Способ кристаллизации веществ из растворов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к газогидратным методам технологических процессов и может быть использовано в химической и пищевой промышленности для кристаллизации целевого (полезного) компонента из раствора или для избирательной кристаллизации компонента из многокомпонентного раствора , а также для очистки растворителя от примесей. Цель изобретения - обеспечение возможности избирательной кристаллизации полезного компонента из многокомпонентной смеси и снижение его потерь. Предложенный способ кристаллизации веществ из растворов осуществляется в четыре стадии. На первой стадии процесса избирательной кристаллизации проводят адсорбцию целевого компонента из раствора на кристаллогидратах, образуемых вводимым .в раствор кристаллогидратообразователем, в соответствии с изотермой адсорбции (избирательно) и отделение кристаллогидратов с адсорбированным компонентом от раствора. На второй стадии кристаллогидраты разрушают повышением температуры или понижением давления и кристаллогидратообразователь испаряют. Регенерированный кристаллогидратообразователь возвращают обратно в систему. На третьей стадии процесса подогретый концентрированный образовавшийся после испарения кристаллогидратообразователя раствор полезного компонента доводят до насыщения путем связывания растворителя кристаллогидратообразователем и кристаллогидраты с адсорбированной на них частью целевого компонента отделяют от насыщенного раствора последнего. Насыщенный раствор подают на четвертую стадию процесса, а отделенные от кристаллогидраты разрушают: испарившийся кристаллогидратообразователь возвращают в систему, а образовавшийся раствор полезного компо: нента подают в начало цикла и добавляют к раствору, поступаюшему на адсорбцию . На четвертой стадии процесса подогретый насыщенный раствор, образовавшийся после связывания растворителя кристаллогидратообразователем, доводят до п ересыщения путем медленного о.хлаждения. Кристаллизующийся целевой компонент периодически отделяют, а истощенный раствор после нагревания добавляют к раствору, поступающему на насыщение. i СО со со со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1301433 А1 дц4 В Ol D 9/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3975935/23-26 (22) 18.11.85 (46) 07.04.87. Бюл. № 13 (75) Ю. И. Федоткин (53) 66.065.52 (088.8) (56) Патент Франции № 2355539, кл. В Ol D 9/04, 1978. (54) СПОСОБ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ BE

ЩЕСТВ ИЗ РАСТВОРОВ (57) Изобретение относится к газогидратным методам технологических процессов и может быть использовано в химической и пищевой промышленности для кристаллизации целевого (полезного) компонента из раствора или для избирательной кристаллизации компонента из многокомпонентного раствора, а также для очистки растворителя от примесей. Цель изобретения — обеспечение возможности избирательной кристаллизации полезного компонента из многокомпонентной смеси и снижение его потерь.

Предложенный способ кристаллизации веществ из растворов осуществляется в четыре стадии. На первой стадии процесса избирательной кристаллизации проводят адсорбцию целевого компонента из раствора на кристаллогидратах, образуемых вводимым.в раствор кристаллогидратообразователем, в соответствии с изотермой адсорбции (избирательно) и отделение кристаллогидратов с адсорбированным компонентом от раствора. На второй стадии кристаллогидраты разрушают повышением температуры или понижением давления и кристаллогидратообразователь испаряют. Регенерированный кристаллогидратообразователь возвращают обратно в систему. На третьей стадии процесса подогретый концентрированный образовавшийся после испарения кристалл огидратообразователя раствор полезного компонента доводят до насыщения путем связывания растворителя кристаллогидратообразователем и кристаллогидраты с адсорбированной на них частью целевого компонента отделяют от насыщенного раствора последнего. Насыщенный раствор подают на четвертую стадию процесса, а отделенные от него кристаллогидраты разрушают: испарившийся кристаллогидратообразователь возвращают в систему, а образовавшийся раствор полезного компонента подают в начало цикла и добавляют к раствору, поступающему на адсорбцию. На четвертой стадии процесса подогретый насыщенный раствор, образовавшийся после связывания растворителя кристаллогидратообразователем, доводят до пересыщения путем медленного охлаждения.

Кристаллизующийся целевой компонент периодически отделяют, а истощенный раствор после нагревания добавляют к раствору, поступающему на насыщение.

1301433

Изобретение относится к газогидратным методам технологических процессов и может быть использовано в химической и пищевой промышленности для кристаллизации целевого (полезного) компонента из раствора или избирательной кристаллизации компонентов из многокомпонентного раствора, а также для очистки растворителя от примесей.

Целью изобретения является обеспечение возможности -избирательной кристаллизации полезного компонента из многокомпонентного раствора и снижение его потерь.

Предлагаемый способ кристаллизации веществ из растворов осуществляется следующим образом.

На первой стадии процесса в кристаллогидратную колонну, наполненную раствором, подают газообразный или жидкий кристаллогидратообразователь. Связывая растворитель, он образует кристаллогидраты, обладающие высокой адсорбцио иной способностью. В зависимости от значения температуры, поддерживаемой в растворе, кристаллогидраты адсорбируют из него тот или иной компонент. Это дает возможность проводить процесс адсорбции избирательно, пользуясь изотермой адсорбции — зависимостью массы адсорбированного вещества на единицу массы кристаллогидрата От равновесной концентрации вещества в растворе при постоянной температуре раствора. Количество кристаллогидратообразователя должно выбираться из условия максимального извлечения полезного компонента из раствора и зависит от типа используемого кристаллогидратообразователя, от концентрации и вида извлекаемого компонента.

Адсорбцию целевого компонента ведут при перемешивании раствора.

После завершения процесса адсорбции проводят сепарацию кристаллогидратов с ад.сорбированным компонентом от раствора.

Кристаллогидраты с адсорбированным компонентом направляют на вторую стадию процесса, а раствор может быть подвергнут повторной сорбции для более полного извлечения данного компонента или других его компонентов в соответствии с изотермой адсорбции.

На второй стадии процесса производят разрушение кристаллогидратов, адсорбировавших из раствора целевой компонент. Это можно сделать нагреванием или понижением давления, так как процесс кристаллогидратообразования имеет две степени свободы: температуру и давление. В результате этого кристаллогидратообразователь испаряется, а освободившийся растворитель образует раствор ранее адсорбированного на кристаллогидратах целевого компонента. Этот раствор, содержащий целевой компонент уже в чистом и более концентрированном виде, направляют на третью стадию процесса, а газообразный или сжиженный кристаллогидратообразователь возвращают в систему.

На третьей стадии процесса в кристаллогидратную колонну, наполненную нагретым раствором полезного компонента, подают газообразный или жидкий кристаллогидратообразователь и при перемешивании производят связывание растворителя образующимися кристаллогидратами до получения насыщенного раствора. Кристаллогидратообразователь подают уже под давлением, так как раствор нагрет.

10 После завершения процесса связывания растворителя кристаллогидратообразованием кристаллогидраты (с частью «паразитно» адсорбировавшегося на них целевого компонента) отделяют от насыщенного раствора. Насыщенный раствор подают на чет15 вертую стадию процесса, а кристаллогидраты, адсорбировавшие часть полезного компонента, подвергают разрушению. Испаряющийся кристаллогидратообразователь в газообразном или сжиженном виде направ2О ляют назад в систему для повторного цикла, а образующийся раствор целевого компонента направляют на первую стадию процесса и добавляют к исходному раствору, или после концентрирования направляют на третью стадию процесса и добавляют

25 к раствору, поступающему на насыщение.

На четвертой стадии процесса нагретый насыщенный раствор полезного компонента, образовавшийся после связывания растворителя кристаллогидратами, доводят до пересыщения путем медленного охЗО лаждения. Кристаллизующийся во время охлаждения полезный компонент периодически отделяют, а истощенный раствор нагревают и добавляют к раствору, поступающему на насыщение. Для компенсации возможных потерь кристаллогидратообразователя из системы предусмотрена его подкачка извне.

Пример. Кристаллизация КХОз из раствора, содержащего О, 1 Я КМОз и 2 / СаСО3.

1-я стадия. В кристаллогидратную ко4О лонну, наполненную исходным раствором

KNOg и СаСОЗ, доведенным до температуры 279 К (6 С) подают в качестве кристаллогидратообразователя дифтордихлорметан при температуре 279 К и давлении

300 кПа. При перемешивании в течение

45 10 мин производят сорбцию KNO3 из раствора на кристаллогидратах. СаСОз при этой температуре на кристаллогидратах, образованных дифтордихлорметаном, не адсорбируется. На кристаллогидратах адсорбируется около 25Я KNOq, содержащегося в растворе, т.е. после адсорбции раствор имеет концентрацию КМОз 0,075ОО.

Затем производят сепарацию кристаллогидратов с адсорбированным КМОз от раствора. Частично истощенный раствор, имеюий концентрацию 0,075Я КМОз и 2Я СаСО > направляют в кристаллогидратную колонну для повторной сорбции KNO3. Кристаллогидраты, адсорбировавшие KNOq, отделяют от раствора. Более истощенный азотно-кис1301433 лым калием раствор снова направляют на сорбцию и т д. до тех пор, пока выделение К1МОз из расттвора посредством сорбции его на кристаллогидратах экономически выгодно. При каждой последующей сорбции, как и при первой сорбции, из раствора выделяется 25Я KNO, содержащегося там. Так, например, при второй сорбции концентрация KNO, остающегося в растворе, 0 0563Я, при третьей сорбции 0,042О

2-я стадия и т.д. Кристаллогидраты, адсорбировавшие КХОз, нагревают до 293 К (20 С) . При атмосферном давлении кристаллогидраты разрушаются, газообразный кристаллогидратообразователь возвращают обратно в систему, а образовавшийся раствор КХОз имеет концентрацию 0,225Я, так 15 как кристаллогидраты связывают в 9 раз меньше растворителя, чем находится в растворе. Т.е. после 2-й стадии процесса получен уже чистый раствор КМОз, без примеси

СаСО>, концентрация которого более, чем в

2 раза превышает концентрацию KNO в исходном растворе. 0,225Я-ный раствор KNO3 нагревают до ЗЗЗК.

3-я стадия. Получившимся раствором

KNOg, нагретым до 333 К (60 С), наполняют кристаллогидратную колонну. Подают под давлением 1200 кПа дифтордихлорметан.

При перемешивании в течение 5 мин производится связывание растворителя до получения насыщенного раствора КЯОз. При данной температуре (333 К) сорбция КЯОз кристаллогидратами почти не происходит. 30

Кристаллогидраты отделяют от раствора, разрушают понижением давления до 300 кПа и кристаллогидратообразователь возврашают в систему.

4-я стадия. Насыщенный раствор КХОз доводят до пересыщения путем медленного 35 охлаждения (со скоростью примерно 2 К/мин) от 333 до 293 К. При таких условиях из раствора выкристаллизовывается 80 / KNO3

Оставшийся раствор KNO нагревают до

333 К и снова подают на 3 стадию процесса, т.е. на насыщение.

Полностью истощенный раствор KNO> с 27 СаСОз выходящий после сорбции на 1-й стадии процесса, поступает на извлечение и кристаллизацию СаСОз или выводится из цикла. 45

Предлагаемый способ позволяет достаточно эффективно извлекать полезный компонент из многокомпонентного раствора и выкристаллизовывать его в тех случаях, когда другие способы (например, химическое осаждение, выпаривание и т.п.) оказыва- 50 ются по каким-либо причинам неприменимыми или трудоэнергоемкими. Эффективность предлагаемого способа проявляется тем в большей степени, чем ниже концентрация кристаллизуемого компонента в растворе.

Кроме того, предлагаемый способ поз- 55 воляет снизить потери полезного компонента, так как не содержит технологических процессов и операций, приводящих к этим потерям, и является примером энерго- и материалосберегающей технологии, так как, с одной стороны, не требует затрат больших количеств энергии на выпаривание раствора и тому подобные процессы, а с другой — позволяет обеспечить замкнутость цикла работы кристаллогидратоооразователя, чем полностью исключает его расход и потери.

Формула изобретенич

Способ кристаллизации веществ,из растворов путем связывания растворителя кристаллогидратообразователем и последующей кристаллизации веществ, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности избирательной кристаллизации полезного компонента из многокомпонентной смеси и снижения его потерь, процесс ведут в несколько стадий, при этом на первой стадии в исходный раствор, на гретый до тем пературы, соответствующей изотерме адсорбции кристаллизуемого вещества, подают кристаллогидратообразователь при температуре раствора и при давлении, обеспечивающем кристаллогидратообразование, и проводят перемешивание, после чего кристаллогидраты, адсорбировавшие из раствора кристаллизуемое вещество, отделяют от раствора, на второй стадии отделенные кристаллогидраты разрушают повышением температуры или снижением давления, освободившийся кристаллогидратообразователь возвращают обратно в систему, а раствор кристаллизуемого вещества, полученный после разрушения кристаллогидратов, нагревают, на третьей стадии в нагретый раствор подают из системы кристаллогидратообразователь в жидком или газообразном состоянии в количестве, необходимом для насыщения раствора и образования кристаллогидратов, при давлении, обеспечивающем кристаллогидратообразование, при температуре раствора, после чего кристаллогидраты, адсорбировавшие из раствора часть кристаллизуемого вещества, отделяют от раствора и разрушают повышением температуры или снижением давления, а освободившийся кристаллогидратообразователь возвращают в систему, на четвертой стадии образовавшийся после разрушения кристаллогидратов чистый раствор кристаллизуемого вещества нагревают до температуры, соответствующей изотерме адсорбции кристалл изуемого вещества и добавляют к раствору, поступающему на адсорбцию, или после концентрирования и нагревания добавляют к раствору, поступающему на насыщение, после чего нагретый насыщенный раствор кристаллизуемого вещества, образовавшийся в результате связывания растворителя кристаллогидратообразователем, доводят до пересыщения путем охлаждения, кристаллизующееся вещество периодически отделяют от охлаждаемого раствора, истощенный раствор нагревают и добавляют к раствору, поступающему на насыщение.