3 Розробити схему автоматизації процесу вакуум-кристалізації.

2. Основні принципи управління процесом кристалізації розглянемо на прикладі кристалізатора з виносним холодильником (рис. 3). Показником ефективності процесу служить розмір отриманих кристалів. Для забезпечення сипучості і не злипання кристалічних речовин необхідно отримувати кристали однакового розміру, що і є метою управління. Розмір кристалів, з одного боку, визначається умовами, при яких проводиться процес (температурою в апараті, інтенсивністю охолоджування і перемішування розчину), а з іншої - властивостями розчину, що поступає на кристалізацію (ступенем насичення твердою фазою, тобто початковою концентрацією, а також температурою, вмістом домішок і т д.).

Постійність температури в кристалізаторі можна забезпечити, змінюючи витрати холодного носія. Інтенсивність охолоджування розчину при постійній температурі в апараті визначається швидкістю проходження розчину через апарат. Для підтримки її на постійному значенні стабілізують витрати розчину. Інтенсивність перемішування розчину в кристалізаторі при використанні насоса з постійною характеристикою можна вважати постійною. Концентрація твердої фази в початковому розчині, його температура і наявність домішок є початковими параметрами процесу, що визначаються попереднім технологічним процесом. Їх зміни приводитимуть до порушення технологічного режиму кристалізації.

Рисунок 3 - Схема автоматизації процесу кристалізації:

1 - холодильник; 2 - кристалізатор; 3 - насос суспензії; 4 - циркуляційний насос.

Для підтримки матеріального балансу кристалізатора слід стабілізувати рівень в апараті. Регулюючою дією при цьому може бути зміна витрат суспензії. Маточний розчин виводиться з апаратів переливом, тому його витрата не регулюється. Стабілізація всіх цих параметрів забезпечує, як правило, задані розміри кристалів.

Контролювати слід витрати розчину, що поступає, маткового розчину, суспензії і холодного агента, їх температуру, рівень і температуру в кристалізаторі. Контролюються і сигналізуються, крім того, параметри насосів розчину і суспензії.

Розв’язок типових задач

Регулювання концентрації кристалів в суспензії. В окремих випадках параметром, що характеризує процес кристалізації, є концентрація кристалів в суспензії. Тоді потрібно керувати процесом таким чином, щоб концентрація кристалів була постійною, максимально можливою для даних умов. Концентрація кристалів в суспензії в деякій мірі характеризує і їх розміри; наприклад, чим більше концентрація, тим інтенсивніше процес кристалізації і тим більше розмір кристалів. На практиці концентрацію кристалів визначають за щільністю суспензії. Регулюючі дії необхідно вносити шляхом зміни витрати вихідної суміші; всі інші вузли регулювання залишаються тими ж, що й при типовому рішенні.

Регулювання кристалізатора випарного типу. Кристалізацію за рахунок випаровування частини розчинника проводять в апаратах випарного типу, тому регулювання процесів у таких апаратах аналогічно регулювання процесу випарювання. На рис. 4 показана схема регулювання випарника-кристалізатора з природною циркуляцією, яка знайшла застосування при кристалізації сульфату кальцію з фосфорної кислоти. Особливістю схеми є регулювання перепаду рівнів у верхній і нижній камерах випарного апарату.

Рисунок 4 - Схема регулювання одноступінчатого випарного кристалізатора:

1 - верхня» камера; 2-нижня камера; 3 - кип’ятильник.