Спосіб безперервної кристалізації речовин з розчинів

Спосіб безперервної кристалізації речовин з розчинів, яка здійснюється в батареї кристалізаторів шляхом охолодження насиченого розчину холодоносієм через теплопередавальні поверхні з подальшим відокремленням кристалів від маточного розчину, який відрізняється тим, що початковий розчин попередньо розводять маточним розчином до концентрації, близької до насичення при температурі кристалізації, а в теплопередавальній поверхні здійснюють спрямовану знакоперемінну турбулізацію прибічного шару № 2526967, МПК СО1 Д 7/24, опуб 29 01 76 р ) За технічною суттю та ефектом, що досягається, відомий спосіб є найбільш близьким до того, що заявляється, і вибрано його як прототип Недоліком способу-прототипу також є відкладення кристалів на теплопередавальній поверхні, яке призводить до частих зупинок кристалізаторів на очищення та промивку Крім того, під час кристалізації деяких речовин, наприклад, насиченого розчину моногідрату гідроксиду натрію, який має температуру насичення, виникає необхідність примусового вводу затравочних кристалів у перший кристалізатор, що ускладнює технологічну схему В основу винаходу покладено завдання створення способу безперервної кристалізації речовин з розчинів, який дає змогу за рахунок підвищення інтенсивності процесу охолодження насиченого розчину і запобігання відкладень кристалів на теплопередавальній поверхні підвищити продуктивність процесу і одержати кристали крупного розміРУ Поставлене завдання вирішується в способі безперервної кристалізації речовин з розчинів, яка здійснюється в батареї кристалізаторів шляхом охолодження насиченого розчину холодоносієм через теплопередавальні поверхні з подальшим О о> 1 ю 57779 відокремленням кристалів від маточного розчину Згідно З винаходом початковий розчин попередньо розводять маточним розчином до концентрації близької до насичення при температурі кристалізації, а в теплопередавальній поверхні здійснюють спрямовану знакоперемінну турбулізацію прибічного шару Спосіб кристалізації, що заявляється, відрізняється від прототипу тим, що - початковий розчин попередню розводять маточним розчином до концентрації, близької до насичення при температурі кристалізації, - у теплопередавальній поверхні здійснюють спрямовану знакоперемінну турбулізацію прибічного шару З описаного рівня техніки витікає що вказані ВІДМІННОСТІ є новими Як показали дослідження, здійснені авторами, під час охолодження високонасиченого розчину гідроксиду натрію, в запобіжнику виникає неминуча миттєва кристалізація речовини на теплопередавальній поверхні Завдяки тому, що здійснюють попереднє розведення початкового розчину маточним розчином до концентрації, близької до насичення при температурі кристалізації Початковий розчин проходить через запобіжник і охолоджується у ньому без осадження кристалів на охолоджуваних боках перед охолоджувача Завдяки спрямованій знакоперемінній турбулізації прибічного шару в теплопередавальній поверхні кристалізатора різко зменшується товщина теплового пограничного шару і збільшується коефіцієнт тепловіддачі, що призводить до підвищення продуктивності кристалізаційної установки На кресленні представлено схему батареї кристалізаторів, яка дає змогу здійснити спосіб кристалізації, що заявляється Схема має швидкісний теплообмінник 1, кристалізатори 2,3,4, центрифугу 5, проміжну ємність 6, відцентровий насос 7, змішувач 8, переливні посудини 9, 9 2, 9 3, 9 4, активатори 10 Спосіб кристалізації здійснюють таким чином Початковий упарений розчин надходить до змішувача 8, туди ж подають маточний розчин після центрифуги 5 і розбавляють до концентрації, близької до насичення при температурі кристалізації Змішаний розчин надходить до швидкісного теплообмінника 1, який охолоджується холодоносієм Охолоджений змішаний розчин з дрібними кристалами речовини надходять до кристалізатора 2, охолоджується холодоносієм, з розчину виділяють кристали речовини Далі охолоджена суспензія через переливну посудину 92 переливається спочатку в кристалізатор 3, потім через посудину 9 3 в кристалізатор 4 У кожному з кристалізаторів 2,3,4 за допомогою активатора 10 створюють знакоперемінний за вертикаллю рух суспензії вздовж твірної теплопередавальної поверхні Далі через посудину 9 4 суспензію подають на центрифугу 5 Продукційні кристали надходять до складу або на подальше перероблення, а маточний розчин - до ємності 6 за допомогою насосу 7 маточний розчин з дрібними кристалами моногідрату гідроксиду натрію у заданій КІЛЬКОСТІ подається до змішувача 8 для зміщування з початковим розчином Надмір маточного розчину виводиться з процесу кристалізації Спосіб пояснюється наступним прикладом Приклад 1 1810кг розчину NaOH з масовою часткою 62,5% мас Та температурою 120°С (температура насичення цього розчину 56,5°С) змішують з 3000кг маточного розчину з температурою 36°С та концентрацією насиченого розчину 56% мас Після змішування температура розчину становить 72°С а концентрація - 58,5%, що відповідає (за діаграмою розчинності) температурі насичення 48°С Ця температура насичення дає змогу охолодити змішаний розчин з 72°С до 53°С у швидкісному теплообміннику без утворення інкрустацій на теплообмінній поверхні Охолоджений змішаній розчин подають до трикорпусної кристалізаційної установки ізопдричного типу На виході з третього корпусу температура суспензії становить 36°С Суспензію направляють до центрифуги Після центрифуги одержують 1000кг моногідрату гідроксиду натрію та 4246кг маточного розчину, який має майже 20кг дрібних кристалів моногідрату гідроксиду натрію 3 4246кг 3000кг маточного розчину, які містять приблизно 15кг дрібних кристалів, повертаються на змішування з початковим розчином, а 1246кг із залишком дрібних кристалів виводиться з циклу кристалізації За допомогою активаторів 10 створюють знакоперемінний турбулізований пульсуючий потік суспензії, ковзний вздовж теплопередавальної поверхні, тим самим запобігаючи відкладання на ній кристалів моногідрату гідроксиду натрію Середній коефіцієнт теплопередачі способу з використанням знакоперемінної турбулізації становить 650 -ь 800 Вт/м рік Міжпромивний пробіг становить не менше 20 діб Приклад 2 (без розбавлення початкового розчину маточним розчином і без турбулізації прибічного шару) 1810кг упареного в випарній установці розчину з масовою часткою NaOH 62,5% (температура насичення за діаграмою розчинності становить 56,5°С) подають в 4-х корпусну кристалізаційну установку Охолодження початкового розчину здійснюють зворотною водою з температурою 25°С через теплопередавальну поверхню Середній коефіцієнт теплопередачі по всіх 4-х корпусах на початковий період роботи установки становить 280 -ь 350 Вт/м2 г Охолодження початкового розчину здійснюють до кінцевої температури - 36°С При цьому з розчину виділяється 1000кг моногідрату гідроксиду натрію Одержану суспензію направляють на центрифугу Через 5 - 6 годин безперервної роботи на охолоджуваних боках кристалізаторів з'являються відкладення кристалів NaOH • Н2О, що призводить до поступового зниження коефіцієнта теплопередачі Після 20 годин безперервної роботи коефіцієнт теплопередачі знижується до 175 -ь 190 Вт/м г, підвищується температура кінця кристалізації до 40 -ь 45°С, що, в свою чергу, призводить до зменшення виходу кристалів NaOH • Н2О до 560кг Таке зменшення виходу кристалів призводить до необхідності зупинки апаратів на промивку Техніко-економічні переваги способу, що заявляється, у порівнянні зі способом-прототипом полягають у підвищенні продуктивності процесу та збільшенні крупності кристалів 57779 •9.5 Фіг. Комп'ютерна верстка В Рябиця Підписано до друку 05 08 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа,8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна