Кристаллизатор. Колонный многосекционный

1. Кристаллизатор. Колонный многосекционный

Выполнил студент группы 1АПпб-00-1ЗП-20
направления подготовки (специальности)
15.03.04 Автоматизация технологических процессов и производств.
Кузнецов А.
Руководитель
Макарова Наталья Леонидовна
1

2. Выпаривание и кристаллизация – важные процессы в химической и фармацевтической промышленности. Они позволяют получить

Выпаривание и кристаллизация – важные процессы
в химической и фармацевтической
промышленности. Они позволяют получить
высокочистые продукты и снизить их объем для
более удобной транспортировки и хранения.
Для проведения кристаллизации используются
специальные аппараты.
Один из таких аппаратов – кристаллизатор
2

3. Принципы кристаллизации

1. Насыщение раствора – для образования кристаллов
необходимо создать избыточное содержание вещества в
растворителе.
2. Охлаждение или испарение –
для
достижения
избыточного насыщения раствора можно понизить его
температуру (охлаждение) или уменьшить объем раствора
(испарение).
3. Механическое перемещение –
в
процессе
кристаллизации вещество можно осаждать на подходящей
поверхности или использовать специальное оборудование
для отделения кристаллов от раствора.
3

4. Назначение и применение в промышленности

Кристаллизаторы предназначены для получения кристаллических продуктов
путем охлаждения и выпаривания растворов или расплавов
Назначение кристаллизатора заключается в том, чтобы создать оптимальные
условия для образования и роста кристаллов, химические соединения и другие
продукты
Отрасли применения:
Химическая промышленность.
Пищевая промышленность
Фармацевтическая промышленность
Нефтегазовая промышленность
Горнодобывающая промышленность
Использование кристаллизатора в химии позволяет проводить контролируемый
процесс образования кристаллов с определенными свойствами, что является
важным для многих промышленных исследований и производственных операций4

5. Типы кристаллизаторов

• Пароохладительные кристаллизаторы
• Конденсационные кристаллизаторы
• Вакуумные кристаллизаторы
По условию образования и роста кристаллов:
• поверхностные;
• объемные (прямоточные, емкостные и циркуляционные);
• смешанного типа.
По типу создания условий пересыщения:
• изогидрические;
• вакуумные;
• испарительные
5

6. Вертикальный колонный вакуум-кристаллизатор

Вертикальный колонный вакуумкристаллизатор
Относительно медленный рост кристаллов не
всегда дает возможность получить крупные
кристаллы в односекционном кристаллизаторе.
В таких случаях может использоваться
последовательная многосекционная
кристаллизация, при которой маточный раствор,
выходящий из предыдущего аппарата (корпуса)
и содержащий мелкокристаллическую фазу,
направляется в последующий аппарат, где рост
кристаллов продолжается и
одновременно происходит образование и рост
новых зародышей.
Вертикальный колонный вакуумкристаллизатор
6

7. Колонный многосекционный кристаллизатор

Колонный многосекционный
кристаллизатор:
1 – корпус кристаллизатора;
2 – перемешивающее устройств;
3 – рубашка охлаждения;
4 – эрлифтное устройство для
выгрузки кристаллов
7

8. Колонный многосекционный кристаллизатор для очистки нефти от парафинов с использованием сжиженного пропана

Колонна-кристаллизатор твердых парафинов представляет собой
вертикальный аппарат 1 с эллиптическими крышкой и днищем.
Кристаллизатор снабжен штуцерами: ввода смеси пропан + нефть на
верхнюю тарелку 2; откачки паров пропана 3; ввода
переохлажденной смеси пропан + нефть + твердые парафины с
распределителем потока 4; удаления из аппарата переохлажденной
смеси пропан + нефть + твердые парафины 5; полного опорожнения
6. Внутри колонны-кристаллизатора по всей площади горизонтально
располагаются тарелки 7 с центральным отверстием для прохода
паров пропана 11 и стенками для удержания необходимого объема
смеси 9. Каждая тарелка (рис. 2) снабжена переливным отверстием
13, окруженным с трех сторон стенками 12 для перелива смеси на
нижерасположенную тарелку по патрубку 8. Тарелка также снабжена
стенкой-разделителем потока 14 для движения смеси к патрубку 8.
Колонный многосекционный кристаллизатор
для очистки нефти от парафинов с
использованием сжиженного пропана
Тарелки колонны-кристаллизатора
8

9. Работа кристаллизатора

Смесь пропан + нефть подают на первую верхнюю тарелку из штуцера 2, после
заполнения тарелки смесь переливается по патрубку 8 на нижерасположенную
тарелку. В процессе заполнения тарелки уменьшается количество пропана и
понижается температура смеси вследствие вскипания пропана, под действием
компрессора откачки паров через штуцер 3.
На второй тарелке продолжается охлаждение смеси и выделение парафинов. На
вторую тарелку для ускорения кристаллизации парафинов через штуцер с
распределителем потока 4 вводится переохлажденная смесь пропан + нефть +
твердые парафины, содержащиеся в ней твердые парафины служат
дополнительными центрами кристаллизации. Переохлаждаясь, смесь
переливается на следующую тарелку.
Начиная с третьей тарелки, стенки 12 вокруг переливного отверстия 13 отсутствуют
по всему периметру, смесь с увеличенной вязкостью свободно переливается на
последующую тарелку, переохлаждаясь и насыщаясь увеличенными кристаллами
парафинов, сливается в нижнюю часть аппарата, откуда через штуцер 5 ее
откачивают на узел фильтрации и частично на вторую тарелку.
9

10. Колонный многосекционный кристаллизатор SU 1162428 А

Одна секция
Общий вид
Кристаллизатор содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, разделенный
горизонтальными перегородками 2 на секции. Каждая секция снабжена рубашкой 3 для
охлаждения раствора, содержит вращающийся вал 4 с установленными на нем мешалками
5. Транзитный поток кристаллизующегося раствора протекает в аппарате через отверстия
6 и 7 в горизонтальных перегородках. Отверстия 6 служат для устранения застойных зон,
10
ухудшающих качество продукта, и выполняются п указанном соотношении.

11. Работа кристаллизационной колонны

С помощью хладагента устанавливается температурный режим
движущегося в колонне снизу вверх транзитного потока таким
образом, чтобы процесс кристаллизации проходил в
мстастабильной области.
В результате вращения мешалки внутри каждой секции возникают
вторичные токи, состоящие из основного вихря 8 и
дополнительной циркуляции жидкости в застойной зоне 9 на
периферии секции. В случае локализации межсекционных
отверстий 6 в периферийных областях перегородок 2 часть
транзитного потока начинает двигаться через область
застойных зон и размывает их, интенсифицируя тем самым
массообмен в аппарате, что в конечном счете приводит к
улучшению однородности гранулометрического состава и
качества образующихся кристаллов
11

12. Автоматизация процесса кристаллизации

Чтобы
достигнуть
цели
управления
процессом кристаллизации, необходимо
регулировать температурную депрессию,
расход теплоносителя и давление в
установке.
Чтобы
поддерживать
материальный
баланс
в
установке
необходимо регулировать уровень раствора
посредством изменения расхода упаренного
раствора. Во время выпаривания контролю
подвергаются расходы растворов и паров
растворителя;
температура
раствора;
уровень, температура и давление в
установке; давление, температура и расход
теплоносителя; температурная депрессия. В
рассматриваемом
случае
сигнализации
подлежат отклонения концентрации от
заданных значений, а также прекращение
подачи раствора.
1 - кипятильник; 2 - выпарной аппарат; 3 - устройство для
измерения температурной депрессии.
12

13. Литература

1. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии:
Часть 2. М.: Химия, 2002. – 368 с.
2. Збирев В.Д., Лунев Ю.В., Шариков, О.Ф. Московец, В.С. Егоров, А.В.
Уткин. Колонный кристаллизатор // База патентов СССР. – URL:
https://patents.su
3. Игнатович Э. Химическая техника. Процессы и аппараты. Пер. с нем.
– М.: Техносфера, 2007. – 656 с.
4. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической
технологии. 10-е изд. стереотип., доработ. Перепеч. с изд. 1973 г. М.:
ООО ТИД «Альянс», 2004. – 753 с.
5. Колонна-кристаллизатор // 112904. – URL: https://poleznayamodel.ru
6. Кристаллизатор многосекционный // Справочник химика. 2021. –
URL: https://www.chem21.info
13

14. Спасибо за внимание

14