АППАРАТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КРИСТАЛЛОВ ВЕЩЕСТВ ИЗ РАСТВОРОВ
APPARATUS FOR EXTRACTING CRYSTALS FROM SOLUTIONS

Изобретение относится к конструкциям выпарных кристаллизаторов для получения из растворов кристаллов веществ в виде порошка.
Известен аппарат для получения кристаллов особо чистых веществ [А.с. №434952, B27d 9/02. Опубл. 05.07.74. Бюл.№25]. Аппарат имеет термостатированную емкость с днищем в виде конуса, переходящего в отверстие для выгрузки. В крышке смонтировано устройство для выгрузки продукта, которое состоит из стержня с запорным конусом, скребка с хвостовиком, направляющей втулки, гайки, фиксатора и ручки. Форма скребка с хвостовиком соответствует форме днища аппарата и отверстия для выгрузки. При упаривании раствора скребок поднят в крайнее верхнее положение, герметично закрывая ввод в реактор, и на нем не происходит осаждения кристаллов. После упаривания раствора, с помощью скребка, совершая возвратно-поступательное и вращательное движение, кристаллы продукта снимаются со стенок аппарата и выгружаются через отверстие в днище.
Недостатками аппарата являются периодичность ведения процесса выпаривания и небольшая поверхность выпаривания по отношению к рабочему объему аппарата.
Известна вращающаяся печь [А.с. №478169, F27b 7/00, F28b 3/18. Опубл. 25.07.75. Бюл. №27], принятая за прототип. Аппарат имеет футерованный изнутри вращающийся барабан с бандажами и приводной шестерней, имеющий внутренние карманы. Барабан жестко связан с корпусом соосно установленной муфельной печи, снабженной перфорированной спиралевидной вставкой. Муфельная печь с одной стороны состыкована с камерой для выгрузки материала, имеющей переточные каналы. С противоположной стороны печи расположена камера вывода дымовых газов и камера для удаления технологических газов, снабженная каналом и загрузочным устройством.
Недостатком этой печи является низкая эффективность работы в результате того, что не вся обогреваемая цилиндрическая поверхность муфельной печи контактирует с обрабатываемым продуктом.
Техническим результатом изобретения является увеличение эффективности ведения выпаривания раствора за счет создания интенсивного циркуляционного потока промежуточного теплоносителя, что позволит организовать развитую поверхность для упаривания раствора при непрерывной очистке этой поверхности и других нагретых поверхностей аппарата от образующихся кристаллов.
Для решения этой задачи предлагается аппарат для получения кристаллов веществ из растворов, содержащий твердый промежуточный теплоноситель, обогреваемый вращающийся корпус, снабженный внутри перфорированной спиралевидной насадкой, причем корпус установлен вертикально, коаксиально корпусу установлена вращающаяся обогреваемая вставка с наружной перфорированной спиралевидной насадкой, а промежуточный теплоноситель расположен в пространстве между корпусом и вставкой.
На фиг.1 показано продольное сечение кристаллизатора.
Кристаллизатор содержит корпус 1 (в данном случае конический), снабженный внутри перфорированной спиралевидной насадкой 2, вращающийся от привода 3 и обогреваемый нагревателем 4. Внизу корпуса установлен выгрузочный патрубок 5. Коаксиально корпусу установлена вставка 6 (в данном случае коническая) с наружной перфорированной спиралевидной насадкой 7, вращающаяся от привода 8 и обогреваемая нагревателем 9. Привод 8 установлен на крышке 10. Вставка 6 опирается на подшипник 11, установленный на кронштейны 12. Пространство между корпусом 1 и вставкой 6 заполнено промежуточным теплоносителем 13, состоящим из отдельных элементов, например металлических шариков или цилиндров, у которых высота равна диаметру. Между спиралевидной насадкой 7 и корпусом 1 имеется зазор 14, определяемый размерами элементов промежуточного теплоносителя 13, которые не должны проходить в зазор. Выпариваемый раствор подается в кристаллизатор через оросительные устройства 15 типа дренчера. Аппарат работает следующим образом. Кристаллизатор вместе с промежуточным теплоносителем 13 прогревается нагревателями 4 и 9 до температуры выпаривания раствора. Включаются приводы 3 и 8. Посредством спиралевидных насадок 2 и 7 промежуточный теплоноситель приводится в движение по циркуляционному контуру (показан на фиг.1 пунктирной линией со стрелками): элементы теплоносителя, контактирующие со спиралевидными насадками 2 и 7, поднимаются вверх, а остальные элементы опускаются вниз под действием силы тяжести. При этом элементы теплоносителя интенсивно взаимодействуют друг с другом поверхностями в потоках, противоположных по направлению, с нагретыми поверхностями корпуса 1 и вставки 6 и со спиралевидными насадками 2 и 7. Через оросительные устройства 15 исходный раствор подается на промежуточный теплоноситель 13. За счет распыления раствора и развитой нагретой поверхности теплоносителя происходит быстрое упаривание раствора, а целевой продукт в виде кристаллов осаждается на поверхности элементов теплоносителя 13, на разогретых поверхностях корпуса 1 и вставки 6 и на спиралевидных насадках 2 и 7. В результате интенсивной циркуляции элементов промежуточного теплоносителя 13 происходит снятие кристаллов готового продукта со всех нагретых поверхностей аппарата, и он в виде мелкодисперсного порошка через зазор 14 и патрубок 5 выгружается из аппарата за счет силы тяжести. Перфорация спиралевидных насадок 2 и 7 дополнительно способствует выгрузке порошка.
Создание интенсивного циркуляционного потока промежуточного теплоносителя позволяет организовать развитую поверхность для упаривания раствора при непрерывной очистке этой поверхности и других нагретых поверхностей аппарата от образующихся кристаллов. Конструкция кристаллизатора позволяет вести процесс при пониженном давлении, тем самым, снижая температуру упаривания и уменьшая энергозатраты. Кристаллизатор работает в непрерывном режиме.