CN101935071A - 回收含有温敏性溶解溶液介质的结晶新方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种回收含有温敏性溶解溶液介质的结晶新方法，该结晶新方法包括以下步骤：1.将净化后的含有温敏性溶解溶液介质泵入高位计量槽内，该温敏性溶解溶液从上述高位计量槽中连续输送到真空结晶器内，采用真空结晶逐步结晶析出温敏性介质；2.带有部分温敏性溶解介质析出的悬浮液，连续从真空结晶器中流出，进入带有搅拌的冷冻结晶槽内；含有温敏性溶解溶液在冷冻结晶槽内，与来自制冷机的冷源进行热交换，进一步降温，温敏性溶解介质也进一步析出，小的温敏性溶解介质晶体不断溶解结晶，最终形成较大的温敏性溶解介质晶体；本发明真空结晶时间在3-4个小时内完成，且吨耗能显著下降。

Description

回收含有温敏性溶解溶液介质的结晶新方法
技术领域
本发明涉及一种回收含有温敏性溶解溶液介质的结晶新方法。
背景技术
本发明中提到的温敏性溶解溶液是指该溶液中的溶解介质的溶解饱和度受温度的影响较大，即当溶液温度升高时，溶液介质的饱和度上升，当溶液温度下降时，溶液介质的饱和度下降，这种溶解介质如硫酸亚铁、硫酸铜。目前，温敏性溶解溶液结晶的方法主要有两种冷冻结晶和真空结晶。
冷冻结晶是利用制冷介质(液氨或者氟利昂或者溴化锂等)的蒸发带走热量，使冷冻盐水温度降低，通过盘管换热，从而使钛液的温度降低下来，造成FeSO4处于过饱和状态，过饱和的部分便以含七个结晶水的FeSO4·7H2O的形式结晶析出，同时带出部分结晶水，然后将其分离除去。
真空结晶，根据溶液绝热蒸发的原理，以蒸汽为动力，利用闪蒸的方式，将其通过喷射泵以高速喷出，由静压能转化为动能而产生真空，在真空结晶罐内钛液中的水分在减压条件下蒸发，由汽化热带走热量，使钛液温度降低，硫酸亚铁结晶析出。水分的不断蒸发，溶液的过饱和度也不断增加，亚铁不断析出，过饱和的部分便以含七个结晶水的FeSO4·7H2O的形式结晶析出，同时带出部分结晶水，直至达到要求的温度和允许的亚铁含量，然后将其分离除去。
采用冷冻结晶法，通常是利用冷冻机不断移去热量的方法产生低温，使硫酸亚铁达到过饱和而结晶析出，硫酸亚铁结晶颗粒较大，易于后段工序的分离，分离后的硫酸亚铁带钛液量低(小于0.5％)，钛液收率高，但分离硫酸亚铁后的钛液浓度为150g/L，钛液浓度低，且降温周期长(6-8小时)，电耗高(一般在280-320kw·h)；钛液冷冻利用冰机制冷，整体能耗较高。采用真空结晶法，分离硫酸亚铁后的钛液浓度可达170g/L，由于钛液浓度的提高，增强了后工序浓缩装置的生产能力，而且由于钛液浓度的提高，降低了浓缩的负荷，同时降温周期短，约1.5小时；但由于降温太快，亚铁结晶粒子过细，分离后的硫酸亚铁带钛液量高(大于2％)，钛液收率低；经真空喷射器出来的过饱和蒸汽利用水直接喷流降温，以获取更高的真空度，热能利用低，吨钛白结晶单耗1.6-1.8吨。
溴化锂的性质与食盐相似，属盐类。它的沸点为1265℃，故在一般的高温下对溴化锂水溶液加热时，可以认为仅产生水蒸气，整个系统中没有精馏设备，因而系统更加简单。溴化锂具有极强的吸水性，但溴化锂在水中的溶解度是随温度的降低而降低的，溶液的浓度不宜超过66％，否则运行中，当溶液温度降低时，将有溴化锂结晶析出的危险性，破坏循环的正常运行。溴化锂水溶液的水蒸气分压，比同温度下纯水的饱和蒸汽压小得多，故在相同压力下，溴化锂水溶液具有吸收温度比它低得多的水蒸气的能力。
溴化锂吸收式制冷机的工作原理是：冷水在蒸发器内被来自冷凝器减压节流后的低温冷剂水冷却，冷剂水自身吸收冷水热量后蒸发，成为冷剂蒸汽，进入吸收器内，被浓溶液吸收，浓溶液变成稀溶液。吸收器里的稀溶液，由溶液泵送往热交换器、热回收器后温度升高，最后进入再生器，在再生器中稀溶液被加热，成为最终浓溶液。浓溶液流经热交换器，温度被降低，进入吸收器，滴淋在冷却水管上，吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽，成为稀溶液。另一方面，在再生器内，外部高温水加热溴化锂溶液后产生的水蒸汽，进入冷凝器被冷却，经减压节流，变成低温冷剂水，进入蒸发器，滴淋在冷水管上，冷却进入蒸发器的冷水。该系统由两组再生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、热交换器、溶液泵及热回收器组成，并且依靠热源水、冷水的串联将这两组系统有机地结合在一起，通过对高温侧、低温侧溶液循环量和制冷量的最佳分配，实现温度、压力、浓度等参数在两个循环之间的优化配置，并且最大限度的利用热源水的热量，使热水温度可降到66℃。以上循环如此反复进行，最终达到制取低温冷水的目的，溴化锂吸收式制冷机以水为制冷剂，溴化锂水溶液为吸收剂，制取0℃以上的低温水。
目前的工艺，主要是采用单一的结晶方法，即真空结晶法或冷冻结晶法，因此，其缺陷是明显的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种真空结晶和冷冻结晶法相结合的新的结晶方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种回收含有温敏性溶解溶液介质的结晶新方法，该结晶新方法包括以下步骤：
一、将净化后的含有温敏性溶解溶液介质泵入高位计量槽内，该温敏性溶解溶液从上述高位计量槽中连续输送到真空结晶器内，该真空结晶器的真空条件是采用以过热蒸汽介质为动力源而产生的真空，所述真空结晶器经蒸发而降温，所述含有温敏性溶解溶液自上而下，温度迅速下降，温敏性溶解介质逐步结晶析出；
二、带有部分温敏性溶解介质析出的悬浮液，连续从真空结晶器中流出，进入带有搅拌的冷冻结晶槽内；含有温敏性溶解溶液在冷冻结晶槽内，与来自制冷机的冷源进行热交换，进一步降温，温敏性溶解介质也进一步析出，小的温敏性溶解介质晶体不断溶解结晶，最终形成较大的温敏性溶解介质晶体。
作为一种优选方案，所述含有温敏性溶解溶液是钛液，所述温敏性溶解介质是硫酸亚铁。
进一步，所述真空结晶器采用主蒸汽喷射泵和辅助喷射器将热蒸汽喷出产生真空，该主蒸汽喷射泵和辅助喷射器之后的高温余热进入所述制冷机内。
进一步，所述的制冷机为溴化锂制冷机。
再进一步，在溴化锂制冷机之后安装抽真空装置；真空装置可以是真空泵也可以是水喷射泵。
作为另一种优选方案，经冷冻结晶分离后的钛液浓度为150-170g/l。
本发明的有益效果在于：
1、真空结晶时间在3-4个小时内完成；
2、分离后硫酸亚铁结晶钛的残留小于0.5％；
3、吨钛白结晶蒸汽能耗有1.5吨以上降低至1吨以下甚至0.8吨以下。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是现有技术真空结晶的工艺流程图；
图2是本发明结晶工艺流程图。
附图标记注释：
V1为高位槽，X为汽液分离器，X1为主蒸汽喷射泵，X2为辅喷射泵，V2为硫酸亚铁中间槽，V3为真空结晶器，V4为水循环槽，V5为硫酸亚铁冷冻结晶槽，V6为溴化锂制冷系统，E1、E2图1中为冷凝器，E3、E4为收集器，T为凉水塔。
具体实施方式
如图2所示，实施例一：
从高位槽中流出的53摄氏度、125g/l铁钛比为0.78的钛液连续进入真空结晶器中，真空结晶器在0.35MPa过热蒸汽快速同过主辅喷喷射器的作用下，真空度逐渐提高至0.09-0.098MPa；钛液温度随着在真空结晶器内自上而下的流动，硫酸亚铁逐渐饱和，30分钟后，钛液温度逐渐降低至33摄氏度，25％的硫酸亚铁结晶析出，含硫酸亚铁结晶体的悬浮液自流入冷冻结晶槽中，钛液浓度提高到155g/l；在冷冻结晶槽内与从溴化锂制冷机出来的7摄氏度的冷液逆流间接换热，150分钟后，温度降至19摄氏度，硫酸亚铁进一步结晶析出，此时钛液铁钛比为0.3。结晶后的钛液被送至圆盘过滤器，分离后钛液浓度达到168g/l，硫酸亚铁中残留钛含量以二氧化钛计为0.48％。
过热蒸汽经主喷射泵喷出后，压力温度迅速降低，温度降至124摄氏度，在辅助喷射泵的抽力作用下，经缓冲器后进入溴化锂制冷系统，排出的水温为43摄氏度；从溴化锂制冷机出来的7摄氏度的冷液进入硫酸亚铁冷冻结晶槽，经与钛液逆流换热后，温度升至13摄氏度，又回至溴化锂制冷机内，循环使用。
整个硫酸亚铁结晶过程，平均吨钛白蒸汽单耗0.78吨，电耗105kw·h。
实施例二：
从高位槽中流出的52摄氏度、124g/l铜钛比为0.77的钛液连续进入真空结晶器中，真空结晶器在0.36MPa过热蒸汽快速同过主辅喷喷射器的作用下，真空度逐渐提高至0.09-0.098MPa；钛液温度随着在真空结晶器内自上而下的流动，硫酸亚铜逐渐饱和，32分钟后，钛液温度逐渐降低至32摄氏度，26％的硫酸亚铜结晶析出，含硫酸亚铜结晶体的悬浮液自流入冷冻结晶槽中，钛液浓度提高到157g/l；在冷冻结晶槽内与从溴化锂制冷机出来的7摄氏度的冷液逆流间接换热，155分钟后，温度降至17摄氏度，硫酸亚铜进一步结晶析出，此时钛液铜钛比为0.28。结晶后的钛液被送至圆盘过滤器，分离后钛液浓度达到169g/l，硫酸亚铜中残留钛含量以二氧化钛计为0.47％。
过热蒸汽经主喷射泵喷出后，压力温度迅速降低，温度降至123摄氏度，在辅助喷射泵的抽力作用下，经缓冲器后进入溴化锂制冷系统，排出的水温为42摄氏度；从溴化锂制冷机出来的6摄氏度的冷液进入硫酸亚铜冷冻结晶槽，经与钛液逆流换热后，温度升至12摄氏度，又回至溴化锂制冷机内，循环使用。
整个硫酸亚铜结晶过程，平均吨钛白蒸汽单耗0.77吨，电耗103kw·h。
本发明不限于上述实施例描述的范围，凡是依据本发明技术原理所作的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种回收含有温敏性溶解溶液介质的结晶新方法，其特征在于，该结晶新方法包括以下步骤：
一、将净化后的含有温敏性溶解溶液介质泵入高位计量槽内，该温敏性溶解溶液从上述高位计量槽中连续输送到真空结晶器内，该真空结晶器的真空条件是采用以过热蒸汽介质为动力源而产生的真空，所述真空结晶器经蒸发而降温，所述含有温敏性溶解溶液自上而下，温度迅速下降，温敏性溶解介质逐步结晶析出；
二、带有部分温敏性溶解介质析出的悬浮液，连续从真空结晶器中流出，进入带有搅拌的冷冻结晶槽内；含有温敏性溶解溶液在冷冻结晶槽内，与来自制冷机的冷源进行热交换，进一步降温，温敏性溶解介质也进一步析出，小的温敏性溶解介质晶体不断溶解结晶，最终形成较大的温敏性溶解介质晶体。
2.根据权利要求1所述回收含有温敏性溶解溶液介质的结晶新方法，其特征在于，所述含有温敏性溶解溶液是钛液，所述温敏性溶解介质是硫酸亚铁。
3.根据权利要求2所述回收含有温敏性溶解溶液介质的结晶新方法，其特征在于，所述真空结晶器采用主蒸汽喷射泵和辅助喷射器将热蒸汽喷出产生真空，该主蒸汽喷射泵和辅助喷射器之后的高温余热进入所述制冷机内。
4.根据权利要求2所述回收含有温敏性溶解溶液介质的结晶新方法，其特征在于，所述的制冷机为溴化锂制冷机。
5.根据权利要求4所述回收含有温敏性溶解溶液介质的结晶新方法，其特征在于，在溴化锂制冷机之后安装抽真空装置；真空装置可以是真空泵也可以是水喷射泵。
6.根据权利要求2至5所述任一回收含有温敏性溶解溶液介质的结晶新方法，其特征在于，经冷冻结晶分离后的钛液浓度为150-170g/l。
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