Способ кристаллизации солей из насыщенных растворов

 

О П И С А Н И Е (ii) 58!963

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.02.76 (21) 2325328, 23-26 с присоединением заявки № (51) М. Кл.з В01Е) 9/02

Совета Министров СССР по делам изобретений и открмтнй (43) Опубликовано 30.11.77. Бюллетень № 44 (45) Дата опубликования описания 02.12.77 (53) УДК 66,065,52 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. Н. Смолин и Г. П. Баранов (71) Заявитель (54) СПОСОБ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ СОЛЕЙ ИЗ

НАСЫЩЕННЫХ РАСТВОРОВ

Государственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к области химической технологии и может найти широкое применение при кристаллизации солей из насыщенных растворов методом их адиабатного испарения с последующим использованием маточного раствора, получаемого после разделения суспензии, на стадии растворения руды или спека, т. е. в тех случаях, когда кристаллизационное оборудование работает в замкнутом цикле с растворителем.

Известен способ получения поваренной соли из загрязненного сырья (например, из галитовых отходов) с растворением сырья в циркулирующем маточнике с получением горячего насыщенного раствора, осветлением и выделением пз него кристаллической соли в вакуум-кристаллизационной установке, в которой регенеративный подогрев циркулирующего раствора осуществляется в конденсаторах смешения (1).

Кристаллизация солей в вакуум-кристаллизационных установках по известному способу с использованием маточного раствора на стадии растворения обеспечения за счет подвода тепловой энергии к маточному раствору перед стадией растворения или на этой стадии и отвода затраченной энергии на последних стадиях кристаллизации путем конденсации вторичного пара хладагентом.

Известен также способ кристаллизации солей из насыщенных растворов, по которому регенерация затрачиваемой тепловой энергии в целях снижения ее расхода осуществляется путем ступенчатого подогрева маточного раствора в многокорпусных кристаллизационных установках при прохождении его через конденсаторы (поверхностные или смешения) от низкотемпературных ступеней к высокотемпературным за счет конденсации

10 вторичного пара от самоиспаряющегося в кристаллизаторах раствора. Горячий насыщенный раствор, поступающий со стадии растворения, самоиспаряется при переходе от ступени к ступени за счет постепенного сни15 жения давления в корпусах установки. Необходимое разрежение в системе создается и поддерживается вакуумным устройством. При этом в связи со снижением упругости пара над раствором при адиабатном самоиспаре20 нии его, а также в связи с необходимостью обеспечения движущих сил процессов тепломассообмена в конденсаторах и из-за потерь различного рода может быть осуществлена лишь частичная регенерация тепла от само25 испаряющегося раствора (2).

Степень регенерации во многом зависит от числа корпусов в установке, которое ограничивается условием обеспечения оптимального соотношения энергозатрат и капиталовло30 жений, 581963

Таким образом, работа существующих кристаллизационных установок адиабатного испарения, маточный раствор которых используется после разделения суспензии на стадии растворения, неизбежно связана с необходимостью постоянного подвода тепла на проведение процесса и расходом хладагента на отвод затраченной тепловой энергии из системы, а сокращение энергетических затрат достигается вводом дополнительных регенеративных ступеней кристаллизации и аппаратуры для конденсации вторичного пара с соответствующим увеличением капиталовложений на оборудование.

Недостатком этого способа является сложная схема производства, большие затраты тепловой энергии и расхода хладагента, а также высокая стоимость получаемого кристаллического продукта.

Целью изобретения является снижение энергетических затрат и расхода хладагента.

Для этого по предлагаемому способу кристаллизации солей из насыщенных растворов вторичный пар конденсируют путем сжатия струей маточного раствора при непосредственном их контакте.

Процесс конденсации вторичного пара, полученного при адиабатном самоиспарении раствора, подаваемого в кристаллизатор из растворителя, с одновременным нагревом оборотного маточного раствора, полученным после разделения суспензии, в данном случае обеспечивается путем сжатия вторичного пара до давления упругости паров над раствором перед его самоиспарением в кристаллизаторе.

На чертеже изображена перспективная схема реализации предлагаемого способа.

Схема включает растворитель 1, узел 2 отделения нерастворимых примесей, самоиспарительный кристаллизатор 3, центрифугу 4, сборник 5 маточного раствора, центробежный насос 6 и струйный насос-компрессор 7.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Горячий насыщенный раствор из растворителя 1 после отделения в узле 2 нерастворимых примесей, если они имеются, поступает в самоиспарительный кристаллизатор 3, в котором поддерживают давление ниже упругости пара над поступающим в кристаллизатор раствором при данной температуре. В связи с тем, что поступающий раствор является перегретым по отношению к давлению в кристаллизаторе, он вскипает и при его самоиспарении образуется пересыщение, как за счет охлаждения, так и за счет частичного удаления растворителя в виде вторичного пара. 3а счет пересыщения раствора происходит рост кристаллов, имеющихся в кристаллизаторе, и образование новых кристаллических зародышей. Суспензия отводится в центрифугу 4 на разделение, После центрифуги получают го4 товый кристаллический продукт, а маточный раствор поступает в бак в сборник 5. Из сборника маточный раствор насосом 6 подается в струйный насос-компрессор 7, в котором происходит сжатие отсасываемого из кристаллизатора вторичного пара за счет энергии струи маточного раствора с одновременной конденсацией этого пара. В процессе сжатия компенсируется снижение упругости

10 пара над поступающим в кристаллизатор раствором, которое произошло за счет его адиабатного расширения при испарении, а также потери давления в паропроводе, и создается некоторая полезная разность температур для

15 осуществления процесса конденсации. Неконденсирующиеся газы, входящие в систему за счет подсосов и отсасываемые из системы вместе с вторичным паром, транспортируют уже подогретым раствором растворитель, где

20 они всплывают на поверхность раствора и удаляются через сдувку. При этом необходимое разряжение в кристаллизаторе обеспечивается без дополнительного устройства для создания вакуума. В результате конденсации

25 сжимаемого вторичного пара маточный раствор возвращается на температурный уровень раствора, поступающего из растворителя в кристаллизатор.

Таким образом, процессы растворения и

З0 кристаллизации вешества осуществляют за счет незначительного расхода энергии на сжатие вторичного пара без дополнительных затрат тепла на подогрев раствора и расхода хладагента. Энергия, затраченная на валу на35 соса, превращается в тепловую. Отвод тепла из замкнутой системы обеспечится за счет потерь в окружающую среду.

Технико-экономическое сравнение по укрупненным показателям предлагаемого способа

40 получения солей с принятой за прототип схемой показывает значительные преимущества предложенного способа.

Формула изобретения

Способ кристаллизации солей из насыщенных растворов путем подогрева циркулирующего потока маточного раствора, растворения исходного вещества, понижения давления над

50 раствором с получением вторичного пара, выделения продукта из суспензии и конденсации вторичного пара маточным раствором, отлич а ю шийся тем, что, с целью снижения энергетических затрат и расхода хладагента, 55 вторичный пар конденсируют путем сжатия струей маточного раствора при непосредственном их контакте.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

50 1. Авторское свидетельство СССР Хо317616, кл. С 01D 9/02, 1969.

2. Патент Франции № 221о2о5, кл. В 01D

9/02, 1974.

581963

Составитель И. Ненашева

Редактор О. Юркова Техред Л. Гладкова Коррект>р Л. Орлова

Заказ 2537/1 Изд. № 924 Тираж 947 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2