回收含有溫敏性溶解溶液介質的結晶新方法
2023-09-18 08:36:45 1
專利名稱：回收含有溫敏性溶解溶液介質的結晶新方法
技術領域：
本發明涉及一種回收含有溫敏性溶解溶液介質的結晶新方法。
背景技術：
本發明中提到的溫敏性溶解溶液是指該溶液中的溶解介質的溶解飽和度受溫度 的影響較大，即當溶液溫度升高時，溶液介質的飽和度上升，當溶液溫度下降時，溶液介質 的飽和度下降，這種溶解介質如硫酸亞鐵、硫酸銅。目前，溫敏性溶解溶液結晶的方法主要 有兩種冷凍結晶和真空結晶。冷凍結晶是利用製冷介質(液氨或者氟利昂或者溴化鋰等)的蒸髮帶走熱量，使 冷凍鹽水溫度降低，通過盤管換熱，從而使鈦液的溫度降低下來，造成FeSO4處於過飽和狀 態，過飽和的部分便以含七個結晶水的FeSO4 ·7Η20的形式結晶析出，同時帶出部分結晶水， 然後將其分離除去。真空結晶，根據溶液絕熱蒸發的原理，以蒸汽為動力，利用閃蒸的方式，將其通 過噴射泵以高速噴出，由靜壓能轉化為動能而產生真空，在真空結晶罐內鈦液中的水分 在減壓條件下蒸發，由汽化熱帶走熱量，使鈦液溫度降低，硫酸亞鐵結晶析出。水分的不 斷蒸發，溶液的過飽和度也不斷增加，亞鐵不斷析出，過飽和的部分便以含七個結晶水的 FeSO4 · 7Η20的形式結晶析出，同時帶出部分結晶水，直至達到要求的溫度和允許的亞鐵含 量，然後將其分離除去。採用冷凍結晶法，通常是利用冷凍機不斷移去熱量的方法產生低溫，使硫酸亞鐵 達到過飽和而結晶析出，硫酸亞鐵結晶顆粒較大，易於後段工序的分離，分離後的硫酸亞鐵 帶鈦液量低(小於0. 5% )，鈦液收率高，但分離硫酸亞鐵後的鈦液濃度為150g/L，鈦液濃度 低，且降溫周期長(6-8小時)，電耗高(一般在280-320kw -h)；鈦液冷凍利用冰機製冷，整 體能耗較高。採用真空結晶法，分離硫酸亞鐵後的鈦液濃度可達170g/L，由於鈦液濃度的提 高，增強了後工序濃縮裝置的生產能力，而且由於鈦液濃度的提高，降低了濃縮的負荷，同 時降溫周期短，約1. 5小時；但由於降溫太快，亞鐵結晶粒子過細，分離後的硫酸亞鐵帶鈦 液量高(大於2% )，鈦液收率低；經真空噴射器出來的過飽和蒸汽利用水直接噴流降溫，以 獲取更高的真空度，熱能利用低，噸鈦白結晶單耗1. 6-1. 8噸。溴化鋰的性質與食鹽相似，屬鹽類。它的沸點為1265°C，故在一般的高溫下對溴化 鋰水溶液加熱時，可以認為僅產生水蒸氣，整個系統中沒有精餾設備，因而系統更加簡單。 溴化鋰具有極強的吸水性，但溴化鋰在水中的溶解度是隨溫度的降低而降低的，溶液的濃 度不宜超過66 %，否則運行中，當溶液溫度降低時，將有溴化鋰結晶析出的危險性，破壞循 環的正常運行。溴化鋰水溶液的水蒸氣分壓，比同溫度下純水的飽和蒸汽壓小得多，故在相 同壓力下，溴化鋰水溶液具有吸收溫度比它低得多的水蒸氣的能力。溴化鋰吸收式制冷機的工作原理是冷水在蒸發器內被來自冷凝器減壓節流後的 低溫冷劑水冷卻，冷劑水自身吸收冷水熱量後蒸發，成為冷劑蒸汽，進入吸收器內，被濃溶 液吸收，濃溶液變成稀溶液。吸收器裡的稀溶液，由溶液泵送往熱交換器、熱回收器後溫度升高，最後進入再生器，在再生器中稀溶液被加熱，成為最終濃溶液。濃溶液流經熱交換器， 溫度被降低，進入吸收器，滴淋在冷卻水管上，吸收來自蒸發器的冷劑蒸汽，成為稀溶液。另 一方面，在再生器內，外部高溫水加熱溴化鋰溶液後產生的水蒸汽，進入冷凝器被冷卻，經 減壓節流，變成低溫冷劑水，進入蒸發器，滴淋在冷水管上，冷卻進入蒸發器的冷水。該系統 由兩組再生器、冷凝器、蒸發器、吸收器、熱交換器、溶液泵及熱回收器組成，並且依靠熱源 水、冷水的串聯將這兩組系統有機地結合在一起，通過對高溫側、低溫側溶液循環量和製冷 量的最佳分配，實現溫度、壓力、濃度等參數在兩個循環之間的優化配置，並且最大限度的 利用熱源水的熱量，使熱水溫度可降到66°C。以上循環如此反覆進行，最終達到製取低溫冷 水的目的，溴化鋰吸收式制冷機以水為製冷劑，溴化鋰水溶液為吸收劑，製取0°C以上的低 溫水。目前的工藝，主要是採用單一的結晶方法，即真空結晶法或冷凍結晶法，因此，其 缺陷是明顯的。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種真空結晶和冷凍結晶法相結合的新的結 晶方法。為了解決上述技術問題，本發明提供一種回收含有溫敏性溶解溶液介質的結晶新 方法，該結晶新方法包括以下步驟一、將淨化後的含有溫敏性溶解溶液介質泵入高位計量槽內，該溫敏性溶解溶液 從上述高位計量槽中連續輸送到真空結晶器內，該真空結晶器的真空條件是採用以過熱蒸 汽介質為動力源而產生的真空，所述真空結晶器經蒸發而降溫，所述含有溫敏性溶解溶液 自上而下，溫度迅速下降，溫敏性溶解介質逐步結晶析出；二、帶有部分溫敏性溶解介質析出的懸浮液，連續從真空結晶器中流出，進入帶有 攪拌的冷凍結晶槽內；含有溫敏性溶解溶液在冷凍結晶槽內，與來自製冷機的冷源進行熱 交換，進一步降溫，溫敏性溶解介質也進一步析出，小的溫敏性溶解介質晶體不斷溶解結 晶，最終形成較大的溫敏性溶解介質晶體。作為一種優選方案，所述含有溫敏性溶解溶液是鈦液，所述溫敏性溶解介質是硫 酸亞鐵。進一步，所述真空結晶器採用主蒸汽噴射泵和輔助噴射器將熱蒸汽噴出產生真 空，該主蒸汽噴射泵和輔助噴射器之後的高溫餘熱進入所述制冷機內。進一步，所述的制冷機為溴化鋰制冷機。再進一步，在溴化鋰制冷機之後安裝抽真空裝置；真空裝置可以是真空泵也可以 是水噴射泵。作為另一種優選方案，經冷凍結晶分離後的鈦液濃度為150_170g/l。本發明的有益效果在於1、真空結晶時間在3-4個小時內完成；2、分離後硫酸亞鐵結晶鈦的殘留小於0. 5% ；3、噸鈦白結晶蒸汽能耗有1. 5噸以上降低至1噸以下甚至0. 8噸以下。下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細描述。
圖1是現有技術真空結晶的工藝流程圖；圖2是本發明結晶工藝流程圖。附圖標記注釋Vl為高位槽，X為汽液分離器，Xl為主蒸汽噴射泵，X2為輔噴射泵，V2為硫酸亞鐵 中間槽，V3為真空結晶器，V4為水循環槽，V5為硫酸亞鐵冷凍結晶槽，V6為溴化鋰製冷系 統，E1、E2圖1中為冷凝器，E3、E4為收集器，T為涼水塔。
具體實施例方式如圖2所示，實施例一從高位槽中流出的53攝氏度、125g/l鐵鈦比為0. 78的鈦液連續進入真空結晶 器中，真空結晶器在0. 35MPa過熱蒸汽快速同過主輔噴噴射器的作用下，真空度逐漸提高 至0. 09-0. 098MPa ；鈦液溫度隨著在真空結晶器內自上而下的流動，硫酸亞鐵逐漸飽和，30 分鐘後，鈦液溫度逐漸降低至33攝氏度，25%的硫酸亞鐵結晶析出，含硫酸亞鐵結晶體的 懸浮液自流入冷凍結晶槽中，鈦液濃度提高到155g/l ；在冷凍結晶槽內與從溴化鋰制冷機 出來的7攝氏度的冷液逆流間接換熱，150分鐘後，溫度降至19攝氏度，硫酸亞鐵進一步結 晶析出，此時鈦液鐵鈦比為0. 3。結晶後的鈦液被送至圓盤過濾器，分離後鈦液濃度達到 168g/l，硫酸亞鐵中殘留鈦含量以二氧化鈦計為0. 48%。過熱蒸汽經主噴射泵噴出後，壓力溫度迅速降低，溫度降至124攝氏度，在輔助噴 射泵的抽力作用下，經緩衝器後進入溴化鋰製冷系統，排出的水溫為43攝氏度；從溴化鋰 制冷機出來的7攝氏度的冷液進入硫酸亞鐵冷凍結晶槽，經與鈦液逆流換熱後，溫度升至 13攝氏度，又回至溴化鋰制冷機內，循環使用。整個硫酸亞鐵結晶過程，平均噸鈦白蒸汽單耗0. 78噸，電耗105kw · h。實施例二從高位槽中流出的52攝氏度、124g/l銅鈦比為0. 77的鈦液連續進入真空結晶 器中，真空結晶器在0. 36MPa過熱蒸汽快速同過主輔噴噴射器的作用下，真空度逐漸提高 至0. 09-0. 098MPa ；鈦液溫度隨著在真空結晶器內自上而下的流動，硫酸亞銅逐漸飽和，32 分鐘後，鈦液溫度逐漸降低至32攝氏度，26%的硫酸亞銅結晶析出，含硫酸亞銅結晶體的 懸浮液自流入冷凍結晶槽中，鈦液濃度提高到157g/l ；在冷凍結晶槽內與從溴化鋰制冷機 出來的7攝氏度的冷液逆流間接換熱，155分鐘後，溫度降至17攝氏度，硫酸亞銅進一步結 晶析出，此時鈦液銅鈦比為0. 28。結晶後的鈦液被送至圓盤過濾器，分離後鈦液濃度達到 169g/l，硫酸亞銅中殘留鈦含量以二氧化鈦計為0. 47%。過熱蒸汽經主噴射泵噴出後，壓力溫度迅速降低，溫度降至123攝氏度，在輔助噴 射泵的抽力作用下，經緩衝器後進入溴化鋰製冷系統，排出的水溫為42攝氏度；從溴化鋰 制冷機出來的6攝氏度的冷液進入硫酸亞銅冷凍結晶槽，經與鈦液逆流換熱後，溫度升至 12攝氏度，又回至溴化鋰制冷機內，循環使用。整個硫酸亞銅結晶過程，平均噸鈦白蒸汽單耗0. 77噸，電耗103kw · h。本發明不限於上述實施例描述的範圍，凡是依據本發明技術原理所作的技術變形，均落入本發明的保護範圍之內。
權利要求
一種回收含有溫敏性溶解溶液介質的結晶新方法，其特徵在於，該結晶新方法包括以下步驟一、將淨化後的含有溫敏性溶解溶液介質泵入高位計量槽內，該溫敏性溶解溶液從上述高位計量槽中連續輸送到真空結晶器內，該真空結晶器的真空條件是採用以過熱蒸汽介質為動力源而產生的真空，所述真空結晶器經蒸發而降溫，所述含有溫敏性溶解溶液自上而下，溫度迅速下降，溫敏性溶解介質逐步結晶析出；二、帶有部分溫敏性溶解介質析出的懸浮液，連續從真空結晶器中流出，進入帶有攪拌的冷凍結晶槽內；含有溫敏性溶解溶液在冷凍結晶槽內，與來自製冷機的冷源進行熱交換，進一步降溫，溫敏性溶解介質也進一步析出，小的溫敏性溶解介質晶體不斷溶解結晶，最終形成較大的溫敏性溶解介質晶體。
2.根據權利要求1所述回收含有溫敏性溶解溶液介質的結晶新方法，其特徵在於，所 述含有溫敏性溶解溶液是鈦液，所述溫敏性溶解介質是硫酸亞鐵。
3.根據權利要求2所述回收含有溫敏性溶解溶液介質的結晶新方法，其特徵在於，所 述真空結晶器採用主蒸汽噴射泵和輔助噴射器將熱蒸汽噴出產生真空，該主蒸汽噴射泵和 輔助噴射器之後的高溫餘熱進入所述制冷機內。
4.根據權利要求2所述回收含有溫敏性溶解溶液介質的結晶新方法，其特徵在於，所 述的制冷機為溴化鋰制冷機。
5.根據權利要求4所述回收含有溫敏性溶解溶液介質的結晶新方法，其特徵在於，在 溴化鋰制冷機之後安裝抽真空裝置；真空裝置可以是真空泵也可以是水噴射泵。
6.根據權利要求2至5所述任一回收含有溫敏性溶解溶液介質的結晶新方法，其特徵 在於，經冷凍結晶分離後的鈦液濃度為150-170g/l。
全文摘要
本發明公開一種回收含有溫敏性溶解溶液介質的結晶新方法，該結晶新方法包括以下步驟1.將淨化後的含有溫敏性溶解溶液介質泵入高位計量槽內，該溫敏性溶解溶液從上述高位計量槽中連續輸送到真空結晶器內，採用真空結晶逐步結晶析出溫敏性介質；2.帶有部分溫敏性溶解介質析出的懸浮液，連續從真空結晶器中流出，進入帶有攪拌的冷凍結晶槽內；含有溫敏性溶解溶液在冷凍結晶槽內，與來自製冷機的冷源進行熱交換，進一步降溫，溫敏性溶解介質也進一步析出，小的溫敏性溶解介質晶體不斷溶解結晶，最終形成較大的溫敏性溶解介質晶體；本發明真空結晶時間在3-4個小時內完成，且噸耗能顯著下降。
文檔編號C01G49/14GK101935071SQ20101023496
公開日2011年1月5日 申請日期2010年7月23日 優先權日2010年7月23日
發明者劉多和, 吳彭森, 楊民樂, 王豔豔, 許麗娟, 趙波, 陳建立 申請人:河南佰利聯化學股份有限公司