Claims (2)
Изобретение относитс к аппаратурному оформлению процесса кристаллизации веществ из растворов и может найти приме.нение в коксохимической, химической и других отрасл х промышленности . Известен пульсационный кристаллизатор , состо щий из секционного корпуса с крышкой и днищем, теплообменного устройства, устройства дл ввод и вывода раствора и вывода кристалло вертикальной перегородки, верхний конец которой жестко соединен с крыш кой, а нижний конец ее расположен по теплообменным устройством и снабжен обтекателем В верхней части аппарат снабжен желобом, пластинами, располо женными параллельно стенкам желоба, и гидрозатвором, соединенным посредством сливных труб с желобом t13 . Наличие пульсирующего потока в аппарате обусловлено периодическим вводом и выводом сжатого газа в свободное пространство верхней части кристаллизатор1а. (Тродукционна суспензи выводитс из нижней части аппарата . Создание пульсации с помои1ью сжато го газа и вывод продукционных кристаллов в виде суспензии непосредственно из рабочего объема кристаллизатора затрудн ет поддерживать заданный гидродинамический режим в зоне охлаждени , что приводит к ухудшению качества продукта по фракционному составу, снижению производительности аппарата. Целью насто щего изобретени вл етс повышение качества готового продукта и производительности аппарата . Поставленна цель достигаетс тем, что верхн часть корпуса аппарата выполнена в виде горизонтального полуцилиндра и снабжена валом, установленным по его горизонтальной оси над вертикальной перегородкой, и разакрепленной диальнои перегородкой, на валу, Кроме этого, устройство дл вывода кристаллического продукта выпол нено в виде установленного в централ ной части днища вертикального короба пр моугольного сечени , верхний торец которого расположен на уровне труб дл ввода раствора, при этом ниж н часть короба снабжена коллекторными камерами с трубами дл ввода раствора и вывода суспензии, и горизонтальными полуцилиндрами,; одни из которых - большего радиу;;а - Закреплены на его стенках, а другие - мень шего радиуса -. закреплены на его смежных с камерами стенках. Указанные конструктивные отличи позвол ют стабилизировать заданный режим пульсации, .а также скорость восход щего потока рабочей жидкости , что обеспечивает посто нную про ,изводительность и качество готового продукта при непрерывном процессе кристаллизации„ i На фиг.1 приведена принципиальна схема кристаллизатора; на фиг„2кристаллизатор , вид сбоку„ Пульсационный кристаллизатор состоит из секционного корпуса 1, верх н часть которого выполнена в виде горизонтального полуцилиндра 2. Внут ри полуцилиндра 2 установлена подвиж на радиальна перегородка 3, жестко закрепленна на валу „ Вал 4 вмонти рован в стенки корпуса аппарата с помощью подшипников и уплотнени 5 по геометрической оси полуцилиндра 2 причем один конец вала выведен наруж и конструктивно св зан с механизмом (,на фигурах не показан ),обеспечивающим возвратно-поступательное враще ние перегородки Зо Конструктивное исполнение описанного узла должно быть таким, чтобы между перегородкой 3 и стенками корпуса, валом 4 и верх ним концом вертикальной перегородки 6 был минимальный зазор при свободно их движении В верхней части по оси аппарата установлен патрубок 7 дл вывода маточного раствора или ввода инертной жидкости через патрубок 8 с вентилем 9 в случае работы аппарата с коррозионноактивными растворами. Ниже в расшир ющейс части криста лизатора расположен трубчатый коллек тор 10 с перфорацией по нижней обра ующей и штуцером 1 дл вывода маточого раствора. В средней части аппарата установено теплообменное устройство с горионтальным расположением труб 12, пееточными коллекторами 13, патрубками л ввода 14 и 15 и вывода 1б и 17 ладоносител . Под охлаждающим устройтвом расположен обтекатель 18 вертикальной перегородки 6, котора делит внутреннее пространство кристаллизатора на две равные части, В центральной части днища установено устройство дл вывода продукционных кристаллов, выполненное в виде вертикального короба 19, на противоположных стенках которого жестко закреплены внутренние торцы труб 20 и 21 с перфорацией 22 дл равномерного ввода исходного раствора. Нижн часть короба 19 оборудована двум коллекторными камерами 23 и 2 с патрубками дл ввода раствора 25 и 26 и вывода суспензии 27о В вырезах, смежных с камерами 23 и 2k, стенок закреплены горизонтальные полуцилиндры 28 меньшего радиуса, Соосно с ними расположены полуцилиндры 29 большего радиуса , которые жестко св заны между собой и стенками короба 19, образу его дно. Верхн расшир юща с часть аппарата соединена с нижней трубой 30, на которой установлено устройство 31 контрол гидравлического сопротивлени сло кристаллов в аппарате. Кристаллизатор работает следующим образом. По трубам 0 и 21 исходный раствор непрерывно поступает в нижнюю часть аппарата, создава результирующий восход щий поток. Вследствие возвратно-поступательного вращени вала k и радиальной перегородки 3 происходит колебательное движение суспензии по U-образному контуру (фиг,1)о При перемещении Гтерегородки 3 из положени А в положение В в левой части аппарата имеет место восход щий поток, в правой.нисход щий„ Перемещению перегородки 3 из В в А соответствует противоположное направление потоков в левой и правой част х аппарата. При работе с коррозионноактивными растворами верхн часть аппарата заполн етс инертной жидкостью, например маслом, через патрубок 7, а вывод раствора осуществл етс через коллектор 10 и штуцер 1U В этом случае положению А или В соответствует положение а или в , занимаемое границами раздела раствора и инертной жидкости в левой и правой част х аппарата . , Наличие полуцилиндра 2, радиальной перегородки-3 и вала А, приводимого в движение с помощью во1звратно-поступательного механизма, позвол ет создат устойчивую пульсацию суспензии, причем частота пульсации строго соответствует частоте колебани радиальной перегородки, а амплитуда пульсации - максимальному углу ее поворота А так как частота колебани и максимальный угол поворота перегородки 3 в процессе работы остаютс посто нными , то в зоне охлаждени обеспечиваетс заданный гидродинамический реПройд теплообменное устройство в пульсирующем режиме и охладившись с одновременным сн тием пересыщени поверхностью кристаллов, раствор, поступает в расшир ющуюс часть аппарата. Здесь снимаетс остаточное пересыщени и осветленный раствор направл етс в нижнюю часть теплообменного устройст ва через патрубок 15 в качестве хладоносител В патрубок 1 подаетс вода. В вертикальном коробе 19 происходит осаждение крупнокристаллического продукта в виде плотного зернистого сло , который в процессе выгрузки перемещаетс вниз. Раствор, подаваемый в патрубок 25, в коллекторной камере 2k распредел етс по горизонталь ным каналам, образованным каждой парой полуцилиндров 28 и 29. При этом раствор захватывает кристаллы, поступающие между полуцилиндрами 28, попадает в коллекторную камеру 23 и выводитс по патрубку 27о Конструктивные отличи нижней части аппарата позвол ют осуществл ть вывод продукционных кристаллов с различной скоростью, не измен величины результирующего восход щего потока в зоне охлаждени при посто нном расходе исходного раствора, подаваемого по трубкам 20 .и 21, При этом интенсив ность выгрузки зависит от скорости раствора в свободном сечении между полуцилиндрами 23 и 29, то есть от расхода раствора, подаваемого в патрубок 25. При определенном посто нНОМ расходе раствора на выгрузку, регулиру распределение его потоков, направл емых в патрубки 25 и 26, можно изменить скорость вывода кристаллов из аппарата в широком диапазоне. Благодар трубе 30 и прибору 31 можно осуществить автоматическое регулирование распределени потоков раствора в патрубках 25 и 2б в зависимости от гидравлического сопротивлени сло кристаллов в аппарате, С увеличением массы кристаллов зозрастает гидростатический напор внизу аппарату, вследствие чего поднимаетс уровень жидкости в трубе 30, Прибор 31, фиксирующий положение уровн жидкости , дает соответствующий сигнал на исполнительный механизм, который в свою очередь уменьшит расход раствора в патрубке 26 и величит в патрубке 25. При этом возрастет концентраци твердой фазы в продукционной суспензии , выход щей через патрубок 27. Таким образом, предложенный аппарат позволит осуществить непрерывный процесс кристаллизации в услови х ста бильного гидродинамического режима в зоне охлаждени , благодар чему обеспечиваетс посто нна производительность и качество продукта. Кроме того, процесс выгрузки не сопровождаетс измельчением кристаллов и может быть легко автоматизирован. Использование предлагаемого аппарата в коксохимической .промышленности позволит решить важную народнохоаййственную задачу - получение крупнокристаллического неслеживающего сульфата аммони при незначительных затратах на реконструкцию действующих сульфатных отделений. Экономический эффект от внедрени данного кристаллизатора на одном из коксохимических заводов средней производительности в сравнении с существующими бессатураторными установками составит около 50 тыс. руб. в год. Реализаци данного те; нического решени соответствует стадии проектировани опытно-промышленного образца. Формула изобретени 1. Пульсационный кристаллизатор, включающий корпус с днищем, теплообменное устройство, вертикальную перегородку с обтекателем, трубами дл ввода и вывода раствора и уст 9ойство 710 дл вывода кристаллического продукта о.т личающийс тем, что, с целью повышени качества готового продукта и увеличени пpoизвoдитe lDности , верхн часть корпуса выполнена в виде горизонтального полуци 1индра и снабжена валом, установленным по его горизонтальной оси над вертикальной перегородкой, и радиальной перегородкой, закрепленной на аалу. The invention relates to the instrumentation of the crystallization process of substances from solutions and can be used in the coke-chemical, chemical and other industries. A pulsation mold is known, consisting of a sectional body with a lid and a bottom, a heat exchange device, a device for introducing and withdrawing a solution and a crystal output of a vertical partition, the upper end of which is rigidly connected to the roof and the lower end is located along the heat exchanger and is equipped with a fairing B the upper part of the apparatus is provided with a chute, plates arranged parallel to the walls of the chute, and a hydraulic lock connected by means of downpipes with the chute t13. The presence of a pulsating flow in the apparatus due to the periodic input and output of compressed gas in the free space of the upper part of the mold 1a. (The production suspension is removed from the lower part of the apparatus. Creating a pulsation using compressed gas and withdrawing production crystals as a suspension directly from the working volume of the crystallizer makes it difficult to maintain a given hydrodynamic mode in the cooling zone, which leads to a decrease in the quality of the product by fractional composition, a decrease in productivity The aim of the present invention is to improve the quality of the finished product and the productivity of the apparatus. The goal is achieved by the upper part of the apparatus body is made in the form of a horizontal semi-cylinder and is equipped with a shaft mounted on its horizontal axis above the vertical partition and a loose diagonal partition on the shaft. In addition, the device for outputting the crystalline product is made in the form of a vertical box installed in the central part of the bottom rectangular cross section, the upper end of which is located at the level of pipes for entering the solution, while the lower part of the box is equipped with collector chambers with pipes for entering the solution the thief and the withdrawal of suspension, and horizontal semicylinders ,; some of which are for the greater radius ;; a - are fixed on its walls, while others are of a smaller radius -. mounted on its adjacent walls with cameras. These structural differences allow stabilization of the preset pulsation mode, as well as the speed of the upward flow of the working fluid, which ensures constant production, productivity and quality of the finished product with a continuous crystallization process. I Figure 1 shows the schematic diagram of the crystallizer; Fig. 2, lateral view, Pulsation crystallizer, consists of a sectional body 1, the upper part of which is made in the form of a horizontal semi-cylinder 2. Inside the semi-cylinder 2, there is a displacement on the radial partition 3, rigidly fixed on the shaft. apparatus using bearings and seals 5 along the geometrical axis of a half-cylinder 2, with one end of the shaft facing out and structurally connected with a mechanism (, not shown in the figures) providing reciprocating rotation D3 septum. The design of the described assembly should be such that between the partition 3 and the walls of the body, shaft 4 and the upper end of the vertical partition 6 there is a minimum clearance when they move freely. In the upper part along the axis of the apparatus there is a nozzle 7 for outputting the stock solution or inert fluid through the pipe 8 with the valve 9 in the case of operation of the device with corrosive solutions. A tubular collector 10 with perforations along the lower reamer and fitting 1 for the withdrawal of the uterine solution is located below the expanding part of the crystallizer. In the middle part of the apparatus, there is a heat exchanging device installed with a horizontal arrangement of pipes 12, flow collectors 13, pipes 1 and 14 and 15, and outputs 1b and 17 palatonitel. Under the cooling device, there is a fairing 18 of the vertical partition 6, which divides the internal space of the mold into two equal parts. In the central part of the bottom there is a device for outputting production crystals, made in the form of a vertical duct 19, on the opposite walls of which internal ends of pipes 20 and 21 are rigidly fixed. perforation 22 for uniform input of the stock solution. The lower part of the duct 19 is equipped with two collector chambers 23 and 2 with nozzles for injecting solution 25 and 26 and withdrawing a suspension of 27o. In the openings adjacent to chambers 23 and 2k, horizontal semi-cylinders 28 of smaller radius are fixed, Coaxially with them are semi-cylinders 29 of greater radius, which are rigidly connected to each other and to the walls of the box 19, to form its bottom. The upper expansion part of the apparatus is connected to the lower pipe 30, on which the device 31 for monitoring the flow resistance of the crystal layer in the apparatus is installed. The mold works as follows. Through pipes 0 and 21, the stock solution continuously flows into the lower part of the apparatus, creating a resulting upward flow. Owing to the reciprocating rotation of the shaft k and the radial septum 3, the suspension oscillates in a U-shaped contour (Fig. 1). O When the Gterebor 3 moves from position A to position B, an upward flow takes place in the right part of the apparatus. The “dividing the partition 3 from B to A” corresponds to the opposite direction of flow in the left and right parts of the device. When working with corrosive solutions, the upper part of the apparatus is filled with an inert liquid, such as oil, through pipe 7, and the solution is withdrawn through the collector 10 and fitting 1U. In this case, the position A or B corresponds to the position a or b occupied by the solution and inert interfaces liquids in the left and right parts of the apparatus. The presence of a semi-cylinder 2, a radial partition-3 and a shaft A, set in motion by means of a reciprocating mechanism, allows a steady pulsation of the suspension to be created, the pulsation frequency strictly corresponding to the oscillation frequency of the radial partition, and the pulsation amplitude - the maximum angle of its rotation. As the oscillation frequency and the maximum angle of rotation of the partition 3 remain constant during operation, the specified hydrodynamic re-flow heat exchanger in the cooling zone is provided. lsiruyuschem mode and cooled with simultaneous deprotection of supersaturation surface crystals, the solution enters the flared portion of the apparatus. Here, the residual supersaturation is removed and the clarified solution is sent to the bottom of the heat exchanging device through the pipe 15 as a coolant. The pipe 1 is supplied with water. In the vertical box 19, the coarse crystalline product is deposited in the form of a dense granular layer, which moves down during the unloading process. The solution supplied to the nozzle 25 in the collector chamber 2k is distributed in the horizontal channels formed by each pair of semi-cylinders 28 and 29. At the same time, the solution captures the crystals entering between the semi-cylinders 28, enters the collector chamber 23 and is withdrawn through the nozzle 27o parts of the apparatus allow output of production crystals at different speeds, without changing the value of the resulting upward flow in the cooling zone at a constant flow rate of the feed solution supplied through the tubes 20. and 21, The discharge rate depends on the solution velocity in the free section between the semicylinders 23 and 29, that is, on the flow rate of the solution supplied to the port 25. At a certain constant flow rate of the solution for discharge, sent to nozzles 25 and 26, it is possible to change the rate at which crystals are removed from the apparatus in a wide range. Thanks to the pipe 30 and the device 31, it is possible to automatically control the distribution of the solution flows in the pipes 25 and 2b depending on the hydraulic resistance of the crystal layer in the apparatus. With increasing crystal mass, the hydrostatic pressure at the bottom of the apparatus grows, as a result of which the liquid level in the pipe 30 rises, Device 31, fixing the position of the liquid level, gives a corresponding signal to the actuator, which in turn reduces the consumption of the solution in the pipe 26 and increases in the pipe 25. At the same time, The concentration of the solid phase in the production suspension, exiting through the pipe 27, will increase. Thus, the proposed apparatus will allow a continuous crystallization process under conditions of a stable hydrodynamic regime in the cooling zone, thereby ensuring consistent performance and quality of the product. In addition, the unloading process is not accompanied by grinding of the crystals and can be easily automated. The use of the proposed apparatus in the coke-chemical industry will make it possible to solve an important national task — the production of coarse-crystalline, non-caking ammonium sulfate, at a negligible cost for the reconstruction of existing sulfate units. The economic effect from the introduction of this crystallizer at one of the coking plants of average productivity in comparison with the existing besaturation plants will be about 50 thousand rubles. in year. Implement the given ones; This solution corresponds to the design stage of the pilot. Claim 1. Pulsation mold, comprising a housing with a bottom, a heat exchange device, a vertical partition with a fairing, pipes for inlet and outlet of the solution, and equipment 910 for outputting a crystalline product is characterized by the fact that in order to improve the quality of the finished product and increase The lH is designed, the upper part of the body is made in the form of a horizontal half of the cylinder and is equipped with a shaft mounted on its horizontal axis above the vertical partition, and a radial partition fixed to aalu
2. Кристаллизатор по пЛ, о т личающийс тем, что устройство дл вывода кристаллического продукта выполнено в виде установленного в центральной части днища вертикального короба пр моугольного2. A mold according to pl, which is characterized in that the device for the withdrawal of the crystalline product is made in the form of a vertical rectangular box installed in the central part of the bottom
/7/ 7
SS
/#/ #
VV
Фиг.1 5 сечени , верхний торец которого расположен на уровне труб дл ввода раствора, при этом нижн масть короба снабжена коллекторными камерами с трубами дл ввода раствора и вывода суспензии, и горизонтальными полуцилиндрами , одни из которых - большего радиуса - закреплены на его стенках, а другие - меньшего радиуса - на его смежных с камерами стенках. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N , кл. В 01. D 9/02, 10.04.78 (прототип).Fig.1.5 of the section, the upper end of which is located at the level of pipes for entering the solution, while the lower suit of the box is equipped with collector chambers with pipes for entering the solution and withdrawing the suspension, and horizontal semi-cylinders, one of which is of a larger radius fixed to its walls, and others - of smaller radius - on its walls adjacent to the chambers. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate N, cl. In 01. D 9/02, 10.04.78 (prototype).