Способ кристаллизации сульфата натрия Советский патент 1989 года по МПК C01D5/00 

Изобретение относится к регенера- ции технологических растворов производства вискозных волокон, в частности к способам кристаллизации сульфата натрия из технологических растворов в вакуумных кристаллизаторах, и может применяться в химической и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является снижение энергозатрат и повышение удельного съема продукта.

При формовании гидратцеллюлозных волокон, получаемых по вискозному методу, в циркуляционном контуре оса- дительной ванны накапливается избыточное количество сульфата натрия, образующегося в результате взаимодействия серной кислоты осадителей ванны с едким натром, содержащттся в прядильном растворе. Избыточный сульфат натрия выводится из контура формования вместе с осадительной ванной. Поэтому возникает необходимость регенерации осадительной ванны с целью извлечения из нее избытка сульфата . натрия и возврата в цикл производства ценных компонентов - серной кислоты, сульфата цинка и др.

Процесс осуществляют следующим образом.

Основной поток регенерируемого технологического раствора с температурой 50°С охлаждается в предохлади- теле до 18-20°С и в состоянии насыщения поступает в 4-секционный вакуумный кристаллизатор, в первую по

4

со

оо

ходу секцию. Проходя йоследонатель- но секции кристаллизатора, регенерируемый раствор, за счет адиабатического испарения воды из раствора и поддержания в секциях соответствующего остаточного давления при удалении образующегося сокового пара, охлаждают ступенчато до температур по секциям 15-18°С, 10-12° С; 7-8°С;

5-6 С и он находится в состоянии кипения при этих температурах. Уже в первой секции кристаллизатора раствор достигает состояния пересьщ1ения и происходит кристаллизация глаубе- ровой соли с образованием зародьшевой фазы. В последующих секциях кристаллизатора происходит рост зародьшей до размеров продукционных кристаллов глауберовой соли. Другой меньший по- ток исходного регенерируемого раствора с начальной температурой 50 С или подогретый до более высокой температуры Г до 100 с) вводят в каждую секцию кристаллизатора, в нижнюю часть

слоя суспензии через распределительное устройство, например через перфорированный коллектор. На выходе из распределительного устройства пере- гретьй по отношению к условиям в сек- 30 пература раствора по секциям:

ции раствор охлаждается до температуры слоя суспензии в секции, а избыток тепла потока расходуется на образование сокового пара в глубине слоя суспензии При этом вводимый пере- jj гретый раствор концентрируется, снимает избыточное пересьш1ение фазы в секции, способствующее образованию новых зародышей, и янляет- ся питательной средой для роста уже 40 сформировавшихся зародьш1ей и кристаллов. Поднимаясь, пузырьки пара перемешивают слой суспензии, препятствуя оседанию кристаллической фаПример 1. Исходный регенерируемый раствор осадительной ванны (основной поток) производства вискозного волокна состава, г/л: Na2S04 270; H,,S04 135; ZnSO 17; осталь ное, плотностью р 1290 кг/м , с температурой 50 С охлаждается в пред охладителе до 18°С ив количестве 38728 кг/ч поступает в 4-секционный горизонтальный вакуумный кристаллизатор, в первую по ходу секцию. ТемI II - III - IV-5°C. Способ создания вакуума в секциях кристаллизатора пароэжекторный С12 пароэжекторов) с конденсацией смеси сокового и рабочего пара пароэжекторов водой в барометрическом конденсаторе смешения о Для перемешивани суспензии газообразным агентом - водяным паром, образующимся в глубине слоя, в основание слоя суспензии подают исходную осадительную ванну в количестве 1298 кг/ч с температурой

154;

50 С (перемешивающий дополнительный поток) , в т.ч. по секциям: I - зы на дно кристаллизатора и способст- 45 кг/ч; II - 330 кг/ч, III 288 кг/ч, IV - 260 кг/ч. Количество

вуя перекристаллизации мелких кристаллов и росту крупных кристаллов.

Другим способом реализации изобретения является импульсная подача дополнительного потока перегретого технологического раствора в секции кристаллизатора.

С целью равномерного распределения кристаллов в объеме суспензии, предотвращения каолесценции пузырей, выбросов кристаллов и маточного раствора из слоя суспензии, заброса их в вакуумпровод и уноса с отсасываемыми парами из кристаллизатора допол50

55

отсасьшаемых из секций кристаллизатора паров 1073 кг/ч. Расход рабочего пара на работу пароэжекторов 2855 кг/ч. Всего конденсируется в конденсаторе смешения 3928 кг/ч паров водЫо Расход воды с температурой 28 С в барометрический конденсатор на конденсацию 3928 кг/ч паров воды составляет 783,6 м /ч. Количество продукционной суспензии из последней IV секции катализатора 38925 кг/ч. После проведения всех последующих стадий процесса из этого количества

0

5 0

5

30 пература раствора по секциям:

jj40

нительный поток перегретой осадитель- ной ванны подают в секции кристаллизатора импульсами. Подбирая частоту следования импульсов, их длительность в зависимости от количества основного потока осадительной ванны, величины перегрева дополнительного потока осадительной ванны и величины остаточного давления в секции кристаллизатора, можно получить наилучшие результаты перемешивания суспензии без выбросов кристаллов и маточного раствора в надсоевое пространство, увеличения удельного съема кристаллиза- та с единицы объема регенерируемого раствора и повьш1ения производительности кристаллизатора.

Пример 1. Исходный регенерируемый раствор осадительной ванны (основной поток) производства вискозного волокна состава, г/л: Na2S04 270; H,,S04 135; ZnSO 17; остальное, плотностью р 1290 кг/м , с температурой 50 С охлаждается в пред- охладителе до 18°С ив количестве 38728 кг/ч поступает в 4-секционный горизонтальный вакуумный кристаллизатор, в первую по ходу секцию. ТемI II - III - IV-5°C. Способ создания вакуума в секциях кристаллизатора пароэжекторный С12 пароэжекторов) с конденсацией смеси сокового и рабочего пара пароэжекторов водой в барометрическом конденсаторе смешения о Для перемешивания суспензии газообразным агентом - водяным паром, образующимся в глубине слоя, в основание слоя суспензии подают исходную осадительную ванну в количестве 1298 кг/ч с температурой

154;

50 С (перемешивающий дополнительный поток) , в т.ч. по секциям: I - 45 кг/ч; II - 330 кг/ч, III 0

5

отсасьшаемых из секций кристаллизатора паров 1073 кг/ч. Расход рабочего пара на работу пароэжекторов 2855 кг/ч. Всего конденсируется в конденсаторе смешения 3928 кг/ч паров водЫо Расход воды с температурой 28 С в барометрический конденсатор на конденсацию 3928 кг/ч паров воды составляет 783,6 м /ч. Количество продукционной суспензии из последней IV секции катализатора 38925 кг/ч. После проведения всех последующих стадий процесса из этого количества

5I/,

продукционной суспензии глауберовой соли п маточном растворе получают 2АОО кг/ч (57,6 т/сут.) товарного - сульфата натрия. Удельный съем товарного сульфата натрия 78 кг/м регенерируемого раствора.

Пример 2, Аналогичен примеру 1 по способу перемешивания суспензии перегретым исходным раствором осадительной ванны и пароэжекторньп способом создания вакуума, но конденсация смеси сокового и рабочего пара пароэжекторов осуществляется в поверхностном рассольном конденсаторе. Исходный регенерируемый раствор осадительной ванны (основной поток производства вискозной текстильной нити состава, г/л: . 270; 140; ZnSO 15; остальное, р 1290. кг/м , с температурой 75 С охлаждается в предохранителе до и в количестве 38728 кг/ч поступает в А-секционный горизонтальный вакуум- Hbrfi кристаллизатор, в первую по ходу секцию. Температура раствора по секциям: I - 15°С; II- III-74 IV - 5 С. Подача дополнительного потока исходной осадительной ванны с температурой в секции кристаллизатора составляет 1298 кг/ч,в т„ч. по секциям; I - А20 кг/ч; II - 330 кг/ч; III - 288 кг/ч; IV - 260 кг/ч. Количество отсасываемых из секций кристаллизатора паров 1073 кг/ч. Расход рабочего пара на работу парозжекторов 2855 кг/ч. Всего конденсируется в поверхностном конденсаторе 3928 кг/ч паров воды. Конденсирующий агент - рассол с температурой О - +2 С. Необходимая по2

верхность конденсации 96,4 м . Количество продукционной суспензии из IV секции кристаллизатора 38925 кг/ч. После проведения всех последующих стадий процесса из этого количества продукционной с -спензии глауберовой соли в маточном растворе получают 2400 кг/ч (57,6 т/суто) товарного сульфата натрия о Удельный съем товарного сульфата натрия 77 кг/м регенерируемого раствора осадительной ванны.

Пример 3. Аналогичен примеру 1 с пароэжекторным способом создания вакуума и конденсацией паров в барометрическом конденсаторе смешения орошаемом водой, но подача дополни0084б

тельного потока горячей осалительной ванны с температурой 100 С в секции кристаллизатора осуществляется им- пульсно с длительностью импульса 3 с и скважностью 3 с. Исходный регенерируемый раствор осадительной ванны . (основной поток) производства вискозной технической нити состава,

10 г/л: Na,S04 220; 00; ZnS04 90, остальное, р 1290 кг/м, с температурой 30 С охлаждается в предохранителе до 18 С и в количестве 42601 кг/ч поступает в 4-секционный

15 горизонта;:ьный вакуумный кристаллизатор, в первую по ходу секцию. Температура раствора по секциям: I - 5 С; II - , III - 7 С; . }1мпульсная подача дополнительного

20 потока исходной осадительной ванны с температурой 100°С в секции кристал- лизато.ра составляет 1428 кг/ч, в т.ч. по секциям: I - 462 кг/ч; II- 363 кг/ч; П1 - 311 кг/ч; IV-286 кг/ч.

25 Количество отсасьюаемых из секций

кристаллизатора паров 1181 кг/ч. Расход рабочего пара на работу пароэжекторов 3145 кг/ч. Всего конденсируется в конденсаторе смешения 4326 кг/ч па30 ров воды. Расход воды с температурой 28 С в барометрический конденсатор смешения на конденсацию 4326 кг/ч паров воды составляет 865 м /ч. Количество продукционной суспензии из последней IV секции кристаллизатора 42601 кг/ч. После проведения всех последующих стадий процесса из этого количества продукционной суспензии глауберовой соли в маточном растворе

40 получают 2640 кг/ч (63,3 т/сут.) товарного сульфата натрия. Удельный j съем товарного сульфата натрия 80 кг/м регенерируемого раствора.

35

Пример 4. Аналогичен примеру 1, но температура раствора по секциям: I - 18°С; II - 12 с; III- 8°С; IV - б с и подача дополнительного потока осадительной ванны с температурой 50 С в секции кристаллизатора осуществляется импульсно с продолжительностью импульса 5 с и скважностью 5 с. Количество продукционной суспензии из последней IV секции

кристаллизатора 38925 кг/ч, выпуск товарного сульфата натрия 2400 кг/ч (57,6 т/сут„ , удельный съем товарного сульфата натрия составил 78 кг/м регенерируемого раствора.

Пример 5. Аналогичен приме ру 1,. но температура раствора по секциям: I - II - пЧ; III -J c; IV - 5, 5 и подача дополнительного потока осадительной ванны с температурой в секции кристаллизатора осуществляется импульсно с продолжительностью импульса 4 с и сква кности 4с. Количество продукционной суспен- эии из последней IV секции кристаллизатора 38925 кг/ч, вьтуск товарного сульфата натрия 2400 кг/ч (57,6 т/сут.) удельный съем товарного сульфата натрия 78 кг/м регенерируемого раствора

Изобретение позволяет повысить удельный съем товарного сульфата натрия с 70 до 78 кг/м исходного раствора, сократить расход пара на 9,92 и воды на 29%, а производитель- ность способа по безводному сульфату натрия возрастет на 14%,

Формула изобретения

Способ кристаллизации сульфата натрия из отработанных растворов вискозных производств, включающий предварительное охлаждение исходного раствора до 18-20 С и последующее ступенчатое охлаждение до 5-10°С путем адиабатического испарения под вакуумом в секционном кристаллизаторе при перемешивании, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и повышения удельного съема кристаллического продукта, в каждую секцию кристаллизатора дополнительно вводят непрерывно или с периодической последовательностью импульсов подачи и скважности 3-5 с исходный раствор с температурой 50-100 С в количестве 4-14 кг на 1 м исходного раствора на кристаллизацию.

Изобретение относится к области регенерации технологических растворов при производстве вискозных волокон, в частности к способам кристаллизации сульфата натрия из технологических растворов в вакуумных кристаллизаторах, и может применяться в химической и других отраслях промышленности. Изобретение позволяет снизить энергозатраты и повысить удельный съем глауберовой соли из отработанных технологических растворов вискозных производств за счет того, что в способе кристаллизации соли из технологических растворов с предварительным охлаждением их до 18 - 20°*С и последующим ступенчатым охлаждением посредством адиабатического испарения растворителя под вакуумом в многоступенчатом кристаллизаторе в каждую его секцию подают дополнительно непрерывно или с периодической последовательностью импульсов подачи и скважности 3 - 5 с исходной раствор соли при температуре технологического раствора 50 - 100°*С. Удельный съем продукта составляет 78 - 80 кг/м³ регенерируемого раствора.

Составитель Л.Темирова Редактор Т.Парфенова Техред М.Дидык Корректор С.Шекмар

Заказ 3639/25

Тираж 433

ВИНИЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Подписное