Барабанные кристаллизаторы

Эти кристаллизаторы имеют воздушное или водяное охлаждение.

Кристаллизаторы с воздушным охлаждением(рис.4). Основная часть аппарата – слегка наклонная вращающаяся от привода труба 1, заключённая в кожух 2. Раствор поступает с верхнего конца трубы, а кристаллы выгружаются из её нижнего конца.

Рис. 4. Барабанный кристаллизатор с воздушным охлаждением:

1 – труба аппарата; 2 – термоизоляционный кожух; 3 – вентилятор; 4 – труба для обогрева.

Воздух, подаваемый вентилятором 3, движется над раствором противотоком к направлению движения раствора. При вращении трубы раствор смачивает стенки аппарата, что увеличивает поверхность испарения. При воздушном охлаждении тепло от раствора отнимается довольно медленно и кристаллы получаются более крупными, чем при водяном охлаждении, но при этом снижается производительность аппарата. Для предотвращения образования кристаллов на стенках барабана его покрывают снаружи тепловой изоляцией или помещают в обогреваемый кожух (трубы для обогрева 4). Средний расход воздуха составляет приблизительно 20 м³ на 1 кг кристаллов.

Кристаллизаторы с водяным охлаждением. По своей конструкции эти аппараты аналогичны барабанным кристаллизаторам с воздушным охлаждением. Раствор охлаждают через рубашку водой значительно быстрее, чем воздухом. Расход воды составляет 3— 5 м²на 1 м³охлаждаемого раствора.

Вальцовые кристаллизаторы

Аппарат представляет собой горизонтальный вращающийся охлаждаемый изнутри металлический барабан 1 (рис.5). Он частично погружен в корыто 2 с кристаллизуемым раствором. Во избежание преждевременной кристаллизации корыто обогревается. Через полые валы 3, которые вращаются вместе с барабаном, внутрь последнего поступает и удаляется с противоположного конца охлаждающая вода, иногда холодильные рассолы. Валы соединены с неподвижными трубопроводами при помощи сальниковых уплотнений. За один оборот барабана и его поверхности образуется плотный тонкий слой кристаллов, которые снимаются с барабана ножом 4.

Рис. 5. Вальцовый кристаллизатор:

1 – барабан; 2 – корыто; 3 – полые валы; 4 – нож для съема кристаллов.

Вальцовые кристаллизаторы применяют главным образом для кристаллизации из расплавов или растворов, содержащих небольшие количества маточного раствора.

Помимо свойств кристаллизуемого материала и скорости охлаждения производительность вальцовых кристаллизаторов зависит от времени прохождения барабана через раствор, что, в свою очередь, определяется скоростью вращения и степенью погружения барабана. Скорость вращения барабана колеблется от 0,1 до 1 м/сек.

В вальцовых кристаллизаторах продукт из-за быстрого охлаждения получается мелкокристаллическим. Кроме того, кристаллы, образующиеся из расплавов, содержат все примеси, находящиеся в исходном расплаве. Это ограничивает область применения вальцовых кристаллизаторов.

Вакуум-кристаллизаторы

Эти кристаллизаторы не имеют охлаждающих устройств. Поэтому их можно изготовлять из коррозионностойких материалов с низкой теплопроводностью (например, из керамики, кислотоупорного чугуна и др.).

Однокорпусные вакуум-кристаллизаторы обычно представляют собой вертикальные аппараты цилиндрической формы с рамкой или якорной мешалкой. Перемешивание раствора препятствует отложению кристаллов на стенках аппарата и ускоряет снижение концентрации раствора. Отсасывание и конденсация паров растворителя осуществляются с помощью конденсатора или пароструйного насоса, присоединенного к верхней части аппарата.

Значительно более экономичны многоступенчатые вакуум-выпарные аппараты, состоящие обычно из 3—4 ступеней. Наибольшее разрежение поддерживают в последней ступени. Вследствие меньшего разрежения в остальных ступенях в них снижаются скорости испарения растворителя и роста кристаллов; вместе с тем увеличиваются размеры кристаллов.

Рис. 6 . Многоступенчатая вакуум-кристаллизационная установка (рис. 6):

1 – коруса-испарители; 2 – поверхностные конденсаторы; 3 – пароструйные насосы; 4 – конденсатор барометрический.

На рис.6 показана схема многокорпусной вакуум-кристаллизационной установки, в которой раствор из каждого нижерасположенного корпуса под действием разрежения засасывается в вышерасположенный корпус. Каждый корпус имеет поверхностный конденсатор и пароструйный насос. Разрежение в последнем корпусе создается с помощью барометрического конденсатора, а неконденсируемые газы удаляются посредством эжектора. Поверхностные конденсаторы охлаждаются вместо воды исходным раствором; одновременно они служат подогревателями исходного раствора. Выгрузку суспензии производят из последнего корпуса.

Вакуум-кристаллизаторы имеют большую производительность и широко используются в крупнотоннажных производствах. Современные промышленные вакуум-кристаллизаторы оборудуют системами автоматического регулирования (САР) конденсационных установок.

При вакуум-кристаллизации обычно образуются мелкие кристаллы (со средним размером не более 0,1—0,15 мм). Применение вакуум-кристаллизаторов с принудительной циркуляцией и проведение процесса в псевдоожиженном слое позволяет получать более крупные кристаллы.