Способ выделения кристаллов солей и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к способам и устройству для отделения кристаллов от жидких сред и подачу их к потребителю и может быть использовано в химической и смежной с ней отраслях народного хозяйства . Цель изобретения - повышение надежности за счет исключения заноса при прессовании кристаллов растворителя. Для разложения кристаллов растворителя и исключения их попадания в зону прессования разделяемую суспензию нагревают выше температуры существования кристаллов растворителя, подавая ее на разделение в зону жидкого агента, а в нижнюю зону разделения подают газообразный агент. Устройство для осуществления способа включает отстойник со шнеком, верхняя часть отстойника снабжена сухопарником, а вал шнека в отстойнике выполнен полым, перфорированным и снабжен патрубком. 2 с., 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ =СКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (II) (51)5 В 01 0 9/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4752450/26 (22) 23,10.89 (46) 15.04.92. Бюл. ¹ 14 (71) Одесский институт низкотемпературной техники и энергетики

{72) Э. А. Бакум (53) 663.635{088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1378887, кл. В 01 09/02, 1987. (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ КРИСТАЛЛОВ

СОЛЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к способам и устройству для отделения кристаллов от жидких сред и подачу их к потребителю и может быть использовано в химической и

Изобретение относится к способу и устройству для отделения от жидких сред и вывода кристаллов солей и может быть использовано в химической и смежной с ней отраслях народного хозяйства, Цель изобретения — повышение надежности за счет исключения заноса на прессование кристаллов растворителя, На фиг. 1 изображено устройство для выделения кристаллов, общий вид; на фиг.

2 — разрез А-А на фиг, 1, Способ реализуют с помощью устройства.для выделения кристаллов из суспенэии, включающего цилиндроконический корпус

1, отстойник 2 с полуцилиндрическим дном

3 и сухопарником 4. Внутри корпуса 1 на валу 5, вращаемом электроприводом 6, насажен шнек 7, диаметр которого с эксплуатационным зазором соответствует. внутреннему диаметру цилиндрической часмежной с ней отраслях народного хозяйства. Цель изобретения — повышение надежности за счет исключения заноса при прессовании кристаллов растворителя. Для разложения кристаллов растворителя и исключения их попадания в зону прессования разделяемую суспензию нагревают выше температуры существования кристаллов растворителя, подавая ее на разделение в зону жидкого агента, а в нижнюю зону разделения подают газообразный агент. Устройство для осуществления способа включает отстойник со шнеком, верхняя часть отстойника снабжена сухопарником, а вал шнека s отстойнике выполнен полым, перфорированным и снабжен патрубком. 2 с., 1 з. и, ф-лы, 2 ил.

\ сти. корпуса 1 и диаметру полуцилиндрического дна 3. Снаружи цилиндроконического корпуса 1 расположены фильтрующие решетки 8 и 9 с карманами 10 и 1-1 соответст- 4 венно, которые снабжены патрубками с Я вентилями 12 и 13. Камера, образуемая ко- (Л нической частью корпуса 1, запирается за- ) порным конусом 14, прижимаемым к торцу р корпуса 1 пружиной 15. В отжатом положении между торцом корпуса 1 и конусом 14 образуется кольцевая щель 16, которая служит для вывода сухих солей в атмосферу.

Цилиндрическая часть корпуса 1 введена в отстойник 2 на глубину, равную диаметру шнека. Эта часть корпуса 1 перфорирована на верхней полуцилиндрической поверхности 17 отверстиями диаметром порядка 1-2 мм. Торцовая стенка 18 отстойника 2 со стороны вывода сухих солей выше уровня кармана 10 смещена к противоположной

1725945

30

55 торцовой стенке 19 отстойника 2 на расстояние, равное длине поверхности 17. т. е, отстойник 2 выше поверхности 17 укорочен до уровня кармана 10 на длину, равную глубине, на которую введена цилиндрическая часть корпуса в отстойник. В среднюю часть торцовой стенки 18 введен патрубок с вентилем 20, против патрубка установлен успокоитель 21. На торцовой стенке 19 установлены патрубки с вентилями 22 и 23, причем внутри патрубков установлены фильтры 24 и 25 соответственно. Патрубки с вентилями 22 и 23 установлены по высоте: один выше уровня ввода патрубка с вентилем 20, а другой ниже его. Сухопарник 4 снабжен патрубком с вентилем. 26. В нижней части торцовой стенки 19 установлена опора 27 вала 5, который имеет внутри канал 28, а на наружной поверхности перфорацию на длину, равную длине отстойника от торцовой стенки 19 до торцовой стенки

18. Канал 28 соединен с патрубком, имеющим вентиль 29.

Сепаратор работает следующим образом (для примера рассмотрен случай вывода кристаллов солей после опреснителя, работающего по кристаллизационному вымораживающему циклу с использованием в качестве агента фреон R 114).

Суспенэию из вымораживающего опреснителя, состоящую из рассола NaCI насыщенной концентрации, жидкого фреона R

114, кристаллов гидратов соли и небольшого количества кристаллов растворителя в виде льда, при температуре - 251 К и давлении - 200 кПа подают через патрубок с вентилем 20 в среднюю часть отстойника 2 и ввиду разности плотностей (p 1600—

2000 кг/м; p®.> I350 кг/ ; pp - 1200 кг/м;,оп =917 кг/м разделяют (вниз движутся кристаллы соли и агент, а вверх— кристаллы льда и рассол). Энергия струи суспензии, подаваемой через патрубок с вентилем 20, гасится успокоителем 21, что устраняет условия черезмерной турбулизации жидкостей в зоне разделения. Уровень раздела жидких фаз поддерживают выше ввода патрубка с вентилем 20, подавая суспензию в жидкий агент, что обеспечивает благоприятные условия для разделения твердых фаз, так как вязкость жидкого агента значительно ниже вязкости рассола, а зто облегчает проведение процесса разделения, Вместе с кристаллами соли вниз может попадать и небольшое количество кристаллов льда, а вместе с кристаллами льда в верхнюю часть, в зону рассола — отдельные кристалики соли ввиду взаимного захвата друг друга, В отстойник через патрубок с вентилем 29, канал 28 и перфорацию вала шнека подают газообразный агент, полученный после сжатия паров агента, образованных при отводе теплоты образованйя твердой фазы в зоне кристаллизации, который отдельными пузырьками через перфорацию вала поступает в отстойник, где конденсируется, производя нагрев компонентов в отстойнике до температуры, превышающей температуру существования кристаллов льда (для данного примера до

275 — 277 К). При нагреве компонентов в отстойнике вязкость раствора уменьшается, что облегчает отделение кристаллов соли.

Этому же способствует и движение небольшого количества несконденсировавшегося газообразного агента, пронизывающего жидкость в виде отдельных пузырей, разрушающих конгломераты зависающей твердой фазы в объеме рассола. Часть несконденсировавшегося газообразного агента выводится из сепаратора через сухопарник 4 и патрубок с вентилем 26 и направляется в конденсатор опреснительной установки (не показан). Соответствующим открытием вентиля 26 поддерживают заданное давление и уровень раздела жидких и газообразной фаз в сепараторе, В результате нагрева компонентов в отстойнике кристаллы льда тают, а гидраты соли NaCI

2Н20 разлагаются на кристаллы соли и воду. Кристаллизационная вода разбавляет раствор, Раствор и жидкий агент выводят из сепаратора через патрубки с вентилями 22 и 23, при этом фильтры 24 и 25 задерживают твердую фазу, неуспевшие разложиться кристаллы льда и соли, и рециркулируют в зону кристаллизации твердой фазы опреснительной установки (не показана). Соответствующим открытием вентилей 22 и 23 поддерживают заданный уровень раздела раствора и жидкого агента (этот уровень ус; танавливают выше уровня ввода патрубка с вентилем 20). Кристаллы соли, отделенные от рассола, с жидким агентом перемещаются шнеком 7 (обороты шнека малые, 8 — 10 об/мин, не препятствующие осаждению кристаллов соли) в цилиндрическую часть корпуса 1. Здесь кристаллы уплотняются, а первая и основная часть жидкого агента при этом выдавливаются через перфорацию поверхности 17 в отстойник 2. Так как отстойник 2 выше поверхности 17 укорочен до уровня кармана 10 на длину, равную глубине, на которую введена цилиндрическая часть корпуса в отстойник, то поток выдав-. ливаемого через перфорированную поверхность 17 жидкого агента не препятствует оседанию кристаллов соли, подаваемых в составе суспензии через патрубак с венти-.

1725945

20

55 лем 20, В области фильтрующей решетки 8 кристаллы уплотняются дальнейшим прессованием. При этом жидкий агент выдавливается через фильтрующую решетку 8 в карман 10 и выводится через патрубок с вентилем 12. При поступлении кристаллов в зону действия фильтрующей решетки 9 кристаллы соли уже спрессованы до 3 — 4 МПа так, что объем межкристаллических пустот составляет 5-10 Д от объема твердой фазы, в результате чего из кристаллов уже отжата основная масса жидкого агента. Удаление остаточного агента производят через фильтрующую решетку 9 дегазацией при давлении порядка 10 кПа с помощью компрессора или вакуум-Насоса. Отвод га зообразного агента производят через патрубок с вентилем 13. При дальнейшем движении кристаллов соли к выходу происходит последующее постепенное уплотнение спрессованной солевой массы между конической частью корпуса 1, валом 5 и запорным конусом 14, создающее газовый затвор, препятствующий попаданию воздуха в сепаратор. Солевая масса выходит из сепаратора в виде плотного спрессованного слоя через щелевой зазор между торцом корпуса 1 и запорным конусом 14, Необходимая степень прессования кристаллов обеспечивается регулировкой пружин 15.

Эти же пружины обеспечивают герметичный прижим запорного конуса 14 к торцу корпуса перед началом работы сепаратора..

Пример. Рассмотрен случай кристаллогидратного опреснения, осуществляющего цикл с использованием в качестве гидратообразующего агента фреон R 12, соответственно; параметры приведены из теплового расчета кристаллогидратного опреснителя.

Суспензия из кристаллогидратного опреснителя, состоящая из рассола NaCI насыщенной концентрации, жидкого агента, кристаллов гидратов соли NaCI . 2HzQ и небольшого количества кристаллов растворителя в виде гидратов газа под давлением

550 кПа и при температуре - 260 К подают в зону разделения, которая ввиду разности плотностей компонентов суспензии разделяется на зоны жидкого агента и рассола (вниз движутся кристаллы соли и жидкий агент, а вверх — кристаллы растворителя (гидраты газа) и рассол. Плотности этих фаз следующие: соль р = 1600-2000 кг/м; рассол рр --- 1200 кг/ ; жидкий агент рж-1350-1400 кг/м; гидраты газа рг=

1070 кг/м .

Исходную суспензию подают в зону жидкого агента, зоны разделения, что обеспечивает благоприятные условия для разделения твердых фаз, так как вязкость жидкого агента значительно ниже вязкости рассола при одной и той же температуре (при температуре 260 К,ир = 5,2 10 кг с/м ;,иж.s — — (0,3-0,4)10 кг с/м ), а это облегчает условия проведения процесса разделения. Вместе с кристаллами соли вниз может попадать и небольшое количество гидратов газа, а вместе с гидратами газа в верхнюю часть в зону рассола — отдел ьн ые кристаллики соли. ввиду и рилипания к дендритной структуре гидратов газа кристаллов солей или к дефектам кристаллов гидратов соли гидратов газа.

Зону разделения нагревают путем подачи в ее нижнюю часть газообразного агента, полученного после сжатия паров агента, полученных при отводе теплоты образования твердой фазы в зоне кристаллизации, где проводили образование исходной суспензии. Газообразный агент отдельными пузырьками поступает в зону разделения, где конденсируется, производя нагрев компонентов в зоне разделения до температуры, превышающей температуру существования кристаллов растворителя.

Это превышение целесообразно поддерживать на уровне 2 — 4 град., что для данного примера составляет 287 — 289 К. При нагреве компонентов в зоне разделения вязкость раствора уменьшается, что облегчает отделение кристаллов соли. Этому же способствует и движение небольшого количества несконденсировавшегося газообразного агента, пронизывающего, жидкость в виде отдельных пузырей, разрушающих конгломераты зависающей твердой фазы в объеме рассола. Часть несканденсировавшегося газообразного агента выводится из зоны разделения и направляется на конденсацию, после чего жидкий агент направляют в зону образования исходной суспензии. В результате нагрева компОнентов в зоне разделения кристаллы растворителя разрушаются с образованием жидких воды и гидратообразующего агента, а гидраты соли

NaCI 2Н20 — на кристаллы соли и воду.

Кристаллизационная вода разбавляет раствор, который вместе с жидким агентом выводят из зоны разделения на рециркуляцию в зону кристаллизации;

Кристаллы соли, отделенные от рассола, с жидким агентом подают в зону прессования, где отжимают жидкий агент от кристаллов соли, после чего последние дегазируют и выводят потребителю, а агент рециркулируют в зону кристаллизации.

1725945

Формула изобретения

А-А

29.

Составитель И. Рогачева

Техред М.Моргентал Корректор С. Шевкун

Редактор Е. Копча

Заказ 1221 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

1. Способ выделения кристаллов солей из суспензии, состоящей из кристаллов солей и растворителя в виде льда или газовых гидратов, рассола и жидкого агента, полученной в кристаллогидратном или вымораживающем опреснителе, подачей ее на разделение с образованием зон жидкого агента и рассола, с выводом их на рециркуляцию, и зоны кристаллов солей, которые подают на прессование с последующей дегазацией спрессованной массы и вывода ее, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности эксплуатации путем исключения заноса на прессованиекристаллов растворителя, суспензию подают при разделении в зону жидкого агента, а для нагрева разделяемой суспенэии до температуры, превышающей температуру существования кристаллов растворителя, в нижнюю часть зоны и при разделении подают газообразный агент.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что нагрев разделяемой суспензии проводят до температуры на 2-4 выше температуры существования кристаллов

5 растворителя.

3. Устройство для выделения кристаллов солей из суспенэии, содержащее цилиндроконический корпус, фильтрующие решетки с карманами, и размещенные в нем

10. вал со шнеком с узлом вывода кристаллов с запорным конусом и отстойником с патрубками ввода суспензии и вывода рассола и жидкого агента, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности зксплу15 атации путем исключения заноса в шнек кристаллов растворителя, верхняя часть отстойника снабжена сухопарником, вал шнека в отстойнике выполнен полым, перфорированным и снабжен патрубком с

20 вентилем для подачи газообразного агента, а патрубок ввода суспензии расположен напротив патрубков вывода рассола и жидкого агента.