Вращающийся кристаллизатор с внутренним охлаждением

 

Вращающийся кристаллизатор с внутренним охлаждением относится к химической и другим областям промышленности, где имеются процессы кристаллизации расплавленных продуктов, и решает задачу, заключающуюся в повышении единичной мощности кристаллизатора при сохранении его габаритов. Кристаллизатор состоит из полого барабана, нижней частью погруженного в корыто и снабженного ножом для снятия кристаллов. Барабан выполнен в виде двух коаксиальных цилиндров, в зазор между которыми подается охлаждающий агент. При этом жесткость всего барабана в целом обеспечивается внутренним цилиндром, толщина стенки которого больше, чем толщина стенки наружного цилиндра. Между внутренним и наружным цилиндрами смонтированы ребра жесткости, выполненные в виде одно- или многозаходной спирали, которые помимо обеспечения жесткости наружного цилиндра образуют один или несколько каналов для создания организованного потока охлаждающего агента. 2 ил.

Изобретение относится к химической и другим областям промышленности, где имеются процессы кристаллизации расплавленных продуктов.

Известен вращающийся кристаллизатор с внутренним охлаждением, состоящий из полого барабана, нижней частью погруженного в корыто и снабженного ножом для снятия кристаллов (Плановский А.Н. и др. Процессы и аппараты химической технологии, Москва, Химия, 1955, с.375).

К недостаткам данного устройства относится то, что жесткость барабана обеспечивается за счет сравнительно высокой толщины стенки, что определяет высокую металлоемкость, а так как часто из-за высокой температуры плава и большой коррозионной активности кристаллизуемого продукта приходится применять высоколегированные стали и сплавы, стоимость кристаллизатора резко возрастает. Снижает производительность кристаллизатора низкий коэффициент теплопередачи, который обуславливается как низким коэффициентом теплоотдачи от внутренней стенки барабана к охлаждающему агенту вследствие неудовлетворительной организации движения охлаждающего агента, так и высоким тепловым сопротивлением стенки барабана вследствие ее высокой толщины. Этот вывод подтверждается практическими данными, так при получении твердого каустика путем кристаллизации из расплава на вращающемся барабанном кристаллизаторе был проведен замер температуры наружной стенки барабана при работе в номинальном режиме. При этом выяснилось, что температура наружной стенки барабана и температура наружного слоя кристаллов практически одинакова как в зоне выхода барабана из корыта, где перепад температур между слоем кристаллов и охлаждающим агентом, так и в зоне перед ножом для съема кристаллов, где температурный перепад минимальный.

Наиболее близким к данному изобретению является вращающийся кристаллизатор с внутренним охлаждением, состоящий из полого барабана, выполненного в виде двух коаксиальных цилиндров, нижней частью погруженного в корыто и снабженного ножом для снятия кристаллов, причем в зазор между цилиндрами подается охлаждающий агент, а кольцевое пространство между наружным и внутренним цилиндрами разделено радиальными перегородками на изолированные сектора с патрубками для подвода и отвода охлаждающего агента (RU 2094074 С1, 27.10.1997).

К существенным недостаткам этого устройства следует отнести сложность его изготовления.

Техническим результатом, достигаемым при реализации данного изобретения, является повышение единичной мощности кристаллизатора при сохранении габаритов и, как следствие, резкое сокращение металлоемкости, особенно высоколегированной стали и сплавов, что снижает стоимость аппарата. Кроме того, сокращаются затраты при строительстве, т.к. удельная масса и габариты кристаллизатора в расчете на единицу мощности значительно меньше.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном вращающемся кристаллизаторе с внутренним охлаждением, состоящем из полого барабана, выполненного в виде двух коаксиальных цилиндров, в зазор между которыми подается охлаждающий агент, нижней частью погруженного в корыто и снабженного ножом для снятия кристаллов, согласно изобретению, жесткость всего барабана в целом обеспечивается внутренним цилиндром, толщина стенки которого больше, чем толщина стенки наружного цилиндра, а между внутренним и наружным цилиндрами смонтированы ребра жесткости, выполненные в виде одно- или многозаходной спирали, которые помимо обеспечения жесткости наружного цилиндра, образуют один или несколько каналов для создания организованного потока охлаждающего агента.

Конструкция кристаллизатора схематично представлена на чертежах, где на фиг.1 изображен продольный разрез кристаллизатора; на фиг.2 - сечение А-А на фиг. 1.

Кристаллизатор состоит из вращающегося полого барабана 1, нижней частью погруженного в корыто 2. Барабан 1 выполнен в виде двух коаксиальных цилиндров - наружного 3 и внутреннего 4. В зазоре между наружным 3 и внутренним 4 цилиндрами установлены ребра жесткости 5, выполненные в виде одно- или многозаходной спирали. Стенки цилиндров 3 и 4 разной толщины - у внутреннего цилиндра 4, обеспечивающего жесткость всего барабана 1 в целом, толщина стенки больше и стенка выполнена из углеродистой стали, у наружного цилиндра 3 толщина стенки минимальна и определяется только технологическими возможностями завода-изготовителя и стенка выполнена из материала соответствующей коррозионной стойкости. Через полую цапфу 6 в зазор между внутренним и наружным цилиндрами барабана 1 подается охлаждающий агент и проходит трубопровод 7 для вывода охлаждающего агента. В торце внутреннего цилиндра 4 имеются окна 8 для вывода охлаждающего агента из зазора между цилиндрами 3 и 4. Кристаллизатор снабжен ножом 9 для снятия кристаллов.

Кристаллизатор работает следующим образом. Расплав кристаллизуемого продукта подается в корыто 2 и кристаллизуется тонким слоем на наружной поверхности вращающегося барабана 1. Кристаллы снимаются с барабана 1 ножом 9. Охлаждающий агент через полую цапфу 6 подается в зазор между цилиндрами 3 и 4, где с высокой скоростью проходит по каналам, образованным ребрами жесткости 5 и через окна 8 в торце внутреннего цилиндра 4 поступает во внутреннюю полость цилиндра, откуда выводится по трубопроводу 7, проходящему через внутреннюю полость цапфы 6. За счет высокой скорости охлаждающего агента резко увеличивается коэффициент теплоотдачи от внутренней стенки наружного цилиндра 3 к охлаждающему агенту, а малая толщина стенки цилиндра резко снижает ее тепловое сопротивление. Оба этих фактора позволяют значительно увеличить коэффициент теплопередачи от кристаллизуемого продукта к охлаждающему агенту, тем самым увеличивается производительность кристаллизатора при тех же габаритах барабана 1. Кроме того, за счет снижения толщины стенки наружного цилиндра 3 и, соответственно, его массы, достигается значительная экономия дорогостоящей высоколегированной стали и снижение стоимости кристаллизатора в целом.

Формула изобретения

Вращающийся кристаллизатор с внутренним охлаждением, состоящий из полого барабана, выполненного в виде двух коаксиальных цилиндров, в зазор между которыми подается охлаждающий агент, нижней частью погруженного в корыто и снабженного ножом для снятия кристаллов, отличающийся тем, что жесткость всего барабана в целом обеспечивается внутренним цилиндром, толщина стенки которого больше, чем толщина стенки наружного цилиндра, а между внутренним и наружным цилиндрами смонтированы ребра жесткости, выполненные в виде одно- или многозаходной спирали, которые помимо обеспечения жесткости наружного цилиндра образуют один или несколько каналов для создания организованного потока охлаждающего агента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2