позволяет уменьшить общую высоту кристаллизационцой установки на высоту гидрозатвора, т.е. на 2 — 4 м для промышленных аппаратов. Установка насоса выше с целью уменьшения общей высоты кристаллизатора нежелательна, поскольку в сальнике насоса при этом возникает вакуум, что требует более тщательного уплотнения. Вый пор Сусле остдор Рис. 2.106. Циркуляиионный вакуум-кристаллизатор без гидрозатвора: 1 — днищс аппарата; 2, 3 — пульпоотводящис трубы; 4 — сосдинитсльная труба; 5 — насос Глава 2 Оборудование для физико-химических методов очистки Все описанные выше кристаллизаторы с центральной трубой требуют непрерывной подачи питающего раствора, так как в противном случае в аппарате прекращается циркуляция суспензии. При эксплуатации таких кристаллизаторов возникают определенные неудобства. Кроме того, при естественной циркуляции (даже усиленной работой струйного насоса) нельзя добиться большой степени смешения горячего раствора с маточным, а следовательно, не удается и снизить пересыщение в зоне кипения до безопасной величины (с точки зрения возможности образования инкрустаций).
Чтобы избежать указанных недостатков, разработан кристаллизатор с принудительной циркуляцией суспензии (рис. 2.107). Его характерной особенностью является предварительное смешение горячего раствора с маточным в дополнительной циркуляционной трубе 1 и подача раствора в аппарат последовательно через центробежный 2 и струйный 3 насосы, Напор, создаваемый центробежным насосом 2, позволяет повысить коэффициент инжекции струйного насоса 3. Трубопровод 4 служит для опорожнения аппарата. Производительность насоса 2 выбирается с таким расчетом, чтобы она в 5 — 15 раз превышала произ вод ител ьн ость кристалл и затора по питающему раствору. В этом случае уже в циркуляционной трубе 1 горячий раствор смешивается со значительным количеством маточного раствора, еще более интенсивное смешение наблюдается в струйном насосе 3 Общая степень 658 смешения при этом может быть 60 — 100 и даже 150 — 200, поэтому перегрев раствора в зоне кипения составляет только десятые доли градуса.
Такой перегрев соответствует весьма малому пересыщению при кристаллизации, что полностью устраняет отложение соли на стенках без каких-либо других мероприятий (полировки поверхности, ее обогрева, орошения конденсатом и т.д.). Изменение расхода питающего раствора или временное прекращение его подачи не влияют на цир- ый лор Раствор Рис. 2.107 Вакуум-кристаллизатор с принудительной циркуляцисй: 7 — дополнительная ниркуляционная труба; г — цс рб .и р у. ° ыйн ° ;Я— струйный насос; 4 — спинная труба Часть И1. Основное оборудование для очистки сточных вод куляцию, которая обеспечивается непрерывно работающим насосом 2. К недостаткам аппарата следует отнести механическое истирание кристаллов при многократном их прохождении через насос, а также расход энергии на создание циркуляции.
Расчет кристаллизационного аппарата с псевдоожиженпым слоем кристаллов (по Ю.И. Дытнерскому) Основные условные обозначения: С вЂ” концентрация кристаллизу- ющегося вещества„кг/м', с — теплоемкость„Дж/ (кг К); А — коэффициент диффузии, и'/с; / — удельная поверхность крис- таллов, м'/м' б — расход раствора„кг/с„ б„— расход твердой фазы, кг/с; Н вЂ” высота пссвдоожиженного слоя, м; 1 — энтальпия вторичных паров, Цж/кг; 0 — тепло, подводимое или от- водимое при кристаллизации, Вт; Х, — коэффициент массопере- дачи, м/с; М вЂ” молекулярная масса, кг/ /кмоль; а — теплота кристаллизации, Дж/кг; Р— давление, Па; Я вЂ” коэффициент скорости ро- ста размера кристаллов, м/с; г — размер кристалла, м; ю — скорость жидкости, м/с; И~ — расход удаляемого раство- рителя„кг/с; У вЂ” концентрация кристалли- зующегося вещества, % (мас.); р, — коэффициент массоотда- чи, м/с; е — порозность псевдоожижено- го слоя, м'/м', ц — вязкость, Па с; р — плотность, кг/м', о„ вЂ” напряжение парового про- странства, ч-', о, — допустимая масса пара с единицы площади зеркала испареия, кг/(м2 ч).
Индексы и — для объемных параметров; х — для твердой фазы; у — для жидкой фазы; с — для концентрации, измеря- емой в кг/м', н — начальные параметры; к — конечные параметры; п — параметры у поверхности контакта фаз. Материальный и тепловой балан- сы кристаллизации. Массу кристал- лической фазы (б„) определяют из уравнений материального баланса кристаллизации: б, =б, +б„+И'; (2.47) б,у„= 0„'+ б„у, (2АЗ) где б„, б„— расход начального и ко- нечного маточных растворов, кг/с; б„, б'. — расход соответственно кристаллогидрата (т.е. кристалл ичес- кой фазы, включающей раствори- тель) и кристаллической фазы в пересчете на чистое растворенное вещество, кг/с; И~ — расход удаляемого раство- рителя, кг/с; Г„, ӄ— концентрации началь- ного и конечного маточных раство- ров, мас.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
