Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Пристрій для кристалізації нітрит-нітратних солей з розчинів, що містить вакуум-кристалізатор, у корпусі якого розташована центральна циркуляційна труба і виконані відстійні камери, розташовані одна над іншою з відводом освітленої суспензії в зовнішній контур циркуляції, що включає підігрівник циркуляційного розчину, циркуляційний насос, з'єднаний усмоктувальною лінією з відстійними камерами, а нагнітальною - з нижньою частиною кристалізатора через струминний насос, центральне сопло якого розташовано співвісно циркуляційній трубі, пристрій для вивантаження у вигляді ліхтаря з переливною трубою, патрубок відводу пари з кристалізатора, який відрізняється тим, що пристрій оснащений вузлом газліфтної подачі і перемішування суспензії, що включає комбінований газліфтний насос, до центрального сопла якого підключена лінія подачі зволоженого стиснутого повітря, що відводиться з додатково установленого вузла нагрівання і зволоження технічного повітря, до зовнішнього коаксіального каналу газліфтного насоса підключена лінія подачі вихідного упареного розчину, а до внутрішнього коаксіального каналу - лінія подачі підігрітої проясненої суспензії, кристалізатор оснащений верхніми і нижнім кільцевими колекторами, з'єднаними з кишенями відстійних камер кристалізатора за допомогою не менше чотирьох патрубків, рівномірно розташованих по периметру кристалізатора, до усмоктувальної лінії проясненої суспензії в циркуляційні насоси підключена лінія подачі парового конденсату, а до нагнітального - лінія відводу частини проясненої суспензії з контуру циркуляції.

Текст

Пристрій для кристалізації нітрит-нітратних солей з розчинів, що містить вакуум-кристалізатор, у корпусі якого розташована центральна циркуляційна труба і виконані відстійні камери, розташовані одна над іншою з відводом освітленої суспензії в зовнішній контур циркуляції, що включає підігрівник циркуляційного розчину, циркуляційний насос, з'єднаний усмоктувальною C2 2 (19) 1 3 80887 - накопичення кристалів у нижній частині кристалізатора і його «підсаджування», що призводить до зменшення виходу суспензії з кристалізатора на ліхтар або його повне припинення. Усе це веде до необхідності зупинки технологічного процесу для промивання нижньої частини кристалізатора, а також до зниження вироблення готового продукту і нераціонального використання енергоресурсів. Найбільш близьким технічним рішенням є пристрій для кристалізації нітрит-нітратних солей з розчинів, що містить вакуум-кристалізатор, у корпусі якого розташована центральна циркуляційна труба і виконані відстійні камери, розташовані одна над іншою, у зовнішній контур циркуляції освітленого розчину включені циркуляційний насос, з'єднаний усмоктувальною лінією з відстійними камерами, а нагнітальною з нижньою частиною кристалізатора, струминний гідроежекторний насос з центральним соплом, розташованим співвісно циркуляційній трубі, підігрівник циркуляційного розчину, вивантажувальний пристрій у виді ліхтаря з переливною трубою, патрубок відводу пари з кристалізатора [2. Довідник азотчика, том 2, видання 2-е, перероблене, М., Хімія, 1987р. с.210, 218-228], або [3. Постійний Технологічний регламент Сольового відділення цеху нітриту натрію і натрієвої селітри № 81 від 23.07.1991р.]. У відомому пристрої циркуляція розчину в кристалізаторі здійснюється циркуляційними насосами через підігрівник циркуляційного розчину. Освітлений розчин у корпус кристалізатора подають по центральній трубі за допомогою струминного гідроежекторного насоса. Відвід суспензії з відстійних камер у циркуляційний контур виробляється за допомогою двох відвідних ліній, з'єднаних з усмоктувальною лінією циркуляційних насосів без використання кільцевих колекторів. Недоліки відомого пристрою пояснюються недосконалістю конструкції вузла подачі освітленої суспензії і вихідного розчину в кристалізатор та неефективністю роботи вузла відводу освітленої суспензії з відстійних камер кристалізатора. Вихідний упарений розчин надходить у корпус кристалізатора в зону оброблюваного розсолу, відкіля за допомогою гідроежектірующего пристрою подають у центральну тр убу- зону кристалізації, де розчин змішується з циркулюючою суспензією. При такій подачі робочих потоків відбувається неорганізоване змішання вихідного розчину з циркулюючою суспензією, не забезпечується висока інтенсивність перемішування потоків, спостерігається велике пересичення розчину й утворюється велика кількість зародкових кристалів, звідси - малий розмір отриманих кристалів, їхня висока неоднорідність; Дрібні кристали важче відстоюються, центрифугир уються, знижують вихід го тового продукту. Невеликі кристали різної величини сприяють злежуванню продукту. 4 При неоднорідному фракційному складі кристалічного продукту прибігають до використання значної кількості добавок проти злежування, що здорожує процес одержання солей. Крім того, у процесі роботи вакуумкристалізатора спостерігається нагромадження кристалів солей у його нижній частині і їхнє наростання на внутрішні поверхні, що знижує надійність роботи кристалізатора, приводить до зменшення виходу суспензії на ліхтар або його повне припинення. Усе це веде до необхідності зупинки технологічного процесу для промивання нижньої частини кристалізатора, зниженню вироблення готового продукту і нераціональному використанню енергоресурсів. Відвід освітленої суспензії з відстійних камер кристалізатора здійснюють з одного боку, при такому відводі суспензії, спостерігається нерівномірний розподіл концентрації розчину, нагромадження кристалів дрібної фракції у відстійних камерах, що приводять до інкрустації поверхонь, що знижує надійність роботи кристалізатора. Ці причини зажадали пошуку і створення більш досконалого устаткування для кристалізації солей. В основу винаходу поставлена задача удосконалення пристрою для кристалізації нітрит нітратних солей з розчинів шляхом створення оптимальних умов для циркуляції розчину, інтенсифікації процесу кристалізації, домагаючись при цьому підвищення виходу готового продукту, раціонального використання енергоресурсів, забезпечення надійності роботи апарата за рахунок зниження інкрустацій поверхонь. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для кристалізації нітрит-нітратних солей з розчинів, що містить вакуум-кристалізатор, у корпусі якого розташована центральна циркуляційна труба і виконані відстійні камери, розташовані одна над іншою з відводом освітленої суспензії в зовнішній контур циркуляції освітленого розчину, що включає підігрівник циркуляційного розчину, циркуляційний насос, з'єднаний усмоктувальною лінією з відстійними камерами, а нагнітальної з нижньою частиною кристалізатора через струминний насос, центральне сопло якого розташовано співвісно з циркуляційною трубою, пристрій для вивантаження у виді ліхтаря з переливною трубою, патрубок відводу пари з кристалізатора, відповідно до винаходу, пристрій постачений вузлом газліфтної подачі і перемішування суспензії, що включає комбінований газліфтний насос, до центрального сопла якого підключена лінія подачі зволоженого стиснутого повітря, що відводиться з додатково установленого вузла нагрівання і зволоження технічного повітря, до зовнішнього коаксіального каналу газліфтного насоса підключена лінія подачі вихідного розпарюваного розчину, а до внутрішнього коаксіального каналу приєднана лінія подачі підігрітої освітленої суспензії, пристрій додатково оснащений верхніми і нижнім кільцевими колекторами, з'єднаними з 5 80887 відповідними кишенями відстійних камер кристалізатора за допомогою не менш чотирьох патрубків, симетрично розташованих по периметру кристалізатора, до усмоктувальної лінії освітленої суспензії в циркуляційні насоси підключена лінія подачі парового конденсату, а до нагнітального - лінія відводу частини освітленої суспензії з контуру циркуляції. У пропонованому рішенні на відміну від прототипу змінена конструкція шляхом створення: - вузла газліфтного перемішування суспензії в кристалізаторі, в якому одночасно змішуються вихідний розчин і освітлена у - відстійних зонах суспензія, а також повітря на газліфт, за рахунок чого створюється висока якість змішання цих потоків; - вузла нагрівання і зволоження технічного повітря, використовуваного для газліфта; - пристрою верхнього і нижнього колекторів з чотирма патрубками в кожне для добору освітленої суспензії з відстійних камер; - відводу частини освітленої суспензії з вакуум-кристалізатора з метою збільшення концентрації суспензії, що циркулює у вакуумкристалізаторі; - уведення парового конденсату в освітлен у суспензію для розчинення зародків кристалів. Винахід передбачає заміну стр уминного гідроежекторного насоса на комбінований газліфтний насос, призначений для забезпечення інтенсивної циркуляції суспензії у вн утрішньому циркуляційному контурі вакуум -кристалізатора, робочим тілом якого є повітря або інший інертний газ. Вихідний розчин, освітлену суспензію і нагріте та зволожене технічне повітря в корпус кристалізатора подають за допомогою газліфтного насоса, розташованого в днищі кристалізатора. На виході комбінованого сопла всі три потоки за рахунок різниці їхніх швидкостей турбулізуються, добре перемішуються і далі змішуються з потоком циркулюючої суспензії в центральній трубі кристалізатора. При цьому різко підвищується площа контакту компонентів, забезпечується інтенсифікація процесу кристалізації. Подаваний через сопла газліфта потік рівномірно розподіляється на вході в шар кристалів і псевдоожижає кристалічну суспензію, забезпечує стабільну концентрацію твердої фази в циркулюючій суспензії, дозволяє досягти посиленої турбулізації пристінного шару в теплообмінних поверхнях, виключає утворення застійних зон, запобігаючи наростання кристалів на внутрішні поверхні, що збільшує надійність роботи апарата і тривалість міжпромивного періоду. Постачання вакуум-кристалізатора верхніми і нижнім кільцевими колекторами з чотирма патрубками відводу суспензії в кожен колектор з відстійних камер, дозволяє вирівняти поле швидкостей висхідного потоку суспензії у відстійних зонах і попередити винос із освітленої суспензії великих кристалів із зон освітлення кристалізатора. 6 Щоб забезпечити надійність роботи вузла газліфтного перемішування суспензії пристрій для кристалізації солей постачено вузлом нагрівання і зволоження технічного повітря повітрозволожувачем, що дозволяє зволожити і нагріти повітря, що надходить у вакуумкристалізатор, до насичення при температурі, що на 2-3°С перевищує температуру суспензії у вакуум-кристалізаторі (70-80°С). Ця температура забезпечується за рахунок обігріву повітрозволожувача паром з тиском 0,6МПа через парову оболонку. Підігрів і зволоження повітря дозволить зменшити локальне пересичення розчину в місці початкового контакту охолодного агента і розчину, забезпечує надійність роботи пристрою. З метою зміни кінетики росту і зародкоутворення кристалів у кристалізаторі в технологічній схемі передбачені два прийоми: - подача парового конденсату в трубопровід освітленої суспензії перед циркуляційними насосами дозволить розчинити зайві зародки кристалів у ній за допомогою підігріву і введення розчинника, виключити механічне руйнування кристалів, сприяти підвищенню середнього розміру і однорідності кристалів готового продукту; - відвід частини освітленої суспензії з кристалізатора для підвищення концентрації кристалів у кристалізаторі і для зниження загального рівня пересичення розчину, як наслідок - одержання більш великих однорідних отриманих кристалів, підтримуючи масову частку кристалів NaNO2 у циркулюючій суспензії на рівні 25-35% від сумарної кількості маткового розчину. У результаті зміни конструкції кристалізатора підтримується його стабільний режим роботи, знижуються експлуатаційні витрати, збільшується міжпромивний період експлуатації апарату, скорочується кількість зупинок для очищення, збільшується вихід готового продукту. На фігурі представлена схема пристрою кристалізації солей з розчинів. Пристрій містить ємність випарюваного розчину 1, що перекачує насос 2, вакуум-кристалізатор 3, усередині якого розташована центральна циркуляційна труба 4, у днищі кристалізатора розташований вузол газліфтної подачі і перемішування суспензії, що включає струминний газліфтний насос 5 з активним (центральним) соплом 6, що створює спрямовану циркуляцію суспензії в кристалізаторі 3 по внутрішньому циркуляційному контурі. До зовнішнього коаксіального каналу 7 газліфтного насоса 5 підключена лінія подачі вихідного розчину нітрит - нітратних солей 8, а до його внутрішнього коаксіального каналу 9 приєднана лінія подачі підігрітої освітленої суспензії 10. Кристалізатор постачений верхнім 12 і нижнім 13 кільцевими колекторами, повідомленими з кишенями відстійних камер 15 за допомогою не менш 4-х патрубків 14 кожен, рівномірно розташованих по периметрі апарату. У схему включений вузол нагрівання і зволоження технічного повітрозволоживача 16, оснащений паровою оболонкою, підключений до джерела стиснутого те хнічного повітря колектором 17, 7 80887 з'єднаного лінією відводу зволоженого стиснутого повітря 18 з центральним соплом 6 газліфтного насоса 5. До трубопроводу освітленої суспензії 11, перед циркуляційними насосами 19 здійснена подача парового конденсату 20 для розчинення зайвих зародків кристалів. У схему включений збірник 21 підігрівник циркуляційного розчину 22, відстійник - згущувач 23, переливна труба 24 на ліхтар 25. Пристрій працює таким чином. Заливається паровий конденсат у повітрязволоживач 16. Подається пар в оболонку зволожувача і доводиться температура конденсату до температури 70-75°С. Включається подача повітря в повітрязволоживач 16 у кількості 90-110м 3/годину. При цьому стиснене повітря з тиском не менш 0,2МПа після вузла редукування з загальнозаводського колектору 17, надходить у повітрозволожувач 16, де воложиться по волозі до насичення при температурі перевищуючої на 23°С температуру суспензії у вакуум-кристалізаторі 3 (70-80°С). Ця температура забезпечується за рахунок обігріву повітрозволожувача 16 пором 0,6МПа через парову оболонку. Насичений парами води стиснене повітря з повітрозволожувача 16 надходить у центральне сопло 6 газліфта 5. Включається подача вихідного розчину в сопло газліфтного насосу. При цьому з ємності упареного розчину 1 насосом 2 упарений розчин нітрит - нітратних солей у кількості 15-40 м 3/годину подають через зовнішній коаксіальний канал 7 газліфта 5 у кристалізатор 3. Кристалізатор 3 заповнюють вихідним розчином до заданого рівня. Розчин із кристалізатора через ліхтар і відстійник повертається в ємність неупареного розчину. Включається циркуляційний насос освітленої суспензії 21 і установлюється витрата 1820м 3/годину. Підігріта в теплообміннику 22 освітлена суспензія по лінії 10 подається у внутрішній коаксіальний канал 9 газліфта 5. Включається подача охолодної води на пароежекторний блок (на фігурі не показаний). Подачею робочої пари в ежектори пароежекторного блоку поступово в запобіганні різкого скипання і попередження випадання великої кількості дрібних кристалів за рахунок створення вакуум у здійснюють охолодження розчину в кристалізаторі до заданої температури 65-70°С. Подають паровий конденсат 20 на розчинення зародкових кристалів перед насосом 19 у кількості 140-180л/годину. Вакуум кристалізатор введений у технологічний режим. При подачі вихідних розчинів через газліфт 5 відбувається організоване змішання упареного розчину з освітленою суспензією і нагрітим, зволоженим технічним повітрям в одній крапці на виході із сопла газліфтного насосу. Повітря, що надходить, різко знижує щільність змішаної суспензії в центральній циркуляційній 8 трубі 4. За рахунок різниці щільностей у спадному потоці суспензії кристалізатора і центральній циркуляційній трубі здійснюється задана кратність циркуляції суспензії в кристалізаторі, при якій забезпечується необхідне мале загальне пересичення розчину, що забезпечує необхідну швидкість росту виго товлених кристалів. Змішана суспензія з повітрям подається у вакуум - випарник, де за рахунок зниження тиску здійснюється кипіння розчину, випар частини розчинника і, як наслідок, охолодження суспензії до температури, що відповідає тискові, що створюється у вакуум - випарнику, у наслідку чого концентрація розчину знову підвищується. На виході з труби 4 з газорідинної суміші виділяється повітря і сокові пари, а рідина зливається в кільцевий канал з відстійними кишенями 15. В міру охолодження розчину у вакуум кристалізаторі 3 йде утворення і ріст кристалів нітриту натрію. Холодний розчин і кристали, що утворяться, опускаються на дно кристалізатора 3. У нижній частині вакуум-кристалізатора 3 дрібні кристали частково захоплюються струменем гарячого розчину суспензії, що подається по лінії 10 через внутрішній коаксіальний канал 9 газліфта, і розчиняються ньому, у результаті чого росте концентрація розчину, а більш великі накопичуються і в міру нагромадження видавлюються разом з розчином на переливний ліхтар 25. Для нагромадження твердої фази в циркулюючій суспензії здійснюють відвід освітленого розчину з кристалізатора. Для чого з верхньої частини кристалізатора освітлений розчин з верхніх і нижніх кишень відстійних камер 15 через чотири патрубки 14, тобто з 8 крапок надходить у кільцеві колектора 12 і 13 відповідно. Вихідна з колекторів 12, 13 по лінії 11 освітлена суспензія змішується з паровим конденсатом 20 перед циркуляційним насосом 19 і подається в підігрівник циркуляційного розчину 22, де підігрівається до температури 80-95°С вторинною парою зі збірного колектора вторинної пари Р = 0,32 кг/см 2 для розчинення зародків кристалів. Здійснюють вивід освітленої суспензії з зовнішнього контуру циркуляції після насосів 19 у ємність 21 у кількості 11-14м 3/годину для збільшення концентрації кристалів у циркулюючій суспензії (до 25-35%). Відвід готової суспензії з кристалізатора здійснюють постійно. З ліхтаря кристалізатора 25 суспензія нітрит-нітрату з масовою часткою кристалів NaNO2 нe менш 30%, температурою від 45 до 60° через відстійник-згущувач 23 надходить на центрифуги , де відбувається відділення кристалів нітриту натрію (твердої фази) від маткового розчину. Матковий розчин від центрифуг і перелив відстійника збирається в ємність вихідного розчину. Відфугована на центрифузі волога сіль нітриту натрію з масовою часткою вологи від 3 до 5 % гвинтовим конвеєром подається в трубусушарку. Сухий продукт за допомогою вузла 9 80887 пневмотранспорту транспортується у відділення упакування. Приклад роботи пристрою. Вакуум-кристалізатор, що заявляється, входить до складу виробництва нітриту і нітрату натрію. Режим роботи безперервний. Продукцією виробництва нітрит-нітратних солей є нітрит натрію і нітрат натрію. Сировиною сольового відділення виробництва нітрит-нітратних солей є розчин нітрит нітрату натрію з наступними регламентованими показниками: Масова частка NaNO2, % не менш - 23,45; Масова частка NaNO3, % не менш - 1,84 Масова частка Nа2СО3, % - 0,5 Масова частка води, % - 74,21 Вихідний розчин нітриту натрію в кількості 35 м 3/годину з концентрацією 54,5% мас. подають у зовнішнє кільце 7 газліфта. Повітря в центральне 6 сопло газліфта подають у кількості 104 м 3/годину з тиском 0,2МПа. Подають паровий конденсат на розчинення зародкових кристалів перед циркуляційним насосом у кількості 140-180л/годину. Потужність установки по суспензії, виведеної у вузол центрифугіровання склала 28850кг/годину. Річна економія електроенергії при фонді робочого часу 8040 годин склала 381900кВт. Порівняльні дані приведені в таблиці 1. 10 і забивань в апараті, збільшується міжпромивний період експлуатації пристрою, знижується витрата промивних вод, і в цілому - експлуатаційні витрати. Таблиця 1 Порівняльні дані технологічного режиму № п/п Значення по пристрої, Значення по прототипі що заявляється Найменування технологічного потоку 1. Вихідний розчин у крісталізатор, (м 3/година) 35 35 18-20 19,1 140-180 90-110 92 56,3 92 150 25-35 30 9. Тиск повітря до повітрязволоживача, МПа 2 10. Тиску пари в оболонку зволоживача повітря, МПа 5 60-65% 55-60% 381900 кВт 2. Прояснена (м 3/година) суспензія в циркуляційному контурі, 3. Паровий конденсат на розчинення зародків кристалів (л/година) 4. Повітря в газліфт (м 3/година) 5. Температура вихідного розчину, °С 6. Температура повітря після зволоживача, °С 7. Температура пари, що гріє, у повітрязволоживач, °С 8. Концентрація кристалів у циркулюючій суспензії, від сумарної кількості маткового розчину. % мас. 11. Вихід нітриту натрію Річна економія електроенергії при фонді робочого 12. часу 8040 година 13. Зниження швидкості утворення відкладень порівнянні з відомими способами Таким чином, у пропонованому пристрої для кристалізації солей підтримується стабільний режим роботи, зменшується утворення інкрустацій у 1,6-3 рази

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Device for crystallization of nitrite - nitrate salts from solutions

Автори англійською

Stepanov Valerii Andriiovych, Rodionov Yurii Mykhailovych, Runov Mykhailo Ivanovych, Khailo Tetiana Hryhorivna, Kondrat Hryhorii Apollonovych, Savenkov Anatolii Serhiiovych

Назва патенту російською

Устройство для кристаллизации нитрит - нитратных солей из растворов

Автори російською

Степанов Валерий Андреевич, Родионов Юрий Михайлович, Рунов Михаил Иванович, Хайло Татьяна Григорьевна, Кондрат Григорий Аполлонович, Савенков Анатолий Сергеевич

МПК / Мітки

МПК: B01D 9/02

Мітки: кристалізації, солей, нітрит-нітратних, пристрій, розчинів

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/5-80887-pristrijj-dlya-kristalizaci-nitrit-nitratnikh-solejj-z-rozchiniv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Пристрій для кристалізації нітрит-нітратних солей з розчинів</a>

Подібні патенти