Аппарат для кристаллизации из растворов

 

:COea СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (10

3 0 В 010 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2654788/23-26 (22) 18.08.78 (46) 15.04.83. Бюл. М 14 (72) В.В ° Вязовов, Г.Г. Федоров, Н.Н. Тихомирова и !О,Н. Савватин (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт галур.гии (53),66.065.52(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М .100842, кл. В. 01 О 9/02, 1951 (прототип). (54)(57) 1. АППАРАТ ДЛЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ИЗ .РАСТВОРОВ, включающий вертикальный корпус, состоящий из верхней .цилиндрической и нижней конической I частей, спиральное теплообменное устройство приспособление для подачи раствора и вывода кристаллов, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности:процесса за счет улучшения условий гидроклассификации, получения крепкого и однородного продукта, спирали теплообменного устройства расположены по высоте конической части корпуса и поочередно снабжены патрубками для подвода теплоносителя и хладоносителя.

2. -Аппарат по и. 1, о т л и ч а ю. шийся тем, что теплообменное устройство выполнено в виде плоских @ спиралей Архимеда.

1011148

Изобретение относится к аппаратам .

,для кристаллизации хлористого калия .при охлаждении горячих растворов в процессе переработки сильвинитов методом растворения и кристаллизации

5 с получением обеспыленных калийных удобрений улучшенного гранулометрического состава..

Известен аппарат для кристаллиза10 ции из растворов, включающий. вертикальный корпус, состоящий из верхней цилиндрической и нижней конической частей, спиральное теплообменное устройство, приспособление для пода", чи раствора и вывода кристаллов 1. 1 ).

Однако известное устройств характеризуется недостаточно высокой эффективностью процесса вследствие

- отсутствия благоприятных условий для, гидроклассификации,: а также получением неоднородных по крупности кристаллов. . Цель изобретения - повышение эффективности процесса за,счет улучшения условий гидроклассификации, получение крупного и однородного про дукта.

Р

Поставленная цель дости гается тем, что в известном аппарате для кристал-30 лизации из растворов, включающем вертикальный корпус, состоящий из верхней цилиндрической и нижней конической частей, спиральное теплообменное устройство, приспособление для подачиЗ5 раствора и вывода кристаллов, спирали теплообменного устройсТва расположены .по высоте конической части корпуса и поочередно снабжены патрубками для подвода теплоносителя и хладоносителя40

Кроме того, теплообменное устройство выполнено в виде плоских спиралей

Архимеда.

На чертеже представлена схема предлагаемого кристаллизатора. 45

Кристаллизатор имеет верхнюю цилиндрическую часть для самоиспарения воды .из раствора под вакуумом и нижнюю коническую часть для укрупления и классификации кристаллизата. В ко- 50 нической части аппарата установлены две серии спирального теплообменного устройства, в одну из которых 1 подается хладагент, имеющий температуру на 2-20 С ниже охлаждаемого раствора, а в другую серию теплообменников 2 подается теплоноситель, имеющий температуру на 2-20 С выше охлаждаемого раствора. При этом охлаждающие и нагревающие теплообменники чередуются по высоте аппарата. Теплообменники имеют форму спирали Архимеда. Приспособление 3 в нижней части конической части служит для подачи исходного раствора, штуцер 4 в цилиндрической части аппарата - для вывода маточного щелока. Кристаллы, не содержащие пылевых фракций, выводятся через приспособление 5. Испаренная вода выводится через штуцер 6 На крышке аппарата.

Работает установка следующим обра-, зом. I горячий осветленный раствор,,содержащий хлориды калия и натрия, подается в нижнюю часть кристаллизатора. Охлаждение раствора осуществляется путем самоиспарения воды под вакуумом или за счет поверхностного теплообмена. Возможно одновременное применение указанных способов.

Если охлаждение осуществляется только за счет самоиспарения воды над вакуумом, то теплообменники аппарата подают теплоноситель и хладагент, имеющие градиент температур в 2-20 С о

: по отношению к раствору,с целью создания градиента температур в холодных и горячих зонах.

В случае охлаждения. раствора за счет поверхностного теплообмена в теплообменники холодной зоны подают хладагент с минимальной температурой с целью создать не только холодную зо;ну, но и отвести максимально возможное количество тепла. В теплообменники горячей зоны подают теплоноси;тель, имеющий температуру на 2-20 С выше средней температуры охлаждаемого раствора, с целью создать некоторое увеличение .температуры раствора, необходимое для растворения кристаллов мелких классов.

В результате охлаждения тем или иным из указанных способов хлористый калий выпадает в твердую фазу. В связи с тем, что аппарат имеет форму конуса, происходит классификация суспензированного КСФ . Образовавшиеся кристаллы увлекаются восходящим потоком жидкой фазы..При этом в районе горячих спиралей происходит нагревание суспензии, ведущее к растворению мел ких классов и снижению количества центров кристаллизации. Более крупные кристаллы, попадая в зону охлаждения и являясь центрами кристаллизации; увеличиваются в размерах. Таким 3 101 образом, проходя последовательно зоны нагревания и охлаждения кристаллы

КС9 увеличиваются до размеров, когда . восходящий поток не может их транспортировать вверх и начинают постепенно осаждаться на дно аппарата. При этом, находясь в противотоке с,поднимающимся потоком жидкой фазы, они являются центрами кристаллизации. По мере укрупнения кристаллов до заданных размеров они осаждаются вниз и выводятся из процесса. При многоступенчатой кристаллизации осветленный слив из аппарата поступает на следующую ступень. Таким образом, за счет многократного нагревания и охлаждения раствора при прохождении его через различные температурные зоны конической части аппарата удается получить кристаллы необходимой крупности без принудительной циркуляции только за счет указанного приема.

В связи с тем, что на охлаждающих трубках происходит кристаллизация

KCR и налипание образующихся кристаллов на поверхность охлаждающих трубой, каждые 5-10 мин холодные и го- . рячие зоны меняют местами, Т.е. в трубки, в которые ранее подавался теплоноситель, подают хладагент и наоборот. При этом за счет нагревания бывшей холодной зоны и термического расширения трубок происходит растрескивание и разрушение корки кристаллизата. Поверхность трубок очищается. Кристаллы попадая в суспензия доращиваются до заданных размеров; осаждаются на дно аппарата и выводятся из процесса.

Спиральные теплообменники являются рассекателями для движущихся потоков и способствуют более равномерному

: распределению и-перемешиванию твердых и жидких фаз в объеме кристаллизатора.

Из 113 кг раствора, имеющего состав, Ж: KCE 13,46; йаСО 15,00; ИцСЦ

3,92; Н О 67,62, при охлаждении его Т от 50 до 43ОC получено 1,63 кг кри»48 4 сталлизата, содержащего 99,0ь KCP со следующим гранулометрическим составом:

Размер фракции, . +1,00 -1,00+0 50 0 50+0,25 мм

10 .Содер жание фракций,3 50,3

28,6

21, l

М.

2S Размер фракций, +1,00 -T,ÎÎ+0,50 -0,50+0,25 мм зв. Содержание фракций,3 36,1

4019. 23,0

Градиент температур в зонах находящихся в непосредственной близости от спиралей по отношению к средней температуре охлаждаемого -раствора, составляет 1-4 С. о

Аппарат предлагаемой конструкции позволяет относительно просто полу" чить кристаллизат, не содержащий мелких фракций, и избежать эксплуатационных расходов, связанных с расходом электроэнергии на создание циркуляционных потоков, 3а счет йиквида,ции ретура возрастает производитель ность аппарата.

При охлаждении 119 кг раствора, ймеющего состав, 3:. КО 18,47; йаСР

15,34; ИЯСЕ 0,24; Н о 65,95, от 95

2е до. 25 С получено 10,3 кг кристаллизата, содержащего 97,13 KCC со следующим гранулометрическим составом:

1011148

Мриапаюшат

Тираж 686 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений.и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2617/5

Фи пиал ППП "Па ге .т", г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель И. Ненашева

Редактор Т, Митрович . Техред И.Гайду Корректор В. Бутяга