CN106063999B - 一种从结晶料液中回收物料的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种从结晶料液中回收物料的方法及系统，该方法包括如下步骤：包括如下步骤：1）将结晶料液输入结晶釜中，在搅拌条件下进行升温或降温处理；2）将步骤1）的料液进行固液分离，得到固体产品和母液；3）将步骤2）的母液转入沉降设备，在搅拌以及升温或降温条件下对母液通过重力沉降分离，下层浓液回流至步骤1）的结晶釜中，上层清液的0‑100v/v%回流至步骤1）的结晶釜中，余量的上层清液作为废液排出。该系统包括依次连接的结晶釜、固液分离设备、浓密机，浓密机的上部出口和下部出口均连接至结晶釜的进口，浓密机的上部出口与结晶釜进口之间设有废液出口。本发明有效提高产品回收率，明显减少能耗，同时减少环境污染。

Description

一种从结晶料液中回收物料的方法及系统

技术领域

本发明涉及物料的回收领域，特别是涉及一种从结晶料液中回收物料的方法及系统。

背景技术

物料生产过程中，会产生结晶料液，料液中含有部分产品，需要进行回收，不同的回收方法，其回收率、回收成本、回收得到的产品质量以及外观都存在明显差别。有的产品在回收时需要加热等措施，一方面要消耗大量的热能，另一方面，热敏性物质，加热会使其变质或者外观变色等，影响产品质量和外观。对于非热敏性物质，现有的回收方法所用的设备较多，能耗较高，并且回收率低。

对于热敏性物质，以苯胺基乙腈为例，目前的回收方法是将苯胺基乙腈反应液转入结晶釜，用夹套进行降温冷却同时加入一定量的生产水进行打砂，当打砂液冷却至一定温度后，将打砂液放入离心机进行离心分离得到产品，由于该温度下母液中仍有1～2wt％的产品，所以需要进一步回收，现有技术是将离心母液直接放入一级或多级沉降槽进行沉降回收产品，但由于该产品特性所致，沉降出的产品会粘附在沉降槽壁上，无法直接回收，回收产品时需要通过蒸汽或热水将产品熔化后打入结晶釜再次结晶后进行离心，既耗费大量热量和冷量，又由于腈类物质属于热敏性物质，溶化时操作不当，就会造成部分产品聚合变黑，既影响产品主含量，又造成外观差。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种从结晶料液中回收物料的方法及系统，用于解决现有技术中产品的回收成本高、产品回收率低、热敏性产品变质和外观差等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种从结晶料液中回收物料的方法，包括如下步骤：

1)将结晶料液输入结晶釜中，在搅拌条件下进行升温或降温处理，使得产品从料液中析出；升温或降温是根据结晶料液中产品的特性而定，对于溶解度随温度的升高而升高的产品，对结晶釜中的料液进行降温处理，使得产品从料液中析出，对于溶解度随温度的升高而降低的产品，对结晶釜中的料液进行升温处理，使得产品从料液中析出。

2)将步骤1)的料液进行固液分离，分离得到固体产品和母液。

3)将步骤2)的母液转入沉降设备，在搅拌以及升温或降温条件下对母液通过重力沉降分离，下层浓液回流至步骤1)的结晶釜中，与料液混合，循环处理；上层清液的0-100v/v％回流至步骤1)的结晶釜中，与料液混合，循环处理，余量的上层清液作为废液排出。上层清液的回流体积比根据产品确定，当杂质对产品质量的影响较小时，也可以全部回流上清液，例如硫酸铵等产品，进行多次循环回收，当处理周期结束后，再将所有的母液作为废液排出。当杂质对产品质量的影响较大时，也可以将上清液全部作为废液排出，不再回流至结晶釜处理。固液分离的方式较多，包括离心、压滤、抽滤等，实现固液分离的主要设备有离心机、板框压滤机、多功能压滤机、抽滤槽、陶瓷过滤机等，根据产品的需要进行选择。

进一步地，所述步骤3)中，上层清液的40-100v/v％回流至步骤1)的结晶釜中。

进一步地，所述步骤1)中，结晶料液为苯胺基乙腈打砂液时，对结晶釜中的结晶料液在搅拌条件下进行降温处理。

更进一步地，所述步骤1)中，结晶料液降温至25-30℃。

更进一步地，所述步骤1)中，结晶釜中的搅拌速度为1r/min-20r/min。

进一步地，所述步骤3)中，料液在沉降分离时的搅拌速度为1r/min-10r/min。

更进一步地，所述步骤3)中，料液在沉降分离时的搅拌速度为5r/min-10r/min。

优选地，所述沉降设备为浓密机。

进一步地，所述步骤3)中，沉降设备中的料液降温至5-15℃。

更进一步地，所述步骤3)中，沉降设备中的料液降温至10-15℃。

进一步地，所述步骤3)中，从沉降设备溢流出的上层清液的50v/v％-80v/v％回流至步骤1)的结晶釜进行循环处理，余量的上层清液作为废液排出。

本发明第二方面提供一种从结晶料液中回收物料的系统，包括依次连接的结晶釜、固液分离设备、浓密机，所述浓密机的上部出口和下部出口均连接至结晶釜的进口，所述浓密机的上部出口与结晶釜进口之间设有废液出口。结晶釜一方面对料液进行搅拌，另一方面，对料液进行升温或降温，促进产品析出，固液分离设备对料液进行固液分离，回收得到固体产品，液体从固液分离设备流入浓密机，浓密机对料液在搅拌条件下进行升温或降温，促进产品析出，使产品在重力作用下沉降，下层形成浓液，上层形成清液，下层浓液回流至结晶釜进行重复回收处理，上层清液部分或全部回流至结晶釜进行重复回收处理，另一部分从废液出口排出，减小杂质对产品纯度的影响。浓密机的数量可以为一个、两个或多个，当浓密机的数量为两个或多个时，各个浓密机上部通过管道等方式串联，上层清液逐级溢流，对料液进行逐级沉降分离，进一步提高产品回收率，各个浓密机下部连接至结晶釜，对浓液进行重复分离，浓密机的数量根据生产情况而定。固液分离设备包括离心机、板框压滤机、多功能压滤机、抽滤槽、陶瓷过滤机等。

进一步地，所述浓密机的上部出口连接有清液中转罐。该清液中转罐位于废液出口的上游，浓密机内的上层清液溢流速度较慢，清液中转罐起到蓄积清液的作用，当清液蓄积到一定体积后，通过水泵即可快速输送至结晶釜以及从废液出口排出。

进一步地，所述浓密机的下部出口与结晶釜进口之间设有浓液转料泵，便于将浓密机的下层浓液快速输送至结晶釜。

进一步地，所述浓密机的上部出口与结晶釜进口之间设有清液转料泵，便于将浓密机的上层清液快速输送至结晶釜。

如上所述，本发明的一种有机料液的回收方法及系统，具有以下有益效果：对于热敏性产品，对离心母液在搅拌条件进行重力沉降分离、控温，使得产品不再粘附在容器壁上，而且经过重力沉降分离后，下层会得到固液比较高的浓液，通过将该浓液直接打入结晶釜中，与正常批次的料液掺混，离心回收产品，通过此方法回收产品，完全避免了蒸汽或热水化料带来的产品聚合缺陷，有效解决了现有技术中因产品聚合造成的产品变质、外观差等问题，本发明回收的产品通过固液分离设备分离得到，没有任何变质，外观也与正常产品一致，明显降低了次品占比，提高产品收率，取得良好的经济效益，同时还节约了热量和冷量，节省能耗，并且，浓密后的上层清液部分可用于代替生产水，减少母液外排量，进而减轻外排母液对环境的污染。对于非热敏性产品，本发明也能够有效提高产品的回收率，减轻环境污染。

附图说明

图1显示为本发明的回收系统结构示意图。

图2显示为本发明实施例的冷却回收系统结构示意图。

标号说明

1-结晶釜

2-固液分离设备

3-浓密机

4-清液中转罐

5-浓液转料泵

6-清液转料泵

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

如图1所示，本发明的回收系统，包括依次连接的结晶釜1、固液分离设备2、浓密机3、清液中转罐4，结晶釜1的出口通过管道等方式连接至固液分离设备2的进口，固液分离设备2的料液出口通过管道连接至浓密机3的进口，浓密机3的下部出口通过浓液输送管道以及浓液转料泵5连接至结晶釜1的进口，浓密机3的上部出口通过管道连接至清液中转罐4的进口，清液中转罐4的出口通过清液输送管道、清液转料泵6连接至结晶釜1的进口，清液输送管道上设有废液出口，用于排除部分上清液，结晶釜1、浓密机3上设有水媒盘管，根据需要对料液进行加热或冷却。浓密机3的冷却或加热可采用内置盘管或外置换热器等形式实现。上述各设备之间的连接不局限于管道连接，能够实现料液的输送即可。当料液流速较大时，也可以不设置清液中转罐4进行中转蓄积，料液从浓密机3直接回流至结晶釜1即可。泵的设置方式并不局限于图1和图2的表示方式，根据各设备的位置而定，当需要将料液从低位输送到高位时，则设置水泵进行料液的输送，当然，水平输送也可以设置水泵，以加快输送速度。例如，当结晶釜1的水平高度低于浓密机3时，浓密机3的出口与结晶釜1的进口之间的管道上不再一定需要设置浓液转料泵5、清液转料泵6进行转料，浓密机3的上层清液可以自然下流至结晶釜1，此时，固液分离设备2的水平高度可以高于浓密机3和结晶釜1，结晶釜1出口的料液则需要通过水泵输送至固液分离设备2，固液分离设备2出口的料液再自然下流至浓密机3，因此，泵的设置以能够顺利输送料液为准。

结晶料液进入结晶釜1后，结晶釜1中的料液处于搅拌状态，搅拌棒在电机以及减速机的带动下转动，PLC程序控制电动机的转速，实现对料液搅拌速度的控制，结晶釜1上设有生产水进水管，生产水进水管上设置控制阀，需要生产水时，打开控制阀，即可实现向结晶釜1中补充所需的生产水，结晶釜1的夹套内充满水媒，夹套内的冷水或热水通过夹套传热，实现对料液的冷却或加热，结晶釜1内的料液在冷却或加热条件下析出晶体，含有晶体的料液从结晶釜1通过管道进入固液分离设备2，固液分离设备2使得固体产品与液体分离，产品从固体出口流出，实现对固体产品的回收，液体则从液体出口流出，通过管道流入浓密机3，浓密机3内的搅拌棒对料液进行低速搅拌，避免产品粘结在容器内壁，同时，浓密机3上的电动机控制搅拌棒的转动，使得料液保持所需的搅拌速度，浓密机3上设置有内置盘管或者外置换热器，实现对料液进行加热或冷却，促进料液中的产品析出，析出的固体产品在重力作用下向下沉降，因此，下层为浓液，上层为清液，下层浓液从底部流出，通过浓液输送管道以及浓液转料泵5回流至结晶釜1，实现重复回收，上层清液以溢流的方式流出，通过管道进入清液中转罐4，清液中转罐4内的液体蓄积到一定体积后，通过清液输送管道以及清液转料泵6，部分回流至结晶釜1，另一部分通过清液输送管道上的废液出口流出，作为废液排放，废液出口设置有控制阀，控制液体流量，进而控制液体排放量。固液分离设备2包括离心机、板框压滤机、多功能压滤机、抽滤槽、陶瓷过滤机等，能够实现固液分离即可。

浓密机3的数量可以设置为一台、两台或多台，当浓密机3的数量为两台或多台时，各个浓密机3的底部通过浓液输送管道以及浓液转料泵5连接至结晶釜1，使得下层浓液回流至结晶釜1，各个浓密机3的上部通过管道依次串连，使得清液逐级流经各个浓密机3，实现对料液的多次沉降分离，以提高产品的回收率。

实施例1

本实施例以苯胺基乙腈为例：

苯胺基乙腈属于染料中间体，用于生产靛蓝，微溶于水，易溶于乙醇、丙酮，熔点40℃。

图2显示为本实施例的回收系统结构示意图。

一种苯胺基乙腈产品的回收方法，包括以下步骤：

1)、将苯胺基乙腈打砂液转入结晶釜1(容积15000L)中，降温至30℃，结晶釜1的搅拌速度为15r/min。此步骤中，结晶釜1内的液体体积较大，达到15000L，因此，如果冷却至更低温度，会提高能耗，进而提高成本，冷却至30℃，即可使得打砂液中的产品能够从溶液中大量析出。结晶釜1上还设有生产水的进水管道，苯胺基乙腈采用打砂结晶，需要加入生产水对料液进行打砂，生产水的进水量即为废液的排放量。

2)、结晶釜1的母液通过管道进入固液分离设备2，分离得到产品和母液。

3)、将母液转入浓密机3(直径5m，高度4.4m)，通过重力沉降分离料液，浓密机3内部设有冷却水盘管，冷却水盘管将浓密机3内部的料液冷却至15℃，促进料液中的产品结晶，将浓密机3沉降所得下层高固液比(产品含量20～30wt％)的浓液通过浓液转料泵6输送至结晶釜1，与结晶釜1中已降温好的物料混合，进入固液分离设备2分离得到产品，离心母液进入浓密机3沉降，循环回收。浓密机3的搅拌速度为5r/min、进入浓密机3的液体流速为25m³/h。进入浓密机3的液体流速与结晶釜1的处理量直接相关，处理量越大，流速越大。浓密机3的上层清液溢流至清液中转罐4，清液中转罐4中的液体蓄积到一定体积后，清液体积的60％回流至结晶釜1，代替部分生产水进行打砂，剩余的清液作为废液排出，进入废水处理装置进行去污处理后，再外排至自然环境中。本实施例的固液分离设备2为离心机。

浓密机上清液回流体积对产品收率以及产品纯度的影响实验

从浓密机3溢流出的上层清液中含有部分盐类物质(通常在0.5重量％左右)，如果长时间回用该上清液，会造成产品质量下降，浓密机上清液的回流体积对从产品收率和纯度的影响如下表：

表1浓密机上清液回流体积比与产品纯度统计表

其中，浓密机上清液回流体积比是指从浓密机的上清液中回流至结晶釜的体积占浓密机流出的上清液总体积的百分比；产品收率＝(回收得到的产品质量÷打砂液中含有的产品质量)×100％。从上表1可以看出，从浓密机3溢流出的上清液，只能一部分回流至结晶釜1进行回收处理，如果全部回流至结晶釜1，会造成产品纯度下降，进而造成质量不合格。

产品纯度即回收的产品中苯胺基乙腈的质量净含量。

从浓密机3溢流出的上清液中苯胺基乙腈的重量含量统计情况如下表。苯胺基乙腈含量的检测方法包括化学滴定法、液谱外标法等，本实施例采用化学滴定法。

表2排除的废液中苯胺基乙腈的重量含量统计表

从上表2可以看出，排除的废液中，苯胺基乙腈的重量含量低至0.5％，并且保持恒定，实现对苯胺基乙腈的有效回收，提高经济效益。

本实施例中苯胺基乙腈的回收方法，采用浓密机对离心母液进行沉降、降温，浓密机中的液体处于缓慢搅拌的状态，保证产品不会粘附在容器壁上，而且经过浓密机沉降分离后，下层会得到固液比较高的浓液，将该浓液直接打入结晶釜中和正常批次的打砂液掺混，离心回收产品，通过此方法回收产品，完全避免了现有技术中对沉降槽中的产品进行蒸汽或热水化料带来的产品聚合，进而解决了产品产量低、外观差等问题。

表3产品收率及外观情况统计表

产品收率＝(回收得到的产品质量÷打砂液中含有的产品质量)×100％。

从上表3可以看出，本发明回收的产品收率明显高于现有的蒸汽或热水化料法，并且，本发明回收的产品的外观为淡黄色，为正品，现有的蒸汽或热水化料法，由于对产品进行了加热处理，造成产品受热变质，外观呈褐黄色，为次品，其售价明显低于本发明回收的产品，因此，本发明在不影响产品外观以及质量的前提下，有效提高了产品收率，进而提高了经济效益。

表4本发明以及现有技术回收产品的能耗以及废液排放体积统计表

从上表4可以看出，由于本发明不需要蒸汽或热水化料，因此，节约了热量和冷量，明显减少能量消耗，浓密后的上层清液部分回流至结晶釜，起到代替生产水的作用，减少生产水的用量，并且减少废液外排量，降低废液对环境的污染程度。

本实施例的回收系统如下：结晶釜1连接至固液分离设备2，固液分离设备2连接至浓密机3，浓密机3的底部通过浓液输送管道以及浓液转料泵5连接至结晶釜1，浓密机3的上部通过管道连接至清液中转罐4，清液中转罐4通过清液输送管道以及清液转料泵6连接至结晶釜1，清液中转罐4与结晶釜1之间的清液输送管道上设有废液出口以及流量控制阀，流量控制阀控制废液的排量，废液出口通过管道连接至废水处理装置，废水经处理后再外排至自然环境中。

浓密机3一方面对料液进行搅拌，另一方面，在降温条件下对进行沉降分离，浓密机3的底部均通过浓液输送管道连接至结晶釜1，浓密机3的上部通过管道连接至清液中转罐，清液通过输送管道连接至结晶釜浓密机对料液进行浓密沉降、搅拌，浓密的同时，还对料液进行加热或冷却，以降低产品在料液中的溶解度，促进产品从料液中析出，使其沉降至浓密机底部，通过浓液输送管道回流至结晶釜进行回收处理，实现对产品最大程度的回收。

实施例2

本实施例以黄血盐钠为例，其回收系统如图2所示，经蒸发分离的黄血盐钠产品的原料液进入结晶釜1，结晶釜1中料液的搅拌速度为40-70r/min，本实施例的搅拌速度为50r/min，缓慢降温至35℃，进入固液分离设备2进行固液分离，分离所得母液进入浓密机3进行沉降分离，浓密机3中搅拌棒的转速为3r/min，浓密机3中料液降温至20℃，浓密机3的下层浓液通过浓液转料泵5转入结晶釜1中，与正常批次结晶料液混合，再进入固液分离设备2进行离心，浓密机3上层溢流的清液则进入清液中转罐4，蓄积到一定体积后，通过清液转料泵6进入结晶釜1中重复回收，本实施例中，清液中转罐4中90％(体积比)的清液回流至结晶釜1进行循环回收，10％(体积比)的清液作为废液排出。本实施例的固液分离设备2为离心机。

本实施例回收的黄血盐钠产品收率为95％，每回收1吨产品所需能耗为12kg标煤，排出的废液中黄血盐钠的含量为2wt％，回收得到的产品纯度为98％(质量纯度)，达到了与实施例1类似的技术效果。现有技术中，黄血盐钠的回收是采用循环套用母液的方式，存在整个母液循环套用量大、所需设备多、能耗高等问题，排走10％(体积比)的母液中，产品含量达到10wt％，排走的产品较多，本发明通过浓密机回收，可将母液温度降低至20℃，分离出母液中65wt％的产品，并排走10％(体积比)的母液，排出的母液中黄血盐钠的重量含量为2％，相比原有的处理方式，有效提高产品回收率。

综上所述，本发明回收方法及系统主要适用的物料需要满足以下条件：①难溶、微溶或易溶于水，产品溶解度随温度的升高而升高或降低，控制温度可使产品从料液中析出；②产品经固液分离设备分离得到。本发明适用的产品包括苯胺基乙腈、黄血盐钠、亚氨基二乙酸、亚氨基二乙腈、硫酸铵、硫酸钠等，结晶釜、浓密机的升温、降温处理根据产品特性而定，其目的是促进产品从料液中析出，例如，当产品需要升温以降低其溶解度，进而使其从料液中析出时，则对结晶釜、浓密机中的料液进行升温处理，反之，则进行降温处理。

对于热敏性产品，本发明回收的产品质量和外观与正品保持一致，杂质含量低，有效提高产品的收率以及纯度，进而提高经济效益，实现对产品最大程度的回收，明显减少能耗，同时减少环境污染。对于非热敏性产品，本发明也有效提高了产品的回收率，降低能耗，减少环境污染。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种从结晶料液中回收物料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）将结晶料液输入结晶釜中，在搅拌条件下进行升温或降温处理，使得产品从料液中析出；

2）将步骤1）的料液进行固液分离，得到固体产品和母液；

3）将步骤2）的母液转入沉降设备，在搅拌以及升温或降温条件下对母液通过重力沉降分离，下层浓液回流至步骤1）的结晶釜中，与料液混合，循环处理；上层清液的0-100v/v%回流至步骤1）的结晶釜中，与料液混合，循环处理，余量的上层清液作为废液排出。

2.根据权利要求1所述的从结晶料液中回收物料的方法，其特征在于：所述步骤3）中，上层清液的40-100v/v%回流至步骤1）的结晶釜中。

3.根据权利要求1所述的从结晶料液中回收物料的方法，其特征在于：所述步骤1）中，料液为苯胺基乙腈打砂液时，对结晶釜中的料液在搅拌条件下进行降温处理。

4.根据权利要求3所述的从结晶料液中回收物料的方法，其特征在于：所述步骤1）中，结晶料液降温至25-30℃。

5.根据权利要求3所述的从结晶料液中回收物料的方法，其特征在于：所述步骤1）中，结晶釜中料液的搅拌速度为1r/min-20r/min。

6.根据权利要求3所述的从结晶料液中回收物料的方法，其特征在于：所述步骤3）中，料液的搅拌速度为1r/min-10r/min。

7.根据权利要求3所述的从结晶料液中回收物料的方法，其特征在于：所述步骤3）中，沉降设备中的料液降温至5-15℃。

8.根据权利要求3所述的从结晶料液中回收物料的方法，其特征在于：所述步骤3）中，从沉降设备溢流出的上层清液的50 v/v %-80v/v%回流至步骤1）的结晶釜进行循环处理，余量的上层清液作为废液排出。

9.一种从结晶料液中回收物料的系统，其特征在于，包括依次连接的结晶釜、固液分离设备、浓密机，所述浓密机的上部出口和下部出口均连接至结晶釜的进口，所述浓密机的上部与结晶釜之间设有废液出口，所述浓密机的上部出口连接有清液中转罐。