способ кристаллизации солей из растворов

Формула изобретения

Способ кристаллизации солей из растворов, включающий контактное охлаждение исходного раствора путем введения в него охлаждающего агента, отличающийся тем, что в качестве охлаждающего агента используют частично или полностью замороженный исходный раствор солей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химической технологии, в частности кристаллизации солей при понижении температуры раствора.

Кристаллизация солей охлаждением широко применяется для выделения химических веществ с нормальной кривой растворимости (т.е. веществ, растворимость которых увеличивается с повышением температуры), в частности для получения сульфатов натрия и калия, содопродуктов и др. солей.

В настоящее время для осуществления кристаллизации при понижении температуры раствора тепло отводится вследствие теплопередачи через стенки сосуда к охлаждающей среде либо путем естественной конвекции с поверхности раствора.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ кристаллизации солей за счет непосредственного контакта растворов с хладоагентом [1]

Согласно известному способу в охлаждаемый раствор вводят шарики из теплопроводного материала, заполненные жидкостью, находящейся в твердой фазе и имеющей температуру фазового перехода ниже температуры кристаллизации вещества, выделяемого из раствора.

Предварительно замороженная жидкость, находящаяся внутри шариков, отбирая тепло от окружающего раствора, переходит в жидкое состояние. При этом температура раствора понижается до температуры кристаллизации солей.

Недостатком способа является инкрустация теплопередающей поверхности, т. е. зарастание шариков кристаллизующимися солями, которые требуют периодической чистки.

Задачей изобретения является увеличение производительности процесса кристаллизации.

Задача решается тем, что в способе кристаллизации солей из растворов, включающем контактное охлаждение исходного раствора путем введения в него охлаждающего агента, в качестве охлаждающего агента используют частично или полностью замороженный раствор кристаллизующихся солей.

Указанный хладоагент имеет развитую межфазную поверхность, за счет чего обладает высокой интенсивностью массо- и теплообмена, что позволяет равномерно охлаждать всю массу исходного раствора до температуры кристаллизации солей. Равномерное распределение хладоагента во всем объеме раствора создает благоприятные условия как для образования множественных центров кристаллизации, так и для роста кристаллов. Таким образом, возрастает интенсивность процесса кристаллизации солей.

Кроме того, использование предлагаемого хладоагента позволяет сократить число технологических операций, связанных с отделением отработанного хладоагента, чисткой его теплообменных поверхностей, что в конечном итоге увеличивает производительность процесса кристаллизации в целом.

Пример осуществления способа.

1000 литров раствора газоочистки алюминиевых заводов, предварительно охлажденные до 10^oC, загружают в кристаллизатор, снабженный охладительной рубашкой, на стадию контактной кристаллизации.

К раствору добавляют 170 кг полностью замороженного исходного раствора. В течение 40 мин при перемешивании раствор охлаждают до температуры 0^oC и из него выделяют декагидрат сульфата натрия в количестве 65 кг.

Результаты всех экспериментов приведены в таблице. Опыты проводились на производственных растворах газоочистки алюминиевых заводов с массовой концентрацией солей, г/дм³: NaF 10, Na₂SO₄ 60, Na₂CO₃ 20, как в кристаллизаторах с охлаждающей рубашкой, так и без нее.

Как следует из таблицы, производительность процесса кристаллизации в кристаллизаторе с охлаждающей рубашкой выше, чем без нее. Кроме того, производительность процесса с предлагаемым хладоагентом по сравнению с прототипом возрастает в несколько раз.