CZ32530U1 - Crystallization evaporator - Google Patents

Description

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká krystalizační odparky, která je využitelná pro přímou výrobu krystalu oddělováním látky rozpuštěné v kapalině od kapaliny. Oddělování rozpuštěné látky se děje procesem odpařování kapaliny do meze, kdy dochází ke kontinuální tvorbě krystalu z látky rozpuštěné v kapalině, k separování krystalů a jejich odvodu z odparky.The invention relates to a crystallization evaporator which is useful for the direct production of a crystal by separating a substance dissolved in a liquid from a liquid. Separation of the solute is effected by the process of evaporation of the liquid to the limit, where the crystal is continuously formed from the substance dissolved in the liquid, the crystals are separated and their removal from the evaporator.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V současné době se používají při odpařování, to je při oddělování páry od vroucí kapaliny, dva typy odparek různých konstrukcí. Jeden typ představují tak zvané odparky zahušťovací, to jsou odparky, u kterých dochází při odpařování pouze ke zvýšení koncentrace pevné fáze, která je rozpuštěná ve vroucí kapalině. Druhý typ představují odparky krystalizační. Jsou to odparky, kde dochází k odpařování takového množství kapaliny, při němž koncentrace pevné fáze rozpuštěné v kapalině dosáhne meze nasycení a při pokračujícím dalším odpařování dochází k separování této pevné fáze ve formě krystalů, které jsou odváděny z odparky. Konstrukčně bývají krystalizační odparky řešeny jako duplikované nádoby, které fungují diskontinuálně, nebo jako kontinuální odparky, které například sestávají ze dvou válcových nádob ve vertikálním kolonovém uspořádání s nejméně dvěma vnitřními funkčními prostory, přičemž odpařovací nádoba je umístěna nad krystalizační nádobou. Spodní prostor odparky je řešen jako usazovací prostor bez pohybu kapaliny. V tomto prostoru klesají krystaly k jeho dnu a kapalina je odsávána z místa nad usazenými krystaly, jak je patrné např. z dokumentu CS 101378. U tohoto řešení se vyskytuje problém, kterým je nežádoucí usazování krystalů z krystalové suspenze. Usazování je zapříčiněné nedostatečným promícháváním krystalové suspenze. Tím dochází k zarůstání a ucpávání tras pro odvod krystalů z odparky. U cirkulačních odparek bez usazovacího prostoru používaných pro oddělování rozpuštěné látky v kapalině, dochází k vyššímu opotřebení cirkulačního čerpadla krystaly, které jsou obsaženy v cirkulující kapalině nebo k následnému usazování krystalů v aparátech přes které prochází cirkulující kapalina se sníženou její rychlostí. To se stává například ve vařáku v provedeni deskového výměníku, což představuje značnou nevýhodu. Cílem tohoto technického řešení je proto vytvoření krystalizační odparky, kterou se dosáhne vysoké produkce výroby krystalů při jednoduché konstrukci odparky a rovněž při nižších výrobních a provozních nákladech.At present, two types of evaporators of different designs are used in evaporation, i.e. in separating steam from boiling liquid. One type is the so-called thickening evaporator, i.e. evaporators in which only the concentration of solid phase dissolved in the boiling liquid is increased during evaporation. The second type is represented by crystallization evaporators. These are evaporators where the amount of liquid evaporates at which the concentration of the solid phase dissolved in the liquid reaches the saturation limit and, with continued further evaporation, the solid phase is separated in the form of crystals which are removed from the evaporator. Structurally, the crystallization evaporators are designed as duplicate vessels that operate discontinuously or as continuous evaporators, which consist, for example, of two cylindrical vessels in a vertical column configuration with at least two internal functional spaces, the evaporation vessel being located above the crystallization vessel. The bottom space of the evaporator is designed as a settling space without moving the liquid. In this space, the crystals drop to its bottom and the liquid is sucked out of place above the deposited crystals, as seen, for example, from CS 101378. With this solution, there is a problem of undesirable settling of crystals from the crystal suspension. Sedimentation is caused by insufficient mixing of the crystal suspension. This leads to overgrowth and clogging of the lines for removal of crystals from the evaporator. In non-settling circulation evaporators used to separate solute in a liquid, crystals that are contained in the circulating liquid or the subsequent deposition of crystals in the apparatus through which the circulating liquid passes at a reduced velocity thereof are worn out by the circulation pump. This happens, for example, in a reboiler in a plate heat exchanger design, which presents a considerable disadvantage. It is therefore an object of the present invention to provide a crystallization evaporator which achieves high crystal production with a simple evaporator design and also at lower production and operating costs.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Uvedený cíl splňuje krystalizační odparka podle tohoto technického řešení. Její základní konstrukci tvoří krystalizační nádoba a s touto prostorově spojená a nad ní umístěna odpařovací brýdová nádoba. Podstata technického řešení krystalizační odparky spočívá v tom, že ke krystalizační nádobě je vertikálně a průchodně upevněna sedimentační nádoba a k sedimentační nádobě je průchodně upevněna výpustná nádoba, která je uzavřena dnem. Krystalizační nádoba je opatřena tangenciálně zaústěným vstupním hrdlem pro přívod přehřátého roztoku. Uvnitř krystalizační nádoby je v její podélné ose upevněn obtokový válec přehřátého roztoku. Tento válec je nahoře uzavřen kuželovým krytem s odvzdušňovacím otvorem ve vrcholu krytu, který přečnívá do odpařovací nádoby. Dolní konec obtokového válce překrývá horní konec sací trubky, která je do krystalizační nádoby zavedena přes výpustnou nádobu a přes sedimentační nádobu, vyúsťuje ze dna výpustné nádoby a slouží pro odsávání kapaliny z přehřátého roztoku v krystalizační nádobě. Nad dnem výpustné nádoby je umístěno vypouštěcí hrdlo krystalové suspenze a nad ním vstupní hrdlo matečného roztoku, loto technické řešení krystalizační odparky, kdy přehřátý roztok proudí do krystalizační nádoby tangenciálně a obtéká spirálovitě obtokový válec, významně kladně ovlivňuje jednak proces oddělování rozpuštěné látky z roztoku ve forměThe crystallization evaporator according to this invention fulfills this objective. Its basic structure consists of a crystallization vessel and a spatially connected vaporization vat vessel. The essence of the technical solution of the crystallization evaporator consists in that the sedimentation vessel is fixed vertically and through the vessel to the crystallization vessel and the discharge vessel is fixed to the sedimentation vessel, which is closed by the bottom. The crystallization vessel is provided with a tangentially inlet port for supplying the superheated solution. Inside the crystallization vessel, a bypass cylinder of the superheated solution is fixed in its longitudinal axis. This cylinder is closed at the top by a conical cover with a vent hole at the top of the cover that projects into the evaporation vessel. The lower end of the bypass cylinder overlaps the upper end of the suction tube, which is introduced into the crystallization vessel through the discharge vessel and through the sedimentation vessel, extends from the bottom of the discharge vessel and serves to suck liquid from the superheated solution in the crystallization vessel. Above the bottom of the discharge vessel there is a discharge neck of the crystal suspension and above it the inlet neck of the mother liquor, since the technical solution of the crystallization evaporator where the superheated solution flows tangentially into the crystallization vessel and flows spirally around the bypass cylinder

- 1 CZ 32530 U1 krystalů a jednak zvyšuje jejich výrobu při nižších výrobních a provozních nákladech.The crystals increase their production at lower production and operating costs.

Objasnění výkresuClarification of the drawing

Na připojeném výkresu je znázorněno schematicky příkladné provedení krystalizační odparky podle tohoto technického řešení a její zapojení ve vyhřívacím potrubním okruhu a potrubním okruhu separace krystalu.The accompanying drawing shows schematically an exemplary embodiment of a crystallization evaporator according to this invention and its connection in a heating line and a crystal separation line.

Příklad uskutečnění technického řešeníExample of technical solution implementation

Krystalizační odparka podle tohoto technického řešení má základní konstrukcí podobnou jako mají dosavadní známé kontinuální krystalizační odparky To znamená, že je v podstatě tvořena několika válcovými nádobami ve vertikálním kolonovém uspořádání. V tomto příkladném provedení je krystalizační odparka tvořena krystalizační nádobou 2 válcového tvaru, k jejímu hornímu čelu je upevněna přírubovým spojem 7 brýdová nádoba 1 ve tvaru válce o přibližně dvojnásobném průměru než má krystalizační nádoba 2 a k jejímu spodnímu čelu je upevněna přírubovým spojem 8 sedimentační nádoba 3 kuželového tvaru. K čelu menšího průměru sedimentační nádoby 3 je upevněna válcová výpustná nádoba 4, která je uzavřena šikmým dnem pod úhlem cca 45 °. Brýdová nádoba 1 je uzavřena kulovým vrchlíkem s vývodem 16 brýdových par. Krystalizační nádoba 2 je opatřena v horní části vstupním hrdlem 12, které je tangenciálně zaústěno do jejího nitra. Uvnitř krystalizační nádoby 2 je v její podélné ose umístěn obtokový válec 6 o přibližně polovičním průměru než má krystalizační nádoba 2, který je upevněn průchozím držákem 9. Obtokový válec 6 je uzavřen kuželovým krytem s odvzdušňovacím otvorem 17 v jeho vrcholu přečnívajícím do brýdové nádoby T Obtokový válec 6 překrývá část horního konce sací trubky 5, která zasahuje přibližně do poloviny výšky krystalizační nádoby 2, prochází středem sedimentační nádoby 3 a vyúsťuje svým odsávacím hrdlem 13 ze šikmého dna výpustné nádoby 4. Sací trubka 5 je upevněna v průchozím držáku 10 přírubového spoje 8 a v místě překrytí obtokovým válcem 6 je sací trubka 5 vůči němu distančně fixována průchozím držákem 18. Spodní konec u šikmého dna výpustné nádoby 4 je opatřen vypouštěcím hrdlem 15 a nad ním výstupním hrdlem 14 matečných roztoků. Pro ustavení krystalizační nádoby v nosné konstrukci je tato opatřena patkami 11 Krystalizační odparka je instalována ve vyhřívacím cirkulačním potrubním okruhu 19 s napojeným přívodem 20 roztoku obsahujícím rozpuštěnou látku, jak je čárkovaně znázorněno na výkrese. Potrubní okruh 19 obsahuje čerpadlo 21, vařák 22. Do potrubního okruhu 19 je krystalizační odparka napojena vstupním hrdlem 12 a odváděcím hrdlem 13. Přehřátý roztok je do krystalizační nádoby 2 přiváděn vstupním hrdlem 12 tangenciálně, čímž obtéká spirálovitě obtokový válec 6. Tvořící se krystaly se vlivem odstředivé síly tlačí ke stěně krystalizační nádoby 2 a klesají do sedimentační nádoby 3 a dále ve stavu krystalové suspenze do výpustné nádoby 4. Z této je krystalová suspenze vypouštěna přes vypouštěcí hrdlo 15 do potrubního okruhu 23 separace krystalů, ve kterém je čerpadlem 24 čerpána do separátoru 25, odkud se krystaly vedením 26 odvádějí k dalšímu zpracování a matečný roztok se vrací vstupním hrdlem 14 zpět do výpustné nádoby 4 krystalizační odparky a z této na opětovnou separaci. Odvzdušňovací otvor 17 v kuželovém krytu obtokového válce 6 při tom zamezuje vzniku vzduchového polštáře v jeho vnitřním prostoru. V rozšířeném prostoru brýdové nádoby 1 se snižuje rychlost proudění brýdových par. Tím se její drobné kapky nedrží ve vznosu, zachytávají se na stěně brýdové nádoby 1 a stékají zpět do krystalizační nádoby 2. Z brýdové nádoby 1 pak vychází ven vývodem 16 očištěná pára.The crystallization evaporator of the present invention has a basic structure similar to the prior art continuous crystallization evaporators. That is, it consists essentially of several cylindrical vessels in a vertical column configuration. In this exemplary embodiment, the crystallization evaporator consists of a crystallization vessel 2 of cylindrical shape, to its upper face is fixed by a flange connection 7 a vapor vessel 1 in a cylindrical shape approximately twice the diameter of the crystallization vessel 2 and to its lower face. conical shape. A cylindrical discharge vessel 4 is attached to the face of the smaller diameter sedimentation vessel 3 and is closed by an inclined bottom at an angle of about 45 °. The vapor vessel 1 is closed by a spherical canopy with an outlet of 16 vapor vapors. The crystallization vessel 2 is provided in the upper part with an inlet throat 12 which tangentially opens into its interior. Inside the crystallization vessel 2, a bypass cylinder 6 of approximately half the diameter of the crystallization vessel 2 is located in its longitudinal axis, which is fixed by a through-holder 9. The bypass cylinder 6 is closed by a conical cover with a vent hole 17 at its apex protruding into the cylinder 6 covers a portion of the upper end of the suction tube 5 that extends approximately half the height of the crystallization vessel 2, passes through the center of the sedimentation vessel 3 and terminates with its exhaust port 13 from the inclined bottom of the discharge vessel 4. and at the point of overlapping by the bypass cylinder 6, the suction tube 5 is spaced apart therefrom by a through-holder 18. The lower end at the inclined bottom of the discharge vessel 4 is provided with a discharge neck 15 and a discharge neck 14 of the mother liquors. To set up the crystallization vessel in the supporting structure, it is provided with feet 11 The crystallization evaporator is installed in a heating circulation circuit 19 with a connected solution inlet 20 containing the solute, as shown in dashed lines in the drawing. The piping circuit 19 comprises a pump 21, a reboiler 22. The crystallization evaporator is connected to the piping circuit 19 via the inlet port 12 and the outlet port 13. The superheated solution is fed tangentially to the crystallization vessel 2, thereby bypassing the spiral bypass roller 6. under the influence of centrifugal force, it pushes to the wall of the crystallization vessel 2 and sinks into the sedimentation vessel 3 and further in the state of the crystal suspension into the discharge vessel 4. From this the crystal suspension is discharged through the discharge neck 15 into the crystal separation circuit 23. separator 25, where the crystals are discharged through line 26 for further processing, and the mother liquor is returned via the inlet throat 14 to the discharge vessel 4 of the crystallization evaporator and therefrom for re-separation. The vent hole 17 in the conical cover of the bypass cylinder 6 prevents the formation of an air cushion in its interior. In the expanded space of the vapor vessel 1, the vapor vapor flow rate is reduced. As a result, its tiny drops do not hold up in the buoyancy, they are trapped on the wall of the vapor vessel 1 and run back into the crystallization vessel 2. From the vapor vessel 1, purified steam is then discharged through the outlet 16.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Krystalizační odparka podle tohoto technického řešení je využitelná pro kontinuální separaci látek rozpuštěných v kapalinách, které vznikají v některých technologických procesech chemickéThe crystallization evaporator according to this technical solution is usable for continuous separation of substances dissolved in liquids, which arise in some technological chemical processes

Claims (1)

1. Krystalizační odparka tvořená krystalizační nádobou a nad ní umístěnou odpařovací brýdovou nádobou, vyznačující se tím, že ke krystalizační nádobě (2) je vertikálně a průchodně upevněna sedimentační nádoba (3) a k této je průchodně upevněna výpustná nádoba (4) uzavřená dnem, přičemž krystalizační nádoba (2) je opatřena tangenciálně zaústěným vstupním hrdlem (12) přehřátého roztoku a v jejím nitru je upevněn obtokový válec (6) pro vedení proudu přehřátého roztoku, který je shora uzavřen krytem s odvzdušňovacím otvorem (17) a dole překrývá horní konec sací trubky (5), která je do krystalizační nádoby (2) zavedena přes výpustnou nádobu (4) a přes sedimentační nádobu (3) a vyúsťuje ze dna výpustné nádoby (4), nad kterým je provedeno vypouštěcí hrdlo (15) krystalové suspenze a nad ním vstupní hrdlo (14) matečného roztoku.A crystallization evaporator consisting of a crystallization vessel and an evaporative vaporization vessel located therefrom, characterized in that a sedimentation vessel (3) is vertically and continuously attached to the crystallization vessel (2), and an outlet vessel (4) closed by a bottom is fixed thereto, the crystallization vessel (2) is provided with a tangentially connected inlet throat (12) of the superheated solution and a bypass cylinder (6) is mounted in its interior for guiding a stream of superheated solution closed from above by a venting cover (17) a tube (5) which is introduced into the crystallization vessel (2) through the discharge vessel (4) and through the sedimentation vessel (3) and opens from the bottom of the discharge vessel (4) over which the discharge neck (15) of the crystal suspension is the inlet throat (14) of the mother liquor.