Кристаллизационная установка

(71) Заявитель Открытое акционерное общество Гродно Азот(72) Авторы Савко Анатолий Владимирович Лакомкин Александр Андреевич Иванов Геннадий Борисович Куртнизиров Олег Сильвестрович(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Гродно Азот(57) 1. Кристаллизационная установка, включающая вертикальный корпус, разделенный на испарительную и кристаллизационную зоны, подключенные к циркуляционному контуру,содержащему подогреватель раствора, трубу вскипания с расширителем на конце, выведенную из циркуляционного контура в испарительную зону, отличающаяся тем, что в трубе вскипания перед расширителем установлен насадок. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что насадок выполнен состоящим из конических и цилиндрической обечаек, соединенных между собой, при этом одна из конических обечаек установлена на конце трубы вскипания вершиной вверх. 3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что насадок выполнен из вертикальной цилиндрической обечайки с диаметром, равным диаметру трубы вскипания. 4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что внутри насадка размещены по радиусу однонаправленные лопасти, образуя завихритель. 1487 Полезная модель относится к тепло-массообменным установкам и может быть использована для осуществления процессов получения кристаллов из растворов путем испарения растворителя из раствора в производстве минеральных удобрений, например для получения кристаллов сульфата аммония из растворов. В качестве прототипа выбрана кристаллизационная установка, включающая вертикальный корпус, разделенный на испарительную и кристаллизационную зоны, подключенные к циркуляционному контуру, содержащему подогреватель раствора, трубу вскипания с расширителем на конце, выведенную из циркуляционного контура в испарительную зону 1. Недостатками известной установки является ее недостаточная экономичность и эксплуатационная надежность, обусловленные наличием процесса зарастания труб подогревателя кристаллами сульфатами аммония. Недостаточная экономичность обусловлена тем,что удаление отложений осуществляется промывкой системы водой, для удаления которой путем выпаривания необходимо затратить тепло в виде пара среднего давления, подаваемого в подогреватель. Недостаточная эксплуатационная надежность обусловлена тем,что при зарастании подогревателя кристаллами сульфата аммония происходит снижение производительности установки и требуется прекращение технологического процесса кристаллизации для осуществления промывки системы. Причиной образования отложений является превышение температуры стенки над температурой кипения раствора в подогревателе, что приводит к локальному вскипанию раствора, локальному перенасыщению и,как следствие, отложению кристаллов на поверхности нагрева. Задача, на решение которой направлена полезная модель, - повышение экономичности и эксплуатационной надежности установки. Сущность полезной модели состоит в том, что в известной кристаллизационной установке, включающей вертикальный корпус, разделенный на испарительную и кристаллизационную зоны, подключенные к циркуляционному контуру, содержащему подогреватель раствора, трубу вскипания с расширителем на конце, выведенную из циркуляционного контура в испарительную зону, согласно полезной модели в трубе вскипания перед расширителем установлен насадок. Насадок выполнен из цилиндро-конических обечаек. Насадок выполнен из вертикальной цилиндрической обечайки с диаметром, равновеликим диаметру трубы вскипания. Внутри насадка размещены по радиусу однонаправленные лопасти, образуя завихритель. Существенность отличий заявляемой полезной модели состоит в том, что наличие насадка, установленного на выходе трубы вскипания, повышает гидравлическое сопротивление циркуляционного контура и, следовательно, обеспечивает в нем более высокое давление. Повышение давления в циркуляционном контуре обеспечивает повышение температуры кипения раствора в подогревателе раствора (гидростатическая температурная депрессия), что позволяет превысить температуру стенки труб подогревателя и, тем самым, снизить/исключить условия для образования отложений. На фиг. 1 показана схема кристаллизационной установки, на фиг. 2 - насадок в виде системы цилиндроконических обечаек, на фиг. 3 - насадок в виде вертикальной обечайки,на фиг. 4 - насадок в виде лопастного завихрителя, на фиг. 5 - вид А фиг. 4. Кристаллизационная установка содержит вертикальный корпус 1, разделенный на испарительную зону 2 и кристаллизационную зону 3, подключенные к циркуляционному контуру, содержащему подогреватель 4, трубу вскипания 5, выведенную в испарительную зону 2. На конце трубы вскипания размещен неподвижно насадок 6, соединенный с расширителем 7. Насадок 6 может быть выполнен по вариантам в виде вертикальной цилиндрической обечайки с диаметром, равновеликим диаметру трубы вскипания, в виде системы цилиндроконических обечаек, в виде многолопастного завихрителя. Кристаллизационная установка работает следующим образом. 1487 Раствор сульфата аммония, содержащий мелкие кристаллы, из кристаллизационной зоны 3 направляется в циркуляционный контур и смешивается с питающим раствором. Далее смешанный поток раствора проходит через подогреватель 4. В результате процесса теплопередачи от греющего пара раствору происходит перегрев раствора. Перегретый раствор поступает в трубу вскипания 5, где начинается процесс парообразования за счет адиабатического испарения раствора, проходит через насадок 6 и вытекает по расширителю 7 в объем испарительной зоны 2. При этом происходит объемное вскипание раствора,что приводит к понижению его температуры и переходу в насыщенное состояние. Вторичный пар, выделенный из раствора и отделенный от него, выходит из испарительной зоны 2 на следующую технологическую стадию. Насыщенный раствор стекает из испарительной зоны 2 в кристаллизационную зону 3, где происходит дальнейшее охлаждение раствора и наступает процесс кристаллизации на ранее существующих кристаллах, что приводит к их укрупнению. Крупные кристаллы выводятся из нижней части кристаллизационной зоны 3, а раствор с мелкими кристаллами направляется в циркуляционный контур, и процесс повторяется. Выполнение насадка 6 в виде вертикальной цилиндрической обечайки с диаметром,равновеликим диаметру трубы вскипания, удлиняет вертикальный участок трубы вскипания, что обеспечивает увеличение высоты подъема раствора, необходимой для выхода из трубы вскипания 5 в испарительную зону 2. Это обеспечивает повышение давления в циркуляционном контуре за счет увеличения гидростатического столба жидкости, что повышает температуру кипения раствора и препятствует образованию отложений. При выполнении насадка 6 в виде системы цилиндроконических обечаек создается гидравлическое сопротивление потоку по принципу местного сужения, что повышает давление в циркуляционном контуре и, следовательно, препятствует наступлению процессу образования отложений. Размещение внутри насадка 6 однонаправленных лопастей обеспечивает два эффекта 1 - повышение давления в циркуляционном контуре за счет местного сопротивления, что препятствует образованию отложений в подогревателе, и 2 - эффективную сепарацию раствора от вторичного пара за счет инерционных сил, что позволяет использовать испарительную зону 2 меньшего объема. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3