Способ выделения кристаллов солей и устройство для его осуществления

ИЯ КРИСТАЛЛОВ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕпособам и сталлов от ребителю и ической и ния крих к потно вхим ееееЪ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ(71) Одесский институт низктехники и энергетики(54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕ СОЛЕЙ И УСТРОЙСТВ СТВЛЕНИЯ(57) Изобретение отно устройству для отделе жидких сред и подачу может быть использов 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 в 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 11 соответственно, которые снабжены патрубками с вентилями 12 и 13. Камера, образуемая конической частью корпуса 1, запирается запорным конусом 14, прижимаемым к торцу корпуса 1 пружиной 15. В отжатом положении между торцом корпуса 1 и онусом 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 противоположной5 10 15 20 30 45 50 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 В 114).Суспензию из вымораживающего опреснителя, состоящую из рассола ИаС насыщенной концентрации, жидкого фреона В 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 ( р, -1600 - 2000 кг/м; рж,ав 1350 кг/м; рр - 1200 кг/м; рп =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 чрезмерной 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 это 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 сухо- парник 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 йаС2 Н 20 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 выдавливаемого через перфорированную поверхность 17 жидкого агента не препятствует Оседанию кристаллОв соли, подаваемых в составе суспензии через патрубак с венти-.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 лем 20, В области фильтрующей решетки 8 кристаллы уплотняются дальнейшим прес- сованием. 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 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 сепаратораП р и м е р. Рассмотрен случай кристаллогидратного опреснения, осуществляющего цикл с использованием в качестве гидратообразующего агента фреон Я 12, соответственно; параметры приведены из теплового расчета кристаллогидратного опреснителя.Суспензия из кристаллогидратного опреснителя, состоящая из рассола КаС насыщенной концентрации, жидкого агента, кристаллов гидратов соли МаС 2 Н 20 и небольшого количества кристаллов растворителя в виде гидратов газа под давлением550 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 рр1200 кг/м; жидкий агент /ж,а 1350-1400 кг/м; гидраты газа р-= 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 10кг с/м;,иж.а = (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 отдел ьн ы ми 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 МаС 2 Н 20 - 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 оставитель И. Рогачеваехред М.Моргентал Корректор Редактор Е. Коп вкун каз 1221 ВНИИПИ Гос Ти вен ног 113035Подписноемитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССРсква, Ж, Раушская наб.; 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что нагрев разделяемой суспензии проводят до температуры на 2-4 выше температуры существования кристаллов5 растворителя.3. Устройство для выделения кристаллов солей из суспенэии, содержащее цилиндроконический корпус, фильтрующиерешетки с карманами, и размещенные в нем10. вал со шнеком с узлом вывода кристаллов сзапорным конусом и отстойником с патрубками ввода суспензии и вывода рассола ижидкого агента, о т л и ч а ю ще е с ятем,что, с целью повышения надежности зксплу 15 атации путем исключения заноса в шнеккристаллов растворителя, верхняя часть отстойника снабжена сухопарником, вал шнека в отстойнике выполнен полым,перфорированным и снабжен патрубком с20 вентилем для подачи газообразного агента,а патрубок ввода суспензии расположен напротив патрубков вывода рассола и жидкогоагента,