Способ регенерации хлористого лития, диметилацетамида и изобутилового спирта или хлористого лития и диметилацетамида из технологических растворов производства параарамидных волокон

Изобретение относится к способам очистки сточных вод и регенерации органических растворителей и минеральных веществ и может быть использовано в производстве синтетических волокон для повторного использования диметилацетамида (ДМАА), изобутилового спирта (ИБС) и хлористого лития и для организации водооборотной системы. Способ регенерации включает стадии разделения ДМАА, ИБС и воды ректификацией, нейтрализацию исходного раствора гидроксидом лития, полученным в электродиализаторе с биполярными мембранами, осаждение и фильтрацию гидроксида железа, электродиализное концентрирование в электродиализаторе с непроточными камерами концентрирования при плотности тока 0,5-5 А/дм2, доупаривание части сконцентрированного раствора хлористого лития и его кристаллизацию при охлаждении в виде сольвата с ДМАА для возврата в технологический процесс для получения синтетических волокон, направление другой части сконцентрированного раствора хлористого лития в электродиализатор с биполярными мембранами для получения гидроксида лития и соляной кислоты концентрацией 0,1-1 М при плотности тока 0,5-5 А/дм2, направление частично обессоленного раствора ДМАА, ИБС и воды или ДМАА и воды: на глубокую очистку в электродиализатор с ионообменным наполнителем в камерах обессоливания до остаточного содержания хлористого лития 5-50 мг/л, затем - направление его на ректификацию для получения чистых ДМАА и ИБС или ДМАА и возврат концентрата после электродиализа с ионообменным наполнителем на вход электродиализатора для концентрирования хлористого лития. Технический результат - повышение степени очистки ДМАА, ИБС и хлористого лития для повторного использования в производстве параарамидных волокон. 1 ил., 11 табл.

 

Изобретение относится к способам очистки сточных вод и регенерации органических растворителей и минеральных веществ и может быть использовано в производстве синтетических волокон для повторного использования диметилацетамида (ДМАА), изобутилого спирта (ИБС) и хлористого лития и для организации водооборотной системы.

При производстве параарамидных волокон образуется большое количество сточных вод и отработанных технологических растворов, содержащих ДМАА, ИБС, хлористый литий, соляную кислоту и соединения железа.

Известен способ очистки технологических растворов и сточных вод от органических веществ адсорбцией на пористом углеродном материале с последующей регенерацией адсорбента перегретым водяным паром или термической обработкой [1]. Недостатком способа является большой расход дорогостоящего сорбента и высокая энергоемкость процесса.

Известен способ очистки технологических сточных вод, содержащих ДМАА и ИБС [2]. Для осуществления способа исходную сточную воду обрабатывают активированным углем, поглощенные вещества экстрагируют из отработанного активированного угля хлороформом, а экстракт направляют на ректификацию с целью разгонки смеси на ДМАА, ИБС и хлороформ.

Способ повышает экономичность процесса за счет сокращения дорогостоящего сорбента. Недостатком способа являются: экологическая опасность хлороформа с высоким классом опасности; низкая концентрация выделяемых ДМАА и ИБС в потоке отработанного хлороформа; загрязнение очищаемой воды, ДМАА и ИБС хлороформом.

Кроме того, способ не позволяет концентрировать хлористый литий, а процесс регенерации осложняется выпадением солей хлористого лития и соединений железа на теплообменных поверхностях ректификационной колонны.

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способ регенерации хлористого лития, диметилацетамида (ДМАА) и изобутилового спирта (ИБС) или хлористого лития и диметилацетамида из технологических растворов производства параарамидных волокон, позволяющего повысить степень очистки ДМАА и ИБС, извлечь и провести концентрирование из сточных вод хлористого лития для повторного использования в производстве параарамидных волокон.

Для достижения технического результата предлагается Способ регенерации хлористого лития, диметилацетамида (ДМАА) и изобутилового спирта (ИБС) или хлористого лития и диметилацетамида из технологических растворов производства параарамидных волокон, включающий стадию разделения ДМАА, ИБС и воды ректификацией, нейтрализацию исходного раствора гидроксидом лития, полученным в электродиализаторе с биполярными мембранами, осаждение и фильтрацию гидроксида железа, электродиализное концентрирование в электродиализаторе с непроточными камерами концентрирования при плотности тока 0,5-5 А/дм2, доупаривание части сконцентрированного раствора хлористого лития и его кристаллизацию при охлаждении в виде сольвата с ДМАА для возврата в технологический процесс для получения синтетических волокон, направление другой части сконцентрированного раствора хлористого лития в электродиализатор с биполярными мембранами для получения гидроксида лития и соляной кислоты концентрацией 0,1-1 М при плотности тока 0,5-5 А/дм2, направление частично обессоленного раствора ДМАА, ИБС и воды или ДМАА и воды на глубокую очистку в электродиализатор с ионообменным наполнителем в камерах обессоливания до остаточного содержания хлористого лития 5-50 мг/л, затем - направление его на ректификацию для получения чистых ДМАА и ИБС или ДМАА и возврат концентрата после электродиализа с ионообменным наполнителем на вход электродиализатора для концентрирования хлористого лития.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема технологического процесса регенерации хлористого лития, диметилацетамида и изобутилового спирта или хлористого лития и диметилацетамида из технологических растворов производства параарамидных волокон, состоящая из реактора-нейтрализатора 1, механического фильтра 2, электродиализатора 3, кристаллизатора 4, электродиализатора с биполярными мембранами 5, электродиализатора с ионообменной засыпкой 6.

Исходный раствор нейтрализуют гидроксидом лития и направляют в реактор-нейтрализатор 1, в котором происходит созревание и укрупнение гидроксида железа, после чего гидроксид железа отфильтровывают на механическом фильтре 2. Нейтрализованный и обезжелезенный раствор направляют в электродиализатор 3 для концентрирования хлористого лития. Часть концентрата, содержащего хлористый литий, осаждают при охлаждении в виде сольвата с ДМАА в кристаллизаторе 4 и возвращают повторно в технологический процесс получения синтетических волокон, а другую направляют в электродиализатор с биполярными мембранами 5 для получения гидроксида лития и соляной кислоты. Частично очищенный от хлористого лития раствор ДМАА, ИБС и воды подают в электродиализатор с ионообменной засыпкой камер обессоливания 6 для глубокой очистки водно-органического растворителя от хлористого лития, а затем направляют на ректификацию. Концентрат после электродиализатора с ионообменной засыпкой 6 направляют на вход электродиализатора 3. Соляную кислоту используют для периодической промывки механического фильтра 2.

Пример 1. Регенерации подвергали отработанный технологический раствор, состав которого представлен в Таблице 1.

Для получения соляной кислоты и гидроксида лития из хлорида лития использовали электродиализатор с биполярными мембранами 5, состоящий из анода и катода из платинированного титана, биполярных мембран МБ-3, обращенных анионообменной стороной к аноду и катионообменных мембран МК-40, образующих анодную, катодную, щелочные и кислотные камеры. Мембранный пакет электродиализатора с биполярными мембранами был образован двухкамерными элементарными ячейками. Площадь каждого электрода и рабочая поверхность каждой из мембран катионообменной и биполярной составляли 0,25 м2, число элементарных ячеек составляло 40 шт. Межмембранное расстояние равно 0,9 мм.

Анодную и катодную камеры заполняли 0,3 М раствором гидроксида лития, кислотные и щелочные камеры заполняли раствором хлорида лития, получаемым в электродиализаторе 3. Скорость подачи растворов в анодную и катодную камеру равна 0,1 м3/час. Скорость подачи раствора в кислотные и щелочные камеры равна 1,0 м3/час.

На анод и катод подавали постоянное напряжение, соответствующее плотности тока 100 А/м2.

Получаемый 0,3 М раствор гидроксида лития подавали в реактор-нейтрализатор 1 для нейтрализации соляной кислоты, содержащейся в исходном технологическом растворе. Получаемый 0,3 М раствор соляной кислоты подавали в механический фильтр для его промывки от гидроксида железа, удаленного из нейтрализованного технологического раствора.

Для удаления из нейтрализованного в реакторе-нейтрализаторе 1 и отфильтрованного через механический фильтр 2 технологического раствора хлорида лития использовали электродиализатор 3, состоящий из анода и катода из платинированного титана, катионообменных мембран МК-40 и анионообменных мембран МА-40. Площадь каждого электрода и рабочая поверхность каждой из мембран катионообменной и анионообменной составляли 0,25 м2, число элементарных ячеек составляло 40 шт. Межмембранное расстояние равно 0,9 мм. Анодную и катодную камеры заполняли 0,3 М раствором гидроксида лития. Скорость подачи растворов в анодную и катодную камеру равна 0,1 м3/час. Скорость подачи (циркуляции) раствора в камеру обессоливания составляла 1,0 м3/час. Скорость подачи (циркуляции) раствора в камеру концентрирования составляла 1,0 м3/час.

На анод и катод подавали постоянное напряжение, соответствующее плотности тока 100 А/м2.

Получаемый в камерах концентрирования 0,9 М раствор хлорида лития подавали в солевые камеры электродиализатора с биполярными мембранами 5 для получения гидроксида лития и соляной кислоты.

Для глубокого удаления хлорида лития из полученного в электродиализаторе 5 технологического раствора использовали электродиализатор с ионообменной засыпкой 6, состоящий из анода и катода из платинированного титана, катионообменных мембран МК-40 и анионообменных мембран МА-40. В камеры обессоливания помещали засыпку из катионообменника КУ-2 и анионообменника АВ-17. Площадь каждого электрода и рабочая поверхность каждой из мембран катионообменной и анионообменной составляли 0,25 м2, число элементарных ячеек составляло 40 шт. Межмембранное расстояние равно 0,4 мм. В анодную и катодную камеры подавали раствор, образующийся в камерах концентрирования электродиализатор с ионообменной засыпкой. Скорость подачи растворов в анодную и катодную камеру равна 0,1 м3/час. Скорость подачи (циркуляции) раствора в камеру обессоливания составляла 1,0 м3/час. Скорость подачи (циркуляции) раствора в камеру концентрирования составляла 0,1 м3/час.

На анод и катод подавали постоянное напряжение, соответствующее плотности тока 20 А/м2.

Получаемый в камерах концентрирования раствор хлорида лития с концентрацией 0,5 г/л подавали на вход электродиализатора 3.

Получаемый в камерах обессоливания технологический раствор с остаточной концентрацией хлорида лития 50 мг/л подавали на ректификацию.

В Таблице 2 приведены концентрация регенерированных ДМАА и ИБС, а также степень их извлечения из отработанных технологических растворов. Для сравнения приводятся аналогичные результаты в известном способе (прототип).

Как видно из таблицы 2, предлагаемый способ обеспечивает практически полную регенерацию органических растворителей ДМАА, ИБС и хлористого лития с получением высокочистых веществ, пригодных для повторного использования в производстве параарамидных волокон.

Пример 2. Регенерации подвергали отработанный технологический раствор, не содержащий изобутилового спирта, состав которого представлен в Таблице 3.

Регенерация отработанного технологического раствора, не содержащего изобутилового спирта, теми же методами, в той же последовательности и в тех же условиях, что и в Примере 1, позволяет получить регенерированный ДМАА (Таблица 4).

В Таблице 4 приведена концентрация регенерированного ДМАА, а также степень его извлечения из отработанных технологических растворов. Для сравнения приводятся аналогичные результаты в известном способе (прототип).

Как видно из таблицы 4, предлагаемый способ обеспечивает практически полную регенерацию органического растворителя ДМАА и хлористого лития с получением высокочистых веществ, пригодных для повторного использования в производстве параарамидных волокон.

Пример 3. Для того чтобы увеличить концентрацию хлористого лития в растворе, получаемом в тракте концентрирования электродиализатора 3, в этом примере использовали электродиализатор с непроточными камерами концентрирования - электродиализатор, в камеры концентрирования которого извне раствор не подавали. В этом случае вода вносится в камеры концентрирования через катионообменные и анионообменные мембраны вместе катионами и анионами в их гидратных оболочках, а концентрация получаемого раствора в пределе равна концентрации насыщенного раствора концентрируемой соли.

Для определения диапазона оптимальных плотностей электрического тока, подаваемого на электродиализатор с непроточными камерами концентрирования 3, регенерации подвергали отработанный технологический раствор такого же состава, как и в примере 1 (Таблица 1), а также отработанный технологический раствор, не содержащий ИБС такого же состава, как и в примере 2 (Таблица 3). Для получения соляной кислоты и гидроксида лития из хлорида лития использовали такой же электродиализатор с биполярными мембранами 5, как и в примере 1. Для глубокого удаления хлорида лития из полученного в электродиализаторе 3 технологического раствора использовали такой же электродиализатор с ионообменной засыпкой 6, как и в примере 1.

Для удаления из нейтрализованного в реакторе-нейтрализаторе 1 и отфильтрованного через механический фильтр 2 технологического раствора хлорида лития использовали электродиализатор с непроточными камерами концентрирования 3, состоящий из анода и катода из платинированного титана, катионообменных мембран МК-40 и анионообменных мембран МА-40. Площадь каждого электрода и рабочая поверхность каждой из мембран катионообменной и анионообменной составляла 0,25 м2, число элементарных ячеек составляло 40 шт. Межмембранное расстояние равнялось 9·10-4 м. Катодная и анодная камеры снабжены входным и выходным штуцерами. Каждая камера обессоливания снабжена внутренними входными и выходными коллекторами, соединенными с входными и выходными штуцерами. Каждая камера концентрирования снабжена внешним выходным коллектором. В камеры концентрирования извне раствор не подавали.

Анодную и катодную камеры заполняли 0,3 Μ раствором гидроксида лития. Скорость подачи растворов в анодную и катодную камеру равнялась 0,1 м3/час. Скорость подачи (циркуляции) раствора в камеру обессоливания составляла 1,0 м3/час. Скорость подачи (циркуляции) раствора в камеру концентрирования составляла 1,0 м3/час.

Получаемый в камерах концентрирования 2-3 M раствор хлорида лития после разбавления до концентрации 0,3 Μ подавали в кислотные и щелочные камеры электродиализатора с биполярными мембранами 5 для получения гидроксида лития и соляной кислоты.

Получаемый в камерах обессоливания технологический раствор хлорида лития с концентрацией 0,9 г/л подавали в электродиализатор с ионообменной засыпкой 6.

Результаты испытаний электродиализатора с непроточными камерами концентрирования 3 приведены в Таблице 5.

где

I - электрический ток, подаваемый на электродиализатор-концентратор, A;

U - напряжение на электродиализаторе-концентраторе, B;

cLiCl, ко - концентрация хлорида лития в камере обессоливания

электродиализатора-концентратора, M;

cLiCl, кк - концентрация хлорида лития в камере концентрирования электродиализатора-концентратора, M;

ηLiCl - дифференциальный выход по току хлорида лития, получаемого в камере концентрирования электродиализатора-концентратора, %;

WLiCl - дифференциальные удельные энергозатраты на получение хлорида лития в электродиализаторе-концентраторе, кВт·ч/моль;

PLiCl - дифференциальная удельная производительность электродиализатора-концентратора по хлориду лития, моль/(ч·м2). Из таблицы 5 следует, что при низкой плотности тока меньшей 0,5 A/дм2 удельная производительность электродиализатора-концентратора с непроточными камерами концентрирования резко уменьшается. При высокой плотности тока большей 5 A/дм2 удельные энергозатраты при получении хлорида лития в концентраторе с непроточными камерами концентрирования резко увеличиваются. Таким образом, диапазоном оптимальных плотностей тока для электродиализатора-концентратора с непроточными камерами концентрирования является диапазон 0,5-5 A/дм2.

По сравнению с обычным электродиализатором использование электродиализатора-концентратора с непроточными камерами концентрирования позволяет увеличить концентрацию хлористого лития в 2-3 раза с 0,9 Μ до 1,5-3 Μ и, тем самым, во столько же раз снизить объем раствора, содержащего хлористый литий, и затраты энергии для его доупаривания перед кристаллизацией.

В таблице 6 приведена концентрация регенерированных ДМАА и ИБС, содержание примесей в регенерированных ДМАА и ИБС, а также степень их извлечения из отработанных технологических растворов. Для сравнения приводятся аналогичные результаты в известном способе (прототип).

Как видно из таблицы 6, предлагаемый способ обеспечивает практически полную регенерацию органических растворителей ДМАА, ИБС и хлористого лития с получением высокочистых веществ, пригодных для повторного использования в производстве параарамидных волокон.

Пример 4. Для того чтобы сократить возврат хлористого лития вместе с гидроксидом лития в технологический раствор, а также сократить потерю хлористого лития вместе с соляной кислотой, получаемой в электродиализаторе с биполярными мембранами 5, в этом примере для получения гидроксида лития и соляной кислоты использовали электродиализатор с трехкамерными элементарными ячейками. В отличие от электродиализатора с двухкамерными элементарными ячейками в таком электродиализаторе практически весь хлористый литий расходуется на получение гидроксида лития и соляной кислоты.

Для определения диапазона оптимальных плотностей электрического тока, подаваемого на электродиализатор 5 с трехкамерными элементарными ячейками и концентраций гидроксида лития и соляной кислоты, получаемых в электродиализаторе 5, регенерации подвергали отработанный технологический раствор такого же состава, как и в примере 1 (Таблица 1), а также отработанный технологический раствор, не содержащий ИБС такого же состава, как и в примере 2 (Таблица 3). Для удаления из нейтрализованного в реакторе-нейтрализаторе 1 и отфильтрованного через механический фильтр 2 технологического раствора хлорида лития использовали такой же электродиализатор 3 с непроточными камерами концентрирования, как и в примере 2. Для глубокого удаления хлорида лития из полученного в электродиализаторе 3 технологического раствора использовали такой же электродиализатор с ионообменной засыпкой 6, как и в примере 1.

Для получения соляной кислоты и гидроксида лития из хлорида лития использовали электродиализатор с биполярными мембранами 5, состоящий из анода и катода из платинированного титана, биполярных мембран МБ-3, обращенных анионообменной стороной к аноду, катионообменных мембран МК-40 и анионообменных мембран МА-40, образующих анодную, катодную, солевые, щелочные и кислотные камеры. Мембранный пакет электродиализатора с биполярными мембранами был образован трехкамерными элементарными ячейками. Площадь каждого электрода и рабочая поверхность каждой из мембран катионообменной и биполярной составляли 0,25 м2, число элементарных ячеек составляло 40 шт. Межмембранное расстояние равно 9·10-4 м. Катодная и анодная камеры снабжены входным и выходным штуцерами. Каждая камера солевая, щелочная и кислотная снабжена внутренними входными и выходными коллекторами, соединенными с входными и выходными штуцерами.

Анодную и катодную камеры заполняли 0,3 Μ раствором гидроксида лития. Солевые камеры заполняли разбавленным до концентрации 0,3 Μ раствором хлорида лития, получаемым в электродиализаторе 3. Кислотные камеры заполняли разбавленным до концентрации 0,02 Μ раствором соляной кислоты. Щелочные камеры заполняли разбавленным до концентрации 0,02 Μ раствором гидроксида лития.

Скорость подачи растворов в анодную и катодную камеру равнялась 0,1 м3/час. Скорость подачи раствора в солевые камеры равнялась 3,0 м3/час. Скорость подачи раствора в кислотные и щелочные камеры равнялась 1,0 м3/час.

Получаемый 0,3 Μ раствор гидроксида лития подавали в реактор-нейтрализатор 1 для нейтрализации соляной кислоты, содержащейся в исходном технологическом растворе. Получаемый 0,3 Μ раствор соляной кислоты подавали в механический фильтр для его промывки от гидроксида железа, удаленного из нейтрализованного технологического раствора.

Результаты испытаний электродиализатора 3 с биполярными мембранами, содержащего трехкамерные элементарные ячейки, в зависимости от плотности электрического тока, подаваемого на электродиализатор, приведены в Таблице 7.

где

I - электрический ток, подаваемый на электродиализатор-синтезатор, A;

U - напряжение на элементарной ячейке электродиализатора-синтезатора, B;

сLiCl - концентрация хлорида лития в солевой камере электродиализатора-синтезатора, М;

сLiCl - концентрация гидроксида лития, получаемого в щелочной камере электродиализатора-синтезатора, М;

сHCl - концентрация соляной кислоты, получаемой в кислотной камере электродиализатора-синтезатора, М;

ηLiOH - дифференциальный выход по току гидроксида лития, получаемого в щелочной камере электродиализатора-синтезатора, %;

ηHCl - дифференциальный выход по току соляной кислоты, получаемой в кислотной камере электродиализатора-синтезатора, %;

WLiOH - дифференциальные удельные энергозатраты на получение гидроксида лития в электродиализаторе-синтезаторе, кВт·ч/моль;

WHCl - дифференциальные удельные энергозатраты на получение соляной кислоты в электродиализаторе-синтезаторе, кВт·ч/моль;

PLiOH - дифференциальная удельная производительность электродиализатора-синтезатора по гидроксиду лития, моль/(ч·м2);

PHCl - дифференциальная удельная производительность электродиализатора-синтезатора по соляной кислоте, моль/(ч·м2).

Из таблицы 7 следует, что при низкой плотности тока меньшей 0,5 A/дм2 удельная производительность электродиализатора с биполярными мембранами резко уменьшается. При высокой плотности тока большей 5 A/дм2 удельные энергозатраты при получении гидроксида лития и соляной кислоты в электродиализаторе резко увеличиваются. Таким образом диапазоном оптимальных плотностей тока для электродиализатора с биполярными мембранами, содержащего трехкамерные элементарные ячейки, является диапазон 0,5-5 A/дм2.

Результаты испытаний электродиализатора 3 с биполярными мембранами, содержащего трехкамерные элементарные ячейки, в зависимости от концентрации гидроксида лития и соляной кислоты, получаемых в электродиализаторе, приведены в Таблице 8.

Из таблицы 8 следует, что при получении гидроксида лития и соляной кислоты с концентрацией меньше 0,1 Μ удельные энергозатраты процесса возрастают по сравнению с тем случаем, когда концентрация получаемой щелочи и кислоты находится в диапазоне 0,1-1 М. Кроме того, использование разбавленных растворов щелочи для нейтрализации технологического раствора приводит к его значительному разбавлению водой и дополнительной нагрузке на ректификационные колонны. При получении гидроксида лития и соляной кислоты с концентрацией больше 1 Μ удельные энергозатраты процесса также возрастают по сравнению с тем случаем, когда концентрация получаемой щелочи и кислоты находится в диапазоне 0,1-1 М.

Таким образом, диапазоном оптимальных концентраций получаемого гидроксида лития и соляной кислоты в электродиализаторе с биполярными мембранами, содержащего трехкамерные элементарные ячейки, является диапазон 0,1 - 1 М.

В таблице 9 приведены концентрация регенерированных ДМАА и ИБС, содержание примесей в регенерированных ДМАА и ИБС, а также степень их извлечения из отработанных технологических растворов. Для сравнения приводятся аналогичные результаты в известном способе (прототип).

Как видно из таблицы 6, предлагаемый способ обеспечивает практически полную регенерацию органических растворителей ДМАА, ИБС и хлористого лития с получением высокочистых веществ, пригодных для повторного использования в производстве параарамидных волокон.

Пример 5. Остаточная концентрация хлористого лития, содержащегося в технологическом растворе, обессоленном в электродиализаторе с ионообменным наполнителем, не должна быть слишком высокой, так как на стадии ректификации технологического раствора в этом случае может возникать необходимость выделения комплексной соли LiCl·ДМАА кристаллизацией из упаренного раствора и отделения суспензии комплексной соли центрифугированием. С другой стороны чрезмерное снижение остаточной концентрации хлористого лития сопряжено с увеличением энергозатрат и снижением производительности электродиализатора с ионообменным наполнителем.

Для определения диапазона оптимального остаточного содержания хлорида лития после глубокого обессоливания технологического раствора в электродиализаторе с ионообменным наполнителем регенерации подвергали отработанный технологический раствор такого же состава, как и в примере 1 (Таблица 1), а также отработанный технологический раствор, не содержащий ИБС такого же состава, как и в примере 2 (Таблица 3). Для получения соляной кислоты и гидроксида лития из хлорида лития использовали электродиализатор с биполярными мембранами 5, содержащий трехкамерные элементарные ячейки. Для удаления из нейтрализованного в реакторе-нейтрализаторе 1 и отфильтрованного через механический фильтр 2 технологического раствора хлорида лития использовали такой же электродиализатор 3 с непроточными камерами концентрирования, как и в примере 2.

Для глубокого удаления хлорида лития из полученного в электродиализаторе 5 технологического раствора использовали электродиализатор с ионообменной засыпкой 6, состоящий из анода и катода из платинированного титана, катионообменных мембран МК-40 и анионообменных мембран МА-40. В камеры обессоливания помещали засыпку из катионообменника КУ-2 и анионообменника АВ-17. Площадь каждого электрода и рабочая поверхность каждой из мембран катионообменной и анионообменной составляли 0,25 м2, число элементарных ячеек составляло 40 шт. Межмембранное расстояние равно 4·10-4 м. Катодная и анодная камеры снабжены входным и выходным штуцерами. Все камеры обессоливания и концентрирования снабжены внешними входными и выходными коллекторами, соединенными с входными и выходными штуцерами. В анодную и катодную камеры подавали раствор, образующийся в камерах концентрирования электродиализатор с ионообменной засыпкой. Скорость подачи растворов в анодную и катодную камеру равна 0,1 м3/час. Скорость подачи (циркуляции) раствора в камеру обессоливания составляла 1,0 м3/час. Скорость подачи (циркуляции) раствора в камеру концентрирования составляла 0,1 м3/час.

Получаемый в камерах концентрирования раствор хлорида лития с концентрацией 0,5 г/л подавали на вход электродиализатора 3.

Получаемый в камерах обессоливания технологический раствор подавали на ректификацию.

Результаты испытаний электродиализатора с ионообменной засыпкой 6 приведены в Таблице 10.

где

i - плотность электрического тока, подаваемого на электродиализатор-концентратор, A;

U - напряжение на электродиализаторе-концентраторе,B;

cLiCl, вход ко - концентрация хлорида лития на входе в камеру обессоливания электродиализатора, М;

cLiCl, выход ко - концентрация хлорида лития на выходе из камеры обессоливания электродиализатора, М;

WLiCl - дифференциальные удельные энергозатраты на получение глубокого обессоливания технологического раствора, кВт·ч/м3;

PLiCl - дифференциальная удельная производительность электродиализатора с засыпкой камер обессоливания ионообменными материалами, моль/(ч·м2). Из таблицы 10 следует, что при остаточном содержании хлорида лития после глубокого обессоливания технологического раствора в электродиализаторе с ионообменным наполнителем менее 5 мг/л резко возрастают энергозатраты и уменьшается производительность процесса. При остаточном содержании хлорида лития более 50 мг/л возникает необходимость выделения комплексной соли LiCl·ДМАА кристаллизацией из упаренного раствора и отделения суспензии комплексной соли центрифугированием.

Таким образом, оптимальным диапазоном остаточного содержания хлорида лития в глубоко обессоленном технологическом растворе является диапазон 5-50 мг/л.

В таблице 11 приведены концентрация регенерированных ДМАА и ИБС, содержание примесей в регенерированных ДМАА и ИБС, а также степень их извлечения из отработанных технологических растворов. Для сравнения приводятся аналогичные результаты в известном способе (прототип).

Как видно из таблицы 11, предлагаемый способ обеспечивает практически полную регенерацию органических растворителей ДМАА, ИБС и хлористого лития с получением высокочистых веществ, пригодных для повторного использования в производстве параарамидных волокон.

Список литературы

1. Патент РФ №2110480 «Способ очистки технологических растворов и сточных вод от органических веществ»

2. А.с. СССР №1599312 «Способ переработки сточных вод, содержащих диметилацетамид и изобутиловый спирт»

Способ регенерации хлористого лития, диметилацетамида (ДМАА) и изобутилового спирта (ИБС) или хлористого лития и диметилацетамида из технологических растворов производства параарамидных волокон, включающий стадию разделения ДМАА, ИБС и воды ректификацией, нейтрализацию исходного раствора гидроксидом лития, полученным в электродиализаторе с биполярными мембранами, осаждение и фильтрацию гидроксида железа, электродиализное концентрирование в электродиализаторе с непроточными камерами концентрирования при плотности тока 0,5-5 А/дм2, доупаривание части сконцентрированного раствора хлористого лития и его кристаллизацию при охлаждении в виде сольвата с ДМАА для возврата в технологический процесс для получения синтетических волокон, направление другой части сконцентрированного раствора хлористого лития в электродиализатор с биполярными мембранами для получения гидроксида лития и соляной кислоты концентрацией 0,1-1 М при плотности тока 0,5-5 А/дм2, направление частично обессоленного раствора ДМАА, ИБС и воды или ДМАА и воды: на глубокую очистку в электродиализатор с ионообменным наполнителем в камерах обессоливания до остаточного содержания хлористого лития 5-50 мг/л, затем - направление его на ректификацию для получения чистых ДМАА и ИБС или ДМАА и возврат концентрата после электродиализа с ионообменным наполнителем на вход электродиализатора для концентрирования хлористого лития.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам очистки воды от растворенных органических веществ и может быть использовано для очистки природных и сточных вод. Способ включает предварительное полное газонасыщение обрабатываемой воды газами-окислителями и каталитическое окисление компонентов водного раствора в мембранном реакторе.

Изобретение относится к технологиям очистки и/или обессоливания жидкости, преимущественно воды, для бытового и/или питьевого водоснабжения, с рециркуляцией и пневматическим запуском и предназначено для использования в бытовых и/или промышленных условиях, на дачных и садовых участках.

Заявляемая группа технических решений относится к области мембранного газоразделения. Способ газоразделения состоит в том, что предварительно сжатую газовую смесь подают в газоразделительное устройство с мембранными элементами (2), где происходит разделение потока газовой смеси на пермеат и ретентат, и продувают пермеат, при этом продувку пермеата осуществляют газовой смесью, отбираемой со входа газовой смеси (3) газоразделительного устройства.

Изобретение относится к газоперерабатывающему и газохимическому комплексу, включающему газоперерабатывающий сектор, в котором в качестве сырья звена подготовки сырья 1.1 подается природный углеводородный газ с получением очищенного и осушенного газа и кислого газа, направляемых, соответственно, в звено низкотемпературного фракционирования сырья 1.2 и в звено получения элементарной серы при присутствии сероводорода в исходном сырье 1.5, звена получения товарной метановой фракции (товарного газа) 1.3 подается метановая фракция со звена 1.2 с получением азота, гелиевого концентрата, направляемого на звено получения товарного гелия 1.6, и метановой фракции, звена получения суммы сжиженных углеводородных газов (СУГ) и пентан-гексановой фракции 1.4 подается ШФЛУ со звена 1.2 с получением пропановой, бутановой, изобутановой и пентан-гексановой фракции, пропан-бутана технического и автомобильного, сектор по сжижению природных газов, состоящий из звена сжижения товарной метановой фракции (товарного газа) 1.12, соединяющегося потоком метановой фракции из звена 1.3, и звена сжижения этановой фракции 1.13, соединяющегося потоком этановой фракции из звена 1.2 с получением товарного газа, газохимический сектор, в котором в качестве сырья звена получения этилена 1.7 подается со звена 1.2 этановая фракция с получением этилена и водорода, звена получения пропилена 1.8 подается со звена 1.4 пропановая фракция, звена получения синтез-газа, метанола и высших спиртов, аммиака 1.10 подается со звеньев 1.12, 1.1 и 1.7-1.8, соответственно, товарный газ, кислый газ и водород с получением метанола и аммиака, звена получения полимеров, сополимеров 1.9 подается из звеньев 1.8 и 1.7, соответственно, пропилен и частично этилен с получением полиэтилена, сополимера и полипропилена, звена получения этиленгликолей 1.11 подается со звена 1.7 оставшаяся часть этилена с получением моно-, ди- и триэтиленгликолей, сектор подготовки конденсата, в котором в качестве сырья звена стабилизации конденсата 1.14 подается нестабильный газоконденсат, звена получения моторных топлив 1.15 подается стабильный газоконденсат, пентан-гексановая фракция и водород, соответственно, со звеньев 1.14, 1.4 и 1.7-1.8 с получением высокооктанового автобензина, керосиновой и дизельной фракций, при этом отводимые предельные углеводородные газы со звена 1.15 и газ стабилизации со звена 1.14 направляются в звено 1.1, с учетом того, что перемещение технологических потоков между смежными секторами обеспечивается дополнительными перекачивающими станциями.

Изобретение относится к мембранной технике и технологии, а именно к технике электродиализа. Способ изменения характеристик электродиализатора с чередующимися катионообменными и анионообменными мембранами, включающий подачу в электродные камеры электродиализатора раствора серной кислоты с концентрацией 0,025 М, в камеры обессоливания - 0,005-0,01 М раствора анилина в минеральной кислоте с концентрацией ионов водорода 0,05 М, а в камеры концентрирования - раствора соли с концентрацией 0,0005-0,015 М, в которой анион кислотного остатка является окислителем, в минеральной кислоте с концентрацией ионов водорода 0,05 М, при плотности тока равной 100-400 А/м2 в течение 60-120 мин, с последующим промыванием емкостей и камер электродиализатора дистиллированной водой, после чего электродиализатор выдерживают под током плотностью 100 А/м2 в течение 60 мин при подаче во все камеры электродиализатора 0,025 М раствора серной кислоты.

Изобретение относится к молочной промышленности, а именно к способу обработки молочных продуктов посредством мембранной фильтрации и мембранному фильтрационному узлу для осуществления этого способа.

Изобретение относится к способам переработки газов. Cпособ утилизации факельных газов, включающий двухступенчатое сжатие факельных газов жидкостно-кольцевым компрессором с использованием на первой ступени сжатия водного раствора алканоламина в качестве рабочей жидкости, сепарацию компрессата первой ступени сжатия с получением обессеренного газа, углеводородного конденсата и насыщенного сероводородом алканоламинового абсорбента, сжатие обессеренного газа на второй ступени жидкостно-кольцевым компрессором с использованием в качестве рабочей жидкости углеводородного абсорбента, охлаждение и сепарацию компрессата второй ступени сжатия с получением отбензиненного газа, водного конденсата и абсорбата.

Изобретение относится к области тепловой и промышленной энергетики и может быть использовано для обеспечения потребителей химически очищенной и химически обессоленной водой.

Группа изобретений относится к пищевой промышленности. Гидролизуют лактозу молочного сырья.
Группа изобретений относится к пищевой промышленности. Способ получения безлактозного или низколактозного молочного продукта включает гидролиз лактозы в молочном сырье, ультрафильтрацию гидролизованного молочного сырья, чтобы сконцентрировать белки в УФ-ретентате и получить УФ-пермеат, содержащий сахара, нанофильтрацию (НФ) УФ-пермеата для отделения сахаров в НФ-ретентат, а минералов в НФ-пермеат и получение безлактозного или низколактозного молочного продукта с заданной композицией и сладостью, содержащего УФ-пермеат, полученный на стадии b), и НФ-пермеат, полученный на стадии с), по существу без добавления воды и без добавления лактазного фермента в полученный молочный продукт для гидролиза остаточной лактозы в продукте.

Настоящее изобретение относится к способу экстрагирования соединений серы в потоке углеводорода. Способ включает подачу потока углеводорода, содержащего соединения серы, в зону предварительного промывания, содержащую аммиак, отбор потока подвергнутого предварительному промыванию углеводорода из зоны предварительного промывания и подачу потока подвергнутого предварительному промыванию углеводорода в зону массопереноса для экстрагирования одного или нескольких тиольных соединений из потока подвергнутого предварительному промыванию углеводорода. Указанная зона массопереноса включает половолоконный мембранный контактор, и извлечение тиольных соединений происходит через поры в стенке труб. Указанный способ позволяет свести к минимуму количество оборудования, необходимого для удаления тиольных соединений, и при этом сжиженный нефтяной газ или легкая нафта обладают необходимыми характеристиками. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способу утилизации факельных газов, включающему отбор сбросных факельных газов, компрессию и извлечение сероводорода и других кислых компонентов факельных газов регенерированным водным раствором амина, отделение полунасыщенного амина от сжатого газа, регенерацию раствора амина. Причем отбор, компрессию и одновременную очистку утилизационных факельных газов от сероводорода и других кислых компонентов факельных газов осуществляют инжектированием этих газов из факельного коллектора в жидкостный струйный аппарат, в котором в качестве рабочей среды используют регенерированный водный раствор амина. Технический результат - уменьшение эксплуатационных и энергетических затрат и повышение эффективности процесса. 1 ил., 1 табл., 2 пр.

Изобретение относится к способу очистки аминокислот. Описан способ деминерализации нейтрализационным диализом смешанного раствора аминокислоты и соли, включающий подачу смеси раствора фенилаланина и хлорида натрия в среднюю секцию трехсекционного диализатора, ограниченную мембранами разной природы фунциональных групп с геометрически неоднородной профилированной поверхностью, подачу в режиме противотока через смежную с катионообменной мембраной секцию раствора фенилаланина, а через смежную с анионообменной мембраной секцию - раствора хлорида натрия. Технический результат заключается в способе селективного извлечения ионов электролита из смешанного раствора с фенилаланином стационарным нейтрализационным диализом с профилированными ионообменными мембранами разной природы фунциональных групп. 3 ил.

Изобретение относится к обработке воды и может быть использовано в области питьевого водоснабжения для глубокой очистки питьевой водопроводной воды. Водоочистительная установка содержит программируемый блок управления 27, фильтры грубой 1 и тонкой 2 механической очистки, первый 3 и второй 4 обратноосмотические мембранные фильтры, насос 5 для перекачивания воды, входной 9 и выходной 33 электромагнитные клапаны, электронный датчик давления 8; вмонтированные в трубопровод по потоку счетчики расхода воды 10,11, 12 с первого по третий, первый 13 и второй 14 узлы контроля концентрации примесей в воде, первый 15 и второй 16 датчики "сухого хода", реле давления 17 очищенной воды, обратный клапан 18, запорные краны 19, 20, 21, 22 с первого по четвертый, манометры 23, 24, 25, 26 с первого по четвертый, камеру ультрафиолетового облучения 7. Изобретение позволяет получить на выходе установки очищенную воду требуемого качества в зависимости от ее дальнейшего использования. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение касается способов разделения потока текучей эмульсии на углеводородный поток и водный поток. Способ разделения потока текучей эмульсии, имеющей непрерывную водную фазу, на углеводородный поток и водный поток, в котором пропускают поток текучей эмульсии через микропористую мембрану с получением потока углеводородного продукта и потока водного продукта, мембрана содержит по существу гидрофобную, полимерную матрицу и по существу гидрофильный, тонкоизмельченный мелкозернистый, по существу нерастворимый в воде наполнитель, распределенный по матрице. Полимерная матрица имеет средний размер пор меньше чем 1,0 микрон, и чистоты потоков продуктов не зависят от скорости течения потока водного продукта и размера пор мембраны. Технический результат – повышение эффективности отделения нефти от воды в реальном времени. 3 н. 17 з.п. ф-лы, 9 табл.

Изобретение относится к экстракторам системы жидкость-жидкость для применения в биотехнологической, фармацевтической, химической, пищевой промышленности, и, в частности, может быть использовано для ускорения выделения целевых продуктов метаболизма микроорганизмов, например антибиотиков из культуральной жидкости их культивирования в процессе разделения на мембранах. Устройство для интенсификации процесса экстракции в системе жидкость-жидкость включает корпус мембранного экстрактора, внутреннюю сетчатую перегородку с мембраной, циркуляционные насосы, гидродинамические ультразвуковые излучатели, входной патрубок с краном для жидкости с экстрагируемым компонентом, выходной патрубок с краном для жидкости после экстракции из него экстрагируемого компонента и отводом патрубка для подачи жидкости на циркуляцию, входной патрубок с краном для экстрагента, выходной патрубок с краном для экстрагента с экстрактом и отводом патрубка для подачи экстрагента на циркуляцию. Технический результат - ускорение процесса мембранной экстракции. 1 ил.

Изобретение относится к способу очистки природного рассола бишофита, который представляет собой лекарственное средство, бальнеологическое средство, профилактическое средство, применяемое при различных патологических состояниях организма, в качестве средства профилактики заболеваний различной этиологии, в качестве бальнеологического фактора в санаторно-курортном лечении или в качестве действующего компонента для получения сложнокомпонентных лекарственных форм. Исходное сырье предварительно аэрируют. Затем сырье пропускают через фильтрующие установки, содержащие гранулированный активированный уголь. В дальнейшем сырье подвергают механической фильтрации через фильтрующую мембрану и нанофильтрации через мембраны для удаления растворенных веществ с размером от 1 нм и органических веществ с молекулярной массой 200-400 Да. Технический результат: получение очищенного природного рассола бишофита от примесей ионов железа, нефтепродуктов, солей тяжелых металлов и взвешенных механических частиц. 1 табл.

Изобретение относится к области микрофильтрационных установок. Фильтрационный модуль содержит пакет из двух разделителей. Разделитель в пакете содержит первую и вторую наружные пластины и внутренний канал для пермеата, расположенный между первой и второй наружными пластинами таким образом, что наружные пластины формируют две из стенок, которые определяют по меньшей мере один внутренний канал для пермеата. Внутренний канал для пермеата проходит между двумя противоположными сторонами иными, чем первая и вторая наружные пластины разделителя. Кроме того, первая и вторая наружные пластины разделителя являются пористыми или перфорированными, и фильтрационная мембрана присоединяется к указанным первой и второй наружным пластинам по меньшей мере одного разделителя таким образом, что жидкость, перенесенная через мембрану, в дальнейшем переносится через поры или перфорации в указанный по меньшей мере один внутренний канал для пермеата. Разделители пакета разделены отдельными продолговатыми дистанцирующими элементами, которые присоединены к наружным пластинам вдоль краев к противоположным сторонам, между которыми проходит внутренний канал для пермеата, тем самым формируя каналы для фильтрата между соседними разделителями в пакете, и где каналы для фильтрата проходят в направлении ином, чем направление каналов для пермеата. Кроме того, изобретение предлагает способ изготовления фильтрационного модуля и фильтрационного устройства. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области кондиционирования воздуха. Способ регулирования содержания углекислого газа и кислорода в помещении, включающий формирование и сжатие атмосферного воздушного потока при помощи компрессора с последующим его обогащением кислородом в мембранном модуле и подачу потока воздуха, обогащенного кислородом, в помещение и сброс потока воздуха, не проникшего через мембранный модуль, в атмосферу вне помещения, отличается тем, что формирование и сжатие воздушного потока компрессором может осуществляться с поочередным соединением с воздушным потоком из помещения, при этом воздушный поток из помещения поступает на вход мембранного модуля, где происходит очистка воздушного потока из помещения от углекислого газа, который сбрасывается в атмосферу вне помещения, а очищенный воздух возвращается в помещение. Технический результат заключается в увеличении энергоэффективности при покомпонентной (кислород, углекислый газ, влажность) регулировке состава атмосферы в помещении, а также в упрощении управления системой. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Заявляемая группа технических решений относится к области мембранного газоразделения. Способ мембранного газоразделения, включающий сжатие исходной газовой смеси в ступенях компрессора, подачу газа из промежуточной ступени сжатия в газоразделительное устройство с мембранными элементами, разделение потока газовой смеси на пермеат и ретентат, повышение давление пермеата, покинувшего газоразделительное устройство и подачу пермеата в промежуточную ступень сжатия, предшествующую газоразделительному устройству, при этом давление пермеата повышают первым запорно-регулирующим устройством, часть пермеата, покинувшего газоразделительное устройство, отводят через второе запорно-регулирующее устройство, часть ретентата после газоразделения подают на вход газоразделительного устройства. Заявлена также установка мембранного газоразделения. Технический результат - увеличение количества газовой смеси, подаваемой в газоразделительное устройство, и упрощение регулирования показателей установки газоразделения по концентрации ретентата и производительности, а также снижение затрат энергии на повышение давления пермеата, покинувшего газоразделительное устройство. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к способам очистки сточных вод и регенерации органических растворителей и минеральных веществ и может быть использовано в производстве синтетических волокон для повторного использования диметилацетамида, изобутилового спирта и хлористого лития и для организации водооборотной системы. Способ регенерации включает стадии разделения ДМАА, ИБС и воды ректификацией, нейтрализацию исходного раствора гидроксидом лития, полученным в электродиализаторе с биполярными мембранами, осаждение и фильтрацию гидроксида железа, электродиализное концентрирование в электродиализаторе с непроточными камерами концентрирования при плотности тока 0,5-5 Адм2, доупаривание части сконцентрированного раствора хлористого лития и его кристаллизацию при охлаждении в виде сольвата с ДМАА для возврата в технологический процесс для получения синтетических волокон, направление другой части сконцентрированного раствора хлористого лития в электродиализатор с биполярными мембранами для получения гидроксида лития и соляной кислоты концентрацией 0,1-1 М при плотности тока 0,5-5 Адм2, направление частично обессоленного раствора ДМАА, ИБС и воды или ДМАА и воды: на глубокую очистку в электродиализатор с ионообменным наполнителем в камерах обессоливания до остаточного содержания хлористого лития 5-50 мгл, затем - направление его на ректификацию для получения чистых ДМАА и ИБС или ДМАА и возврат концентрата после электродиализа с ионообменным наполнителем на вход электродиализатора для концентрирования хлористого лития. Технический результат - повышение степени очистки ДМАА, ИБС и хлористого лития для повторного использования в производстве параарамидных волокон. 1 ил., 11 табл.

Наверх