Кристаллизационное оборудование

Технологический процесс кристаллизации из растворов со­стоит из следующих стадий: кристаллизация; отделение образо­вавшихся- кристаллов; перекристаллизация; промывка и сушка кристаллов. Последние две стадии не являются обязательными и назначаются в соответствии с требованиями к конечному про­дукту.

Первая из стадий осуществляется в аппаратах специальных кон­струкций — кристаллизаторах.

Различие требований к целевому продукту и условий осуще­ствления процесса обусловило многообразие конструкций крис­таллизаторов.

По способу работы они делятся на аппараты периодического и непрерывного действия.

Аппараты периодического действия используют обычно в кри­сталлизационных установках небольшой производительности. Они достаточно экономичны, просты по конструкции и обеспечивают требуемое качество продукта. Недостатком является относительно большая доля вспомогательных операций (загрузки, разгрузки и т.д.).

Кристаллизаторы непрерывного действия применяют в усло­виях обеспечения высокой производительности.

По способу создания пересыщения все кристаллизаторы мож­но разделить на выпарные, охладительные, испарительные, хи­мические и др.

Выпарные кристаллизаторы, используемые для проведения изо­термической кристаллизации с удалением части растворителя в виде пара, чаще всего представляют выпарные аппараты (см. гл. 7) с внутренней циркуляционной трубой, подвесной греющей ка­мерой, выносной греющей камерой итфугие, как при естествен­ной, так и вынужденной циркуляции раствора. Однако при крис­таллизации возникают специфические условия — наличие твер­дой фазы в растворе, возможность отложения кристаллов на стенках аппарата и греющих трубках, необходимость регулирования раз­мера кристаллов в продукте. Все это требует ряда изменений в конструкции обычных выпарных аппаратов.

На рис. 15.2 изображен выпарной аппарат — кристаллизатор 1 с подвесной нагревательной камерой 2 и двумя работающими по­очередно нугч-фильтрами 3 для отделения кристаллов.

Выпарной аппарат — кристаллизатор 1 с вынесенной нагрева­тельной камерой 2 и сборником кристаллов 3 показан на рис. 15.3.

Рисунок 15.2. Схема выпарного аппарата – кристаллизатора с подвесной греющей камерой и нутч-фильтрами: 1 – кристаллизатор; 2 – нагревательная камера; 3 – нутч-фильтр

Рисунок 15.3. Схема выпарного аппарата – кристаллизатора с вынесенной греющей камерой: 1 – кристаллизатор; 2 – нагревательная камера; 3 – сборник кристаллов

Рисунок 15.4. Схема кристаллизатора емкостного типа со змеевиком и лопастной мешалкой: 1 – кристаллизатор; 2 – лопастная мешалка; 3 - змеевик

Рисунок 15.5. Схема барабанного кристаллизатора:

1 – барабанный кристаллизатор; 2 – водяная рубашка; 3 - ролик

Охладительные кристаллизаторы применяют для изогидрической кристаллизации растворов веществ с прямой растворимос­тью.

В малотоннажных производствах применяют кристаллизаторы, оборудованные перемешивающими устройствами, теплообменными рубашками или змеевиками. На рис. 15.4 показан кристаллиза­тор / емкостного типа со змеевиком 3, расположенным внутри аппарата, и лопастной мешалкой 2.

Для непрерывной кристаллизации применяют барабанный кри­сталлизатор / (рис. 15.5), представляющий собой цилиндричес­кий сосуд с водяной рубашкой 2> установленный на роликах 3 под небольшим углом к горизонту. Недостатком этих аппаратов является значительная кристаллизация внутренней поверхности аппарата, поэтому для разрушения кристаллов на стенке в бара­бан могут помещать специальные насадки (цепи и штанги).

Испарительные кристаллизаторы можно разделить на кристал­лизаторы с воздушным охлаждением и вакуум-кристаллизаторы.

В аппаратах первой группы охлаждение раствора производится путем непосредственного соприкосновения его с воздухом. Вслед­ствие этого одновременно с охлаждением происходит испарение части растворителя.

В вакуум-кристаллизаторах создается пониженное давление с помощью вакуум-насоса, что способствует испарению части ра­створителя с одновременным охлаждением раствора.

Аппараты этого типа нашли широкое распространение в про­мышленности благодаря высокой производительности, герметич­ности, простоте изготовления и обслуживания, надежности в ра­боте.

Химические кристаллизаторы используются для проведения в одном аппарате химической реакции и кристаллизации образую­щейся при этом твердой фазы.

Контрольные вопросы

1. В чем заключаются назначение и основные принципы процесса кри­сталлизации?

2. Какие технические способы процесса кристаллизации используют в промышленности?

3. Какие типы аппаратов используются для осуществления процесса кристаллизации?

* ПАВ — поверхностно-активные вещества, способные концентрироваться на поверхности раздела фаз, что приводит к снижению межфазового поверхност­ного натяжения.

* Нутч-фильтр — фильтр периодического действия, состоящий из неболь­шой камеры с перфорированным днищем, покрытым фильтровальной тканью, работает под вакуумом, используется в малотоннажных производствах.