DK154929B - Kontinuert arbejdende krystallisator - Google Patents

Description

i

DK 154929 B

Opfindelsen angår en kontinuert arbejdende krystal 1isator i form af en aflang beholder med et tilløb for en opløsning i dens ene ende og et afløb ved dens anden ende for opløsningen og med en drejelig dreven horisontal aksel, som strækker sig 5 på langs i retning af beholderen og forsynet med skiver, som strækker sig i tværgående retning, hvilke skiver er forsynet med en passageåbning til opløsningen, og som deler beholderen i et antal på hinanden følgende sektioner på langs, og hvor hver sektion har en eller flere afkølede vægoverflader med or-10 ganer til til- og fraførsel af en kølende væske.

En sådan krysta 11 isator er kendt fra hollandsk patentskrift nr. 146.394. Denne har form af et trug, hvor der er kølelegemer imellem skiverne fast anbragt på akslen, og som når ind 15 til akselen. Skiverne frilægger et stort mellemrum imellem skiverne og trugets væg. Kølelegemerne er anbragt med en lille vinkel, så der opnås en transportbåndsvirkning, så at slammet strømmer med krystallerne fra den ene sektion til den næste. Denne kendte indretning har kun begrænset anvendelse, da 20 den kun arbejder effektivt med højviskose opløsninger. Kun ved højviskose opløsninger er der ingen problemer med væksten af krystallerne på de afkølede overflader. Yderligere på grund af den høje viskositet er der ingen problemer med lokal tilbagestrømning af opløsningen til den foregående sektion. Tendensen 25 til at krystalvæksten sker på overfladerne er defineret af de følgende faktorer: mængden af varme fjernet pr. overfladeenhed af den kølende overflade, bredden af det metastabile område af den aktuelle opløsning, opløsningens viskositet, den frembragte mængde krystalslam og ruheden af de afkølede overflader. I 30 tilfælde af høj viskositet har man som regel et bredere meta-stabilt område, hvorved krystallerne vil sætte sig mindre hurtig, så at en homogen fordeling af krystallerne i slammet nemmere opstår. Det er således muligt at få en højere afkølingskapacitet pr. enhed af kølende overflade. Ved en lav viskosi-35 tet af opløsningen har man som regel et smalt metastabiΊit område, så at krystallerne vil sætte sig hurtigere. Med en sådan opløsning er der en væsentlig lavere afkølingskapacitet pr. enhed kølende overflade og pr. ton producerede krystaller. Det

DK 154929 B

2 er derfor nødvendigt at tilvejebringe en væsentlig større og dyrere afkølingsoverflade. Af denne grund kan den kendte kry-stallisator praktisk taget kun anvendes til krystallisation i højviskose opløsninger, hvor en relativ lille mængde varme 5 skal fjernes. Dette er f.eks. tilfældet, når man skal køle sukker-sirup på en sukkerfabrik.

Tilbagestrømningen i den kendte indretning til en foregående sektion medfører en afvigelse fra afkølingsprofilen, så at der 10 opnås et produkt af dårligere kvalitet, og at krystalvæksten på de kølende overflader fremskyndes. Dette medfører en større modstand mod varmestrømmen og en mindre varmefluks. I tilfældet af en bestemt varmefluks i en lavviskos opløsning kan ved en langsomt bevægende opløsning temperaturprofilen i om-15 egnen af den afkølede vægoverflade være sådan, at det meta- stabile område bliver overskredet, således at der optræder en uønsket krystalbortledning og en forøget krystalvækst på væg-overfladen. Af det ovennævnte er det klart, at den kendte krystal 1isator ikke kan bruges i tilfældet af lavviskose op-20 løsninger.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe en krystallisa-tor som beskrevet ovenfor, som er egnet til opløsninger med lav viskositet.

25

Dette opnås ved, at skiverne over den største del af deres periferi passer sammen med små klaringer med beholderens væg eller til en del forbundet med væggen, og at skrabere er anbragt på akselen i hver sektion, hvilke skrabere rører langs de af-30 kølede vægoverflader.

Med en sådan indretning holdes de afkølede vægoverflader fri for krystaller, som klæber til disse overflader, og på grund af, at skraberne også har omrørefunktion, har man i hver sek-35 tion en god blanding, så krystallerne bliver fordelt homogent.

I tilfældet af en bestemt varmefluks opnås en mindre stejl temperaturprofil i omegnen af den afkølede vægoverflade, så at det undgås at krystaller dannes som resultat af overskridelse

DK 154929 B

3 af det metastabile område. På grund af omrøreeffekten af skraberne, opnås yderigeren i hver sektion en god bortledning af varme fra opløsningen. Krystal 1 isatoren ifølge opfindelsen kan også anvendes til krystallisation fra en klar væske, i hvilken 5 der ikke er krystalkim til stede. I krysta 11 isatorens første sektion underafkøles opløsningen stærkt, så at der dannes korn, i de næste sektioner bortledes så en mængde varme, der sikrer at opløsningen forbliver i det metastabile område, og således at der ikke dannes nye krystaller, men at kun de 10 allerede eksisterende krystaller vokser.

Ifølge opfindelsen kan beholderen have form som et trug, i hvilken der kan være anbragt fyldestykker, som med deres ydre kanter passer til trugets væg, idet de ved den øvre kant når 15 op over væskeoverfladen og hvor den indre kant passer med lille klaring til den ydre periferi af skiverne, som er anbragt på akselen. I sådan en udformning behøver trugets tværsnit ikke nødvendigvis at være rundt, og på grund af fyldestykkerne har man en god adskillelse imellem sektionerne begrænset mel-20 lem skiverne.

I en fordelagtig udformning ifølge opfindelsen er et skivelignende køleelement anbragt imellem skiverne, idet de kølende overflader af dette element er placeret vinkelret på akselen 25 og skrabere er fast anbragt på akselen, hvilke skrabere berører køleelementernes kølende overflader, og hvor skraberkanterne er rettet vinkelret på akselen. Yderligere har køleelementer ifølge opfindelsen en reces i radial og vertikal retning, hvori akselen optages. I en sådan udformning er det nemt 30 at fjerne køleelementerne og at rense disse i det tilfælde, hvor en betjeningsfejl medfører at krystaller hæfter til køleelementerne .

Beholderen ifølge opfindelsen kan have en dobbeltvæg, hvor 35 kammeret indesluttet af dobbeltvæggen kan anvendes som kølekammer, hvilket kammer er opdelt ved tværgående skillevægge i på hinanden følgende sektioner i aksial retning, og hvor skiverne er forsynet med skraberkanter, som strækker sig i aksial

DK 154929 B

4 retning, hvilke skraberkanter berører en afkølet væg i beholderen. Sektionerne imellem skiverne, som er fast anbragt på akselen, er nu helt fri, således at kun skraberne bevæges i sektionerne, og virker som omrører.

5

Ifølge opfindelsen er skraberkanterne på de på hinanden følgende skiver anbragt forskudte i periferiel retning i forhold til hinanden. Dette resultere i, at der i hver sektion opnås en omrørervirkning på forskellige steder set i periferiel ret-10 ning.

Ifølge opfindelsen er længden af de aksialt rettede skraberkanter således, at skraberkanterne på de på hinanden følgende skiver overlapper i aksial retning. Herved er man sikker på, 15 at hele vægoverfladen skrabes på en effektiv måde.

Ifølge opfindelsen består passageåbningerne i skiverne af afsnitsformede eller udsnitsformede recesser. Dette resulterer i, at der kun på et sted af skiven er en passage nær beholde-20 rens periferi, og at denne passageåbning forskydes kontinuert langs beholderens periferi.

I henhold til opfindelsen er de på hinanden følgende skiver udstyret med passageåbninger, som er anbragt sådan, at pas-25 sageåbningerne i periferiel retning er drejet i forhold til hinanden. Risikoen for, at en sektion kortsluttes er derved undgået.

I en effektiv udførelsesform ifølge opfindelsen er de på hin-30 anden følgende skiver drejet 180° i forhold til hinanden. Herved er det praktisk taget umuligt, at væsken fra en sektion strømmer igennem den næste sektion direkte til den følgende sektion.

35 Væsken må tilbagelægge en relativ lang vej inden i sektionen. Under strømningen langs denne vej omrøres væsken tilstrækkeligt.

DK 154929 B

5

Ifølge opfindelsen kan den dobbeltvæggede beholder være cylindrisk og være lukket. Dette gør det muligt at håndtere opløsninger, som skal holdes fri for kontakt med atmosfæren.

5 Opfindelsen forklares nærmere ved nogle udførelseseksempler under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser en krystallisator ifølge opfindelsen set i perspektiv og delvis åben, 10 fig. 2 en detalje af krystal 1 isatoren i fig. 1, fig. 3 en delvis åben krystal 1isator ifølge opfindelsen i en anden udførelsesform, i perspektiv, 15 fig. 4 en delvis åben krystal 1 isator i en ny udførelsesform, i perspektiv, og fig. 5 en detalje ved en krystal 1 isator ifølge fig. 3 og 4.

20

Krystal!isatoren vist i fig. 1 består af en rektangulær aflang beholder 1 med et tilløb 2, for væsken, der skal krystalliseres, ved den ene ende og et afløb 3 ved den anden ende. Igennem beholderen strækker sig en aksel 4, som kan drives 25 drejeligt på en ikke vist måde. På akselen 4 er monteret skiver 5, som strækker sig på tværs i forhold til akselen, og som er fast forbundet til akselen. Skiverne 5 har en cirkulær form og passer i periferien med små klaringer til fyldestykker 6 og 7, som er forsynet med en passende formet kant. Fyldestykker-30 ne 6 passer med den ydre periferi til bunden 8 ved den nedre kant og til sidevæggene 9 og 10 ved sidekanterne. Fyldestyk-kerne 7 passer med sidekanterne til væggene 9 og 10, og den øvre kant når op til niveauet af opløsningen 11, som er tilført ved hjælp af ti 1 løbet 2. De på hi nanden følgende ski -35 ver 5 anbragt på akselen 4 indeslutter sammen med fyldestyk-kerne 6 og 7 sektioner 12. De på hinanden følgende sektioner 12 i beholderen 1 er forbundet ved at hver skive på den ene side er flad, så at et afsnit mangler.

DK 154929 B

6

Fig. 2 viser formen af skiven. I fig. 1 er de forbindende åbninger betegnet med 13, hvorimod den anden åbning, som vist på tegningen, er betegnet med 14. Skiverne er drejet 180° i forhold til hinanden, så at åbningerne 13 og 14 også er anbragt 5 forskudt 180° i forhold til hinanden. I hver sektion 12 er anbragt et køleelement 15. Dette køleelement består af en flad kasse med sideoverflader 16. Sideoverfladerne 16 er flade og strækker sig på tværs af akselen 4. hvert køleelement 15 er forsynet med en tilgang 17 og en afgang 18 for kølevæsken, som 10 strømmer igennem køleelementet. Køleelementet'15 har en radial og vertikal rettet reces 19 til optagelse af akselen 4. Dette gør det muligt at fjerne og igen at montere køleelementerne 15 på en nem måde. På hver side af hvert køleelement 15 er der på akselen fast anbragte skrabere 20, som har skraberkanter 21, 15 som er rettet på tværs af akselen 4. Disse skraberkanter 21 berører køleelementernes 15 overflader 16.

Virkemåden af krystal!isatoren er som følger. Når en væske tilføres igennem tilløbet 2 og udtømmes gennem afløbet 3, ti 1-20 vejebringes et væskeniveau, som hælder ganske let, i de på hinanden følgende sektioner 12. Akselen 4 drives og igennem åbningerne 13 og 14, som er frilagte af skiverne 5, strømmer opløsningen fra den ene sektion til den næste sektion. Åbningerne 13 og 14 bevæges kontinuert, så ingen kortslutning kan 25 opstå. Igennem ledningerne 17 tilføres kølevæske til de enkelte køleelementer 15, og denne væske udtømmes gennem ledningerne 18. De afkøledes vægoverflader 16 renses kontinuert for krystaller, som klæber til disse kølende overflader, ved hjælp af skraberne 20, idet kanterne 21 af skraberne berører over-30 fladerne 16. Yderligere omrører skraberne effektivt væsken i hver sektion 12, så at der er en ensartet temperatur i hver sektion. Krystallerne er ensartet fordelt i væsken, og man har en mindre stejl temperaturprofil i omegnen af de kølende vægge, så at opløsningens metastabile område ikke overskrides.

35 I

i I udførelsesformen i fig. 3 udgøres krystallisatoren af en i lukket cylindrisk beholder 30, som ved den ene ende er forsynet med et tilløb 31 og ved den anden ende med et afløb 32.

DK 154929 B

7

Igennem beholderen 30 strækker sig en aksel 33 med skiver 34. Skiverne 34 har en udsnitsformet reces 35. Beholderen 30 her en indre væg 36, som ligger i nogen afstand fra den ydre væg, så at et hult kammer dannes mellem den ydre væg og den indre 5 væg 36.

Skillevægge 37 strækker sig på tværs i forhold til beholderen og opdeler det hule kammmer i sektioner 38, som hver er forsynet med et tilløb 39 og et afløb 40 til den kølende væske.

10 Den kølende væske kan flyde igennem sektionerne 38 i serie eller i parallel. Hver skive 34 har en skraber 41 med en skraberkant 42, som strækker sig i aksial retning og er i berøring med den kølende væg 36. Skiverne 34 har åbningerne 35 drejet 180° i forhold til hinanden. Skraberne 41 på hver skive ligger 15 diametralt modsat åbningen 35 således, at også skraberne 41 ved de på hinanden følgende skiver 34 er anbragt forskudt 180° i forhold til hinanden.

I aksial retning overlapper skraberne ved de på hinanden føl-20 gende skiver 34 hinanden, så at en del af væggen 36 skrabes to gange under hver omdrejning. Skraberne 41 hindrer, at krystaller sætter sig på de kølende overflader, og yderligere omrører skraberne 41 væsken i hver sektion, som er indesluttet imellem to på hinanden følgende skiver 34.

25 I udførelsesformen vist i fig. 4 er anbragt skrabere, som er forskudt 90° i forhold til hinanden, og som strækker sig i aksial retning i hele beholderens 30 længde. Skiverne 34 har her skrabere 50, som er fælles for alle skiverne. Bortset her-30 fra svarer denne Udførelsesform fuldstændig til udførelsesformen i fig. 3.

Med hensyn til udførelsesformen vist i fig. 1 kan det bemærkes, at ifølge opfindelsen kan den nedre halvdel af den aflan-35 ge trugformede beholder også have et halvcirkulært tværsnit.

De cirkulære skiver kan da passe direkte til beholderens bund og flydestykkerne kan undværes.

Claims (11)

1. Kontinuert arbejdende krystal!isator i form af en aflang 5 beholder (1) med et tilløb (2) for en opløsning i dens ene ende og et afløb (3) ved dens anden ende for opløsningen og med en drejelig dreven horisontal aksel (4), som strækker sig på langs i retning af beholderen (1) og forsynet med skiver (5), som strækker sig i tværgående retning, hvilke skiver (5) er 10 forsynet med en passageåbning (13, 14) til opløsningen, og som deler beholderen (1) i et antal på hinanden følgende sektioner (12) på langs, og hvor hver sektion (12) har en eller flere afkølede vægoverflader (16) med organer (17, 18) til til- og fraførsel af kølende væsker, kendetegnet ved, at 15 skiverne (5) over den største del af deres periferi passer sammen med små klaringer med beholderens væg (9, 10) eller til en del (6, 7) forbundet med væggen (9, 10), og at skrabere (20) er anbragt på akselen (4) i hver sektion (12), hvilke skrabere (20) rører langs de afkølede vægoverflader (16). 20

2. Krystal!isator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at beholderen (1) har form som et trug, og at fyldestykker (5, 7. er anbragt i truget, hvilke fy1destykkers (6, 7) ydre kanter passer til trugets (1) væg (9, 10), og hvis øvre kant når 25 til over væskeoverfladen (11), og hvis indre kant passer til den ydre periferi af skiverne (5) anbragt på akselen (4) med en lille klaring.

3. Krystallisator ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet 30 ved, at der i hver sektion (12) mellem skiverne (5) er anbragt et skivelignende køleelement (15), hvis kølende overflade (16) er direkte vinkelret på akselene (4), og at skrabere (20) er fastgjort ved akselen (4), hvilke skrabere (20) rører køleelementets (15) kølende overflader (16) med skraberkanterne (21) 35 rettet vinkelret på akselen (4).

4. Krystal 1isator ifølge krav 3, kendetegnet ved, at køleelementerne (15) har en reces (19), som er rettet i radial og vertikal retning og med forbindelse til akselen (4). DK 154929 B

5. Krystal 1isator ifølge et eller flere af de foregående krav, kendetegnet ved, at beholderen (30) har en dobbeltvæg (36), og at kammeret begrænset af dobbeltvæggene (36) anvendes som et kølekammer, som er opdelt i sektioner (38) ved 5 hjælp af tværgående skillevægge (37), hvilke sektioner (38) følger efter hinanden i aksial retning og skiverne (34) er forsynet med skraberkanter, som strækker sig i aksial retning, idet skraberkanterne (42) rører beholderens afkølede væg (36).

6. Krystallisator ifølge krav 5, kendetegnet ved, at den dobbeltvæggede beholder (30) er cylindrisk og lukket.

7. Krystal 1isator ifølge krav 5 eller 6, kendetegnet ved, at skraberkanterne (42), af de på hinanden følgende ski- 15 ver (34) er anbragt forskudt i periferiel retning i forhold til hinanden.

8. Krystal!isator ifølge krav 7, kendetegnet ved, at længden af de aksialt rettede skraberkanter (42) er sådan 20 tilpasset, at skraberkanterne (42) på de i hinanden følgende skiver (34) overlapper i aksial retning.

9. Krystal!isator ifølge et eller flere af de foregående krav, kendetegnet ved, at passageåbningerne (35) i ski- 25 verne (34) består af udsnits- eller afsnitsformede recesser.

10. Krystal!isator ifølge krav 9, kendetegnet ved, at de med passageåbninger (35) forsynede på hinanden følgende skiver (34) er anbragt på en sådan måde, at passageåbningerne 30 (35) i periferiel retning er drejet i forhold til hinanden.

11. Krystal 1isator ifølge krav 10, kendetegnet ved, at passageåbningerne (35) i på hinanden følgende skiver (34) er drejet 180° i forhold til hinanden. 35