CZ2014207A3 - Diskontinuální krystalizační jednotka pro výrobu kulovitých krystalů - Google Patents

Diskontinuální krystalizační jednotka pro výrobu kulovitých krystalů Download PDF

Info

Publication number
CZ2014207A3
CZ2014207A3 CZ2014-207A CZ2014207A CZ2014207A3 CZ 2014207 A3 CZ2014207 A3 CZ 2014207A3 CZ 2014207 A CZ2014207 A CZ 2014207A CZ 2014207 A3 CZ2014207 A3 CZ 2014207A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
crystals
crystallization unit
solution
hard material
vessel
Prior art date
Application number
CZ2014-207A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ305172B6 (cs
Inventor
Martin SouÄŤek
Jan Myšík
Jan Kupka
Original Assignee
Bochemie A.S.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bochemie A.S. filed Critical Bochemie A.S.
Priority to CZ2014-207A priority Critical patent/CZ2014207A3/cs
Priority to TR2019/01049T priority patent/TR201901049T4/tr
Priority to UAA201610735A priority patent/UA118046C2/uk
Priority to PCT/CZ2015/000007 priority patent/WO2015144096A1/en
Priority to US15/127,721 priority patent/US20170128854A1/en
Priority to EP15707036.8A priority patent/EP3122433B1/en
Priority to RU2016141548A priority patent/RU2652680C1/ru
Priority to CN201580016798.1A priority patent/CN106457061B/zh
Publication of CZ305172B6 publication Critical patent/CZ305172B6/cs
Publication of CZ2014207A3 publication Critical patent/CZ2014207A3/cs

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D9/00—Crystallisation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D9/00—Crystallisation
    • B01D9/0004—Crystallisation cooling by heat exchange
    • B01D9/0013—Crystallisation cooling by heat exchange by indirect heat exchange
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D9/00—Crystallisation
    • B01D9/0004—Crystallisation cooling by heat exchange
    • B01D9/0009—Crystallisation cooling by heat exchange by direct heat exchange with added cooling fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D9/00—Crystallisation
    • B01D9/0036—Crystallisation on to a bed of product crystals; Seeding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D9/00—Crystallisation
    • B01D9/0063—Control or regulation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B11/00—Oxides or oxyacids of halogens; Salts thereof
    • C01B11/16—Perchloric acid
    • C01B11/18—Perchlorates
    • C01B11/185—Ammonium perchlorate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B21/00—Apparatus or methods for working-up explosives, e.g. forming, cutting, drying
    • C06B21/0033—Shaping the mixture
    • C06B21/0066—Shaping the mixture by granulation, e.g. flaking
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B29/00—Compositions containing an inorganic oxygen-halogen salt, e.g. chlorate, perchlorate
    • C06B29/22—Compositions containing an inorganic oxygen-halogen salt, e.g. chlorate, perchlorate the salt being ammonium perchlorate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/60—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape characterised by shape
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B7/00—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions
    • C30B7/08—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions by cooling of the solution
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D9/00—Crystallisation
    • B01D2009/0086—Processes or apparatus therefor

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)

Abstract

Je uvedena diskontinuální krystalizační jednotka pro výrobu kulovitých krystalů, přičemž zahrnuje krystalizátor (1), tvořený válcovou nádobou z kovu, s vnitřním povrchem z tvrdého materiálu, oválného nebo kruhového průřezu s kónickým nebo klenutým dnem (12), vybavenou po délce duplikátorem (4) pro chlazení roztoku a/nebo suspenze roztoku a krystalů, rychloběžným míchadlem (8) z tvrdého materiálu s pohonem (9) umožňujícím regulaci otáček a tím míru vlivu mechanického působení míchadla na zakulacení krystalů uvnitř nádoby spolu s vnitřním povrchem nádoby obsahujícím alespoň 2 narážky (5) z tvrdého materiálu, přičemž nádoba je shora opatřena alespoň 1 hrdlem (10), do něhož ústí z vnějšku alespoň 1 nezávislá větev cirkulačního potrubí (11) pro přívod ohřátého roztoku a/nebo ohřáté suspenze roztoku a krystalů pomocí alespoň 1 oběhového čerpadla (2) a přes alespoň 1 tepelný výměník (3), a spolu s duplikátorem (4) zajišťující řízené periodické změny teplot suspenze krystalů kolem ochlazovací křivky, přičemž na dno (12) nádoby krystalizátoru (1) navazuje propojovací potrubí (13), které propojuje alespoň jednu větev cirkulačního potrubí (11).

Description

Diskontinuální krystalizační jednotka pro výrobu kulovitých krystalů
Oblast techniky
Vynález se týká diskontinuální krystalizační jednotky pro produkci malých až středně velkých kulovitých krystalů, s výhodou krystalů chloristanu amonného (APC - ammonium perchlorate).
Dosavadní stav techniky
V dosavadním stavu techniky je popsáno několik způsobů výroby kulovitých krystalů. Z teorie a praxe je známo, že malé krystaly vykazují vyšší rozpustnost než krystaly větší a že hranatý povrch krystalů se rozpouští snadněji než kulovitý. Na tomto jevu je založena krystalizace, která je vedena tak, aby teplota kolísala periodicky kolem teploty nasyceného roztoku. Tím dochází k přednostnímu rozpouštění krystalizačních zárodků, drobných krystalů a hranatých povrchů krystalů a naopak k přednostnímu růstu krystalů velkých. Tímto způsobem tak dochází k produkci hrubozmného produktu.
Příkladem tohoto způsobu výroby kulovitých krystalů je například čš. pat. ^105232 (Nývlt, J., zvěř. 15. 4. 1962), který se zabývá procesem krystalizace pro získání hrubozmného produktu bez příměsi malých krystalů. Způsob je založen na vystavení suspenze krystalů v matečném roztoku periodické změně některé z veličin (teplota, tlak, množství rozpouštědla) kolem rovnovážné křivky nasyceného roztoku.
Československý pat.l· 1^280 (Nývlt, J„ Horáček S., zvěř. 15.4. 1964) se zabývá procesem krystalizace pro výrobu zaoblených krystalů. Patentovaný způsob krystalizace vychází z obecného principu, že kolísáním teploty kolem teploty nasyceného roztoku dochází k zakulacování krystalů. To se provede cirkulací suspenze krystalů v roztoku mezi dvěma částmi zařízení, z nichž je jedno nad teplotou nasycení a druhé pod teplotou nasycení.
Na základě výše uvedeného procesu byl v patS 1^306 (Nývlt, I, a další, zvěř. 15.4. 1964) patentován krystalizátor. Ten je zkonstruován jako jedno zařízení zpravidla kruhového průřezu s kónusovou spodní částí. Krystalizátor je přepážkou rozdělen na dva prostory, mezi kterými cirkuluje suspenze krystalované látky. Cirkulace je zajištěna působením míchadel a statických trubkovnic ve tvaru mezikruží, které jsou součástí obou prostorů. Trubkovnice mají zároveň funkci výměníku. Volitelnou součástí je duplikovaný výměník. Vhodným zapojením výměníků se dosahuje toho, že se teplota v obou prostorech krystalizátoru vzájemně liší, takže cirkulující směs kolísavě mění teplotu.
Americký patent US 3 599 701 (Mollerstedt a dal., uděl. 17.8.1971) se zabývá procesem výroby kulatých krystalů o úzké distribuci velikosti částic. Proces se skládá z dvou hlavních dějů. Prvním z nich je rozpouštění a druhým je krystalizace, přičemž suspenze (krystaly a matečný roztok) mezi nimi cirkuluje. Rozpouštění se děje přiváděním takového množství vody do suspenze, aby se rozpustila jen část krystalů (prioritně ty nejmenší a nejhranatejší). Krystalizace se děje za pomocí probublávání vzduchem, kterým se odstraňuje cast vody ze suspenze. Probublávání zároveň s energickým mícháním celé suspenze udržuje rovnoměrný růst kulovitých krystalů, k tomu navíc přispívá mechanické působení krystalů mezi sebou. Část suspenze z krystalizátoru se odebírá k separaci produktu (krystalů). Jedná se o kontinuální výrobu.
Jiný způsob výroby kulovitých krystalů je založen na „obíjení“ krystalů, které vznikají při procesu krystalizace rychloběžným míchadlem. Při tomto způsobu dochází k tvorbě velmi malých částic, přičemž s tím souvisí řada problémů v dalším zpracování produktu (špatná fíltrovatelnost, spékání produktu, prašnost). Při procesu krystalizace obíjením pomocí rychloběžného míchadla se dále přednostně obíjejí hrany krystalů. Při tomto způsobu však dochází navíc k tvorbě velmi malých částic (úlomků), které jsou nežádoucí.
Kulovité krystaly chloristanu amonného uvádí americký patent US 3 383 180 (Kralik a dal., uděl. 14.5.1968), přičemž se zabývá procesem výroby velkých krystalů chloristanu amonného - APC (200 až 1000 mikrometrů) s malým obsahem inkluzí vhodných pro výrobu paliv. V rozpouštěcí nádobě se připravuje horký (cca 8^C), skoro nasycený roztok APC. Je připravován rozpouštěním surového APC v odpadních matečných roztocích a suspenze APC v matečném roztoku, která se přivádí z krystalizátoru. Vzniklý roztok se dávkuje do krystalizátoru (cirkulační okruh mezi krystalizátorem a rozpouštěcí nádobou). V krystalizátoru se nachází horká suspenze krystalů APC v matečném roztoku. Působením sníženého tlaku dochází k odpařování vody a růstu krystalů. Konstrukce krystalizátoru s vloženými mezipřepážkami a pomaluběžným míchadlem umístěným v trubce zajišťuje axiální proudění suspenze. Spodní část krystalizátoru ve tvaru úzké trubky („noha“), do které zespodu ústí druhý cirkulační okruh, má funkci třídiče krystalů (velké krystaly padají dolů, male jsou unášeny nahoru). Třetí cirkulační okruh krystalizátoru vede zařízením s funkcí mlýna (např. koloidní mlýn nebo zubové čerpadlo), kde dochází k mletí krystalů na menší velikost (až 100-násobné zmenšení poloměru); tímto se zajišťuje jednak vznik částeček ve funkci nových nukleačních jader a za druhé částeček, které se svým rozpouštěním podílejí na regulaci nasycenosti matečného roztoku. Ze spodní části krystalizátoru je odebírán produkt do separátoru, ve kterém se oddělí krystaly APC od matečného roztoku, který se vrací na začátek procesu. Jedná se o kontinuální proces.
Jiný americký patent stejného autora US 3 498 759 (Kralik a dal., uděl. 3.3.1970) se zabývá procesem výroby kulatých krystalů chloristanu amonného - APC (cca 200 mikrometrů). Proces má dvě hlavní části, mezi nimiž cirkuluje suspenze krystalů APC v matecnem roztoku. První z nich je tzv. rozpouštěcí zóna. Je to míchaná nádoba, kde vlivem přisunu tepla a „nenasyceného“ roztoku (násada) probíhá rozpouštění krystalů. Druhým je krystahzator, kde vlivem sníženého tlaku dochází k odpařování vody a následnému růstu krystalů. Krystalizátor se skládá z horní části ve tvaru trychtýře (zde přichází suspenze z rozpouštěcí zóny a probíhá odpařování) a spodní části (zde probíhá růst krystalů a odvádí se suspenze zpět do rozpouštěcí zóny). Ze spodní části krystalizátoru je odebírán produkt do separatoru, ve kterem se oddělí krystaly APC od matečného roztoku, kteiý se vrací na začátek procesu. Jedná se o kontinuální proces.
Americký patent US 3 222 231 (Markels a dal., uděl. 7.12.1965) využívá k výrobě kulatých krystalů APC proces působení vysokofrekvenčních akustických vibrací. Krystalizace probíhá pomocí pomalého ochlazování míchaného horkého nasyceného roztoku chloristanu amonného - APC. Současně působící vysokofrekvenční akustické vibrace zajišťují, aby vznikající krystaly APC měly kulovitý charakter. V závislosti na podmínkách (zejména na rychlosti krystalizace) lze získat krystaly o velikosti od cca 5 do cca 350 mikrometrů.
Z výše uvedeného stavu techniky je tedy zřejmé, že zde existuje potřeba vyrobit krystaly, jež by byly malé až středně velké a které by byly zároveň kulovitého až kulatého tvaru technologií založenou na speciálním krystalizačním zařízení, které by využilo výhod uvedených způsobů.
Výhodné by bylo využít toto zařízení k výrobě středněhrubých kulovitých až kulatých krystalů chloristanu amonného - APC, získaného zejména z recyklace pevných raketových paliv.
Pro tento účel je proto technologii recyklace APC z paliv potřeba řešit na základě zcela nové konstrukce a provedení krystalizační jednotky.
Podstata vynálezu
Řešením výše uvedených požadavků vyplývajících z dosavadního stavu techniky je krystalizační jednotka podle tohoto vynálezu, která k získání kulovitých krystalů jemné až středně velké frakce, která je na trhu nejvíce žádána, vychází částečně z výše uvedených poznatků.
Krystalizační zařízení se skládá ze speciálně navrženého kovového krystalizátoru osazeného rychloběžným míchadlem, které zajišťuje mechanickou úpravu - „obíjení“ krystalů. Vzniklé malé částice jsou pak pomocí oběhových čerpadel vedeny přes trubkový tepelný výměník, který zajišťuje rozpouštění nukleačních jader, drobných krystalů, vzniklých úlomků a/nebo hran krystalů, a poté zpět vedeny do prostoru krystalizátoru, čímž se vytváří jejich kulovitý tvar.
Podstatou vynálezu je diskontinuální krystalizační jednotka, která zahrnuje krystalizátor, který je tvořený válcovou nádobou z kovu, s vnitřním povrchem z tvrdého materiálu, oválného nebo kruhového průřezu s kónickým nebo klenutým dnem, vybavenou po většině její délky duplikátorem pro chlazení roztoku a/nebo suspenze roztoku a krystalů, a rychloběžným míchadlem z tvrdého materiálu s pohonem, zajišťujícím regulaci otáček a tím míru vlivu mechanického působení míchadla na zakulacení krystalů uvnitř nádoby spolu s vnitřním povrchem nádoby obsahujícím alespoň 2 narážky z tvrdého materiálu, přičemž nádoba je shora opatřena alespoň 1 hrdlem, do něhož ústí z vnějšku alespoň 1 nezávislá větev cirkulačního potrubí pro přívod ohřátého roztoku a/nebo ohřáté suspenze roztoku a krystalů pomocí alespoň 1 oběhového čerpadla a přes alespoň 1 tepelný výměník, a spolu s duplikátorem zajišťující řízené periodické změny teplot suspenze krystalů kolem ochlazovací křivky, přičemž na dno nádoby krystalizátoru navazuje propojovací potrubí, které propojuje alespoň jednu větev cirkulačního potrubí.
Pro výpusť suspenze krystalů z krystalizátoru pro další zpracování obsahuje propojovací potrubí výhodně před propojením s větví cirkulačního potrubí odbočující prvek, kterým může být například T-kus, s následnou odbočující větví obsahující uzavírací armaturu, kterou může být ventil, kohout, klapka nebo šoupě, s výhodou automatickou.
Za pomoci uvedené krystalizační jednotky byly připraveny kulaté krystaly, jako jsou například krystaly chloristanu amonného, který při běžné krystalizaci vytváří krystaly s ostrými hranami.
Podle vynálezu celá krystalizační jednotka pracuje v diskontinuálním režimu
Pomocí tohoto zařízení podle vynálezu a vhodného nastavení parametrů se získávají kulovité produkty jemné až středněhrubé frakce se střední velikostí krystalů od asi 100 do asi 300 mikrometrů, s výhodou kolem 200 mikrometrů, které jsou na trhu nejvíce žádány. Na tomto zařízení vyrobené krystaly mají rovněž výhodnou velmi úzkou distribuci velikosti částic.
Výhodně jsou těmito krystaly kulovité krystaly chloristanu amonného (APC - ammonium perchlorate).
Krystalizační zařízení se skládá ze speciálně navržené diskontinuální krystalizační jednotky, která zahrnuje kovový krystalizátor osazený rychloběžným míchadlem s možností regulace otáček, což zajišťuje „obíjení“ krystalů, a tím míru vlivu mechanického působení míchadla na zakulacení krystalu uvnitř nádoby ve směsi nasyceného roztoku a krystalů, přičemž obíjení je realizováno nárazy na lopatky míchadla i nárazy na stěny krystalizátoru z tvrdého povrchu, ale i nárazy krystalů mezi sebou.
Ke zlepšení efektivnosti míry mechanického působení na krystaly, tj. „obíjení“ krystalů slouží také uvnitř krystalizátoru osazené alespoň 2 narážky vyrobené ze stejně tvrdého materiálu jako je rychloběžné michadlo a vnitřní povrch stěn nádoby krystalizátoru.
Je pouze dalším konstrukčním řešením spadajícím do rozsahu tohoto vynálezu, zvýší-li se počet těchto narážek.
Jako tvrdý materiál lze s výhodou použít nerezovou ocel, smaltovaný kov nebo sklo, přičemž podle vynálezu je dále potřebné, aby tvrdost těchto materiálů podle Brinella činila alespoň 120 HB, s výhodou alespoň 200 HB.
Krystalizátor je zvenčí chlazen téměř po celé délce svého povrchu jako duplikovaná nádoba.
Směs krystalů je pomocí alespoň jednoho oběhového čerpadla (ta také obíjejí krystaly) cirkulována přes alespoň jeden tepelný výměník, s výhodou trubkový tepelný výměník, který naopak dodává teplo.
Jako oběhové čerpadlo lze výhodně použít odstředivé čerpadlo s otevřeným oběžným kolem z tvrdého materiálu, jak je uveden výše.
Směs krystalů v suspenzi je tedy periodicky vystavována oscilaci teploty (tím se zajišťuje přednostní růst větších a kulatých krystalů). Teplota, kolem které se osciluje, v průběhu krystalizace klesá (krystalizace je tedy vedena/způsobena teplotním snížením rozpustnosti).
Pomocí krystalizační jednotky podle vynálezu lze zajistit význačné inventivní prvky technologie výroby kulovitých krystalů jako je:
- zamezení vzniku nežádoucích jemných částic;
- výborná řiditelnost parametrů krystalizace a tím snadné nastavení střední velikosti a šíře distribuce velikosti částic;
- výborná reprodukovatelnost krystalizace;
- účinná realizace principu mechanické úpravy - „obíjení“ krystalů, jenž je realizován hned několika způsoby (míchadlo, čerpadlo, stěny a narážky krystalizátoru).
Konkrétně lze intenzitu „obíjení“ ovlivňovat tvrdostí zvolených materiálů, počtem lopatek míchadla, typem oběhového kola oběhového čerpadla a počtem oběhových větví. Regulovat intenzitu „obíjení“ lze změnou rychlosti míchadla a/nebo rychlostí otáčení oběžného(ých) kola(-) čerpadla(el).
Krystalizační jednotka podle vynálezu je konkrétně prokazatelně schopna produkovat kulaté krystaly, přičemž kombinuje dva principy zakulacování (mechanickou úpravu - obíjení a rozpouštění), čímž lze připravit středně velké, kvalitní krystaly.
Díky tomu, že má krystalizační jednotka podle vynálezu možnost regulovat rychlost chlazení i míru ohřevu (rozdíl teplot na vstupu a výstupu z výměníku), je proces snadno a přesně řiditelný.
Všechny krystaly bez ohledu na jejich velikost prochází díky této krystalizační jednotce všemi cykly „zakulacovacího procesu“.
Krystalizační jednotka podle vynálezu umožní krystalům projít libovolně velkým počtem „zakulacovacích (rozpouštěcích) cyklů“ podle nastavení režimu (rychlost chlazení a objemový tok v cirkulaci) v řádech stovek až tisíců.
Další výhodou krystalizační jednotky podle vynálezu je, že jednotka je složena z dostupných, sériově vyráběných „konvenčních“ zařízení a samotný krystalizátor je také jednoduché konstrukce, tzn. že pořizovací náklady na celou jednotku nejsou vysoké.
Krystalizační jednotka je diskontinuální, vsádková a tedy vhodná i pro malotonážní výrobu.
Je také výhodou, jež poskytuje tento vynález, že probíhající rušená krystalizace pomocí chlazení je oproti odpařování pro krystaly zároveň čistícím procesem, z toho mimo jiné také plyne vysoká kvalita (čistota) krystalů.
Diskontinuální krystalizační jednotka podle vynálezu tedy produkuje požadované krystaly dostatečné čistoty, správné velikosti a tvaru.
Č ο/αςη i </'r^ťcz /Přehleďobrázkůna-výkresech-/ '* I ϊ í } ,4 * * « * · «
Obr. 1 - zobrazuje schématicky krystalizační jednotku podle vynálezu s jednou cirkulační větví.
Obr. 2 - zobrazuje schématicky krystalizační jednotku podle vynálezu se dvěma cirkulačními větvemi.
Obr. 3 - zobrazuje kulaté krystaly chloristanu amonného vyrobené krystalizační jednotkou podle vynálezu
Příklady provedenw '
Příklad 1
Pro výrobu kulovitých krystalů chloristanu amonného byla použita diskontinuální krystalizační jednotka která zahrnovala krystalizátor^l), který byl tvořen válcovou nádobou ze smaltovaného kovu s vnitřním povrchem z nerezové leštěné oceli, kruhového průřezu s kónickým nebo klenutým dnem^l2>, vybavenou po délce duplikátorem^4>pro chlazení roztoku a/nebo suspenze roztoku a krystalů, a rychloběžným míchadlem^z nerezové oceli s pohonem 49) umožňujícím regulaci otáček a tím míru vlivu mechanického působení míchadla na zakulacení krystalu uvnitř nádoby spolu s vnitřním povrchem nádoby obsahujícím 2 narážky leštěné nerezové oceli, přičemž nádoba byla shora opatřena 1 hrdlem^lO), do něhož ústila z vnějšku 1 nezávislá větev cirkulačního potrubími l>pro přívod ohřátého roztoku a/nebo ohřáté suspenze roztoku a krystalů pomocí oběhového odstředivého čerpadla^ž) s otevřeným oběžným kolem a přes tepelný trubkový výměník )3), a spolu s duplikátorem (4) zajišťující řízené periodické změny teplot suspenze krystalů kolem ochlazovací křivky, přičemž na dno £12$nádoby krystalizátoru^l) navazovalo propojovací potrubí fl3), které propojovalo jednu větev cirkulačního potrubí }, jak zobrazuje obrázek č.
1.
Výchozí surovinou byl hrubozmný chloristan amonný (APC) Ten vznikl v průběhu diskontinuální krystalizace v plastovém krystalizátoru opatřeném chladicími difuzory. Krystaly APC byly separovány od matečného roztoku 4'ML) na procesním filtru a vysušeny procesním tlakovým vzduchem. Vlhkost krystalů se pohybovala v rozmezí 54-10 % hmotn.
Dále se pro přípravu roztoku APC používá ML, který odpadá při filtraci po procesu krystalizace popisované dále.
700*1200 kg hrubozmného APC bylo rozpuštěno v procesním filtru v 3500^4500 kg ML, které byly s výhodou zahřátý přes trubkový výměník parou na teplotu 50-f90 °C. Takto vznikl roztok APC, který byl nasycený při teplotách v rozmezí 40*60 °C a poté byl přečerpán do plastového zásobníku.
Krystalizace probíhala ve výše popsaném krystalizátoru jako součásti krystalizační jednotky podle vynálezu, z nichž jedna varianta je schematicky znázorněna na obr. 1.
Do krystalizátoru byl načerpán roztok APC z plastového zásobníku v množství (9007* M 1206Q. k^. Roztok byl dle potřeby zahříván v trubkových tepelných výměnících tak, aby se výsledná teplota v krystalizátoru pohybovala v rozmezí 35*65 °C. Po naplnění krystalizátoru 1 bylo spuštěno čerpadlo 2, které zajišťovalo celkový průtok o velikosti 30*100 m3/h$^. roztoku APC a později suspenze APC přes výměník 3 v průběhu celého procesu krystalizace.
Poté bylo spuštěno do provozu míchadlo 8,Jehož otáčky motoru 9 byly pomocí frekvenčního měniče nastaveny na hodnotu 60^240 ot. /min. Míchání bylo rovněž realizováno po celou dobu krystalizace.
Dále následovalo chlazení roztoku APC, kdy v první části byl roztok chlazen na počáteční teplotu krystalite rychlostí 40*80 °C/hty Počáteční teplota krystalizace se Pohybovala^ rozmezí 3θί>5 °C. Od této teploty byla rychlost chlazení násady zpomalena na hodnotu 2w45 °C/h^4 a současně byl zahájen ohřev roztoku, později suspenze APC ve výměníku 3 tak, aby rozdíl teploty roztoku APC na vstupu a výstupu byl v rozmezí 0,2ý3,5 C. Ohřev je možno realizovat parou, vodou nebo jiným teplonosným médiem.
O·
Proces krystalizace byl ukončen při dosažení teploty 10*25 °C. Při této teplotě byl vypnut ohřev roztoku přes výměník 3, byly vypnuty oběhová čerpadla 2 a míchadlo 8.
Suspenze byla následně čerpána vhodným čerpadlem propojovacím potrubím 13 přes T-2-^j> letíš 14 a uzavírací automatickou armaturu 7, jíž je uzavírací ventil, odbočujícím potrubím 6 k dalšímu zpracování na procesní filtr. Zde dojde k oddělení ML od krystalů APC. Poté jsou krystaly vysušeny procesním tlakovým filtrem na hodnotu 90-f98, % hmotn. (vztaženo na celkovou hmotnost se zbytkovou vodou).
Výše popsaným způsobem byly připraveny krystaly APC, jejichž rozdělení velikosti částic dle sítové analýzy pohybuje v rozmezích uvedených v tabulce 1.
Tabulka 1 - Sítová analýza získaných krystalů APC
Tabulka 1 .-’om/ciť v z.Alt»alcíZ.
A
Frakce 0-100 pm 100-150 pm 150-180 pm 180-300 pm > 300 pm
Hmotn. % 3-10 4-19 12-35 40-75 0-6
Velikost a tvar krystalů APC ukazuje obr. 3.
Příklad 2
Byla použita stejná diskontinuální krystalizační jednotka jako v příkladu 1, která však obsahovala 2 větve cirkulačního potrubí 1L ]J/ pro přívod ohřátého roztoku a/nebo ohřáté suspenze roztoku a krystalů pomocí oběhových čerpadel a přes tepelné výměníky 3^ 3', jak je zobrazeno na obrázku č. 2.
Díky takto uspořádané jednotce bylo možné zvýšit počet krystalizačních cyklů při stejné rychlosti chlazení a/nebo snížit rychlost toku v cirkulační(ch) větví(ch). Celkový postup způsobu výroby krystalů APC byl shodný s příkladem 1.
Získané krystaly byly kulatějšího tvaru, jinak byly stejné čistoty i stejné distribuce částic při porovnání s příkladem 1.

Claims (8)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Diskontinuální krystalizační jednotka pro výrobu kulovitých krystalů, vyznačující se tím, že zahrnuje krystalizátor (1), tvořený válcovou nádobou z kovu, s vnitřním povrchem z tvrdého materiálu, oválného nebo kruhového průřezu s kónickým nebo klenutým dnem (12), vybavenou po délce duplikátorem (4) pro chlazení roztoku a/nebo suspenze roztoku a krystalů, rychloběžným míchadlem (8) z tvrdého materiálu s pohonem (9) umožňujícím regulaci otáček a tím míru vlivu mechanického působení míchadla na zakulacení krystalů uvnitř nádoby spolu s vnitřním povrchem nádoby obsahujícím alespoň 2 narážky (5) z tvrdého materiálu, přičemž nádoba je shora opatřena alespoň 1 hrdlem (10), do něhož ústí z vnějšku alespoň 1 nezávislá větev cirkulačního potrubí (11) pro přívod ohřátého roztoku a/nebo ohřáté suspenze roztoku a krystalů pomocí alespoň 1 oběhového čerpadla (2) a přes alespoň 1 tepelný výměník (3), a spolu s duplikátorem (4) zajišťující řízené periodické změny teplot suspenze krystalů kolem ochlazovací křivky, přičemž na dno (12) nádoby krystalizátoru (1) navazuje propojovací potrubí (13), které propojuje alespoň jednu větev cirkulačního potrubí (11).
  2. 2. Diskontinuální krystalizační jednotka podle nároku 1, vyznačující se tím, že propojovací potrubí (13) před propojením s větví cirkulačního potrubí (11) obsahuje odbočující prvek (14) s odbočující větví (6) s uzavírací armaturou (7), s výhodou automatickou, pro výpusť suspenze krystalů pro další zpracování.
  3. 3. Diskontinuální krystalizační jednotka podle nároku 2, vyznačující se tím, že odbočujícím prvkem (14) je T-kus a uzavírací armaturou (7) je ventil, kohout, klapka nebo šoupě.
  4. 4. Diskontinuální krystalizační jednotka podle nároku 1, vyznačující se tím, že tvrdým materiálem je nerezová ocel, smaltovaný kov nebo sklo.
  5. 5. Diskontinuální krystalizační jednotka podle nároku 1 nebo nároku 4, vyznačující se tím, že tvrdým materiálem je materiál s tvrdostí alespoň 120 HB, s výhodou alespoň 200 HB.
  6. 6. Diskontinuální krystalizační jednotka podle nároku 1, vyznačující se tím, že výměníkem(ky) je(jsou) trubkový(é) výměník(y).
  7. 7. Diskontinuální krystalizační jednotka podle nároku 1, vyznačující se tím, že oběhové(á) čerpadlo(a) je(jsou) odstředivé(á) čerpadlo(a) s otevřeným oběžným kolem z tvrdého materiálu.
  8. 8. Diskontinuální krystalizační jednotka podle nároku 1, vyznačující se tím, že kulovitými krystaly jsou krystaly chloristanu amonného se střední velikostí krystalů od asi 100 Mikrometrů do asi 300 mikrometrů, s výhodou asi 200 mikrometrů.
CZ2014-207A 2014-03-28 2014-03-28 Diskontinuální krystalizační jednotka pro výrobu kulovitých krystalů CZ2014207A3 (cs)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2014-207A CZ2014207A3 (cs) 2014-03-28 2014-03-28 Diskontinuální krystalizační jednotka pro výrobu kulovitých krystalů
TR2019/01049T TR201901049T4 (tr) 2014-03-28 2015-01-22 Küre-şekilli kristallerin üretimine yönelik bir süreksiz kristalizasyon ünitesi.
UAA201610735A UA118046C2 (uk) 2014-03-28 2015-01-22 Кристалізаційна установка періодичної дії для одержання кульових кристалів
PCT/CZ2015/000007 WO2015144096A1 (en) 2014-03-28 2015-01-22 A discontinuous crystallization unit for the production of ball-shaped crystals
US15/127,721 US20170128854A1 (en) 2014-03-28 2015-01-22 Discontinuous crystallization unit for the production of ball-shaped crystals
EP15707036.8A EP3122433B1 (en) 2014-03-28 2015-01-22 A discontinuous crystallization unit for the production of ball-shaped crystals
RU2016141548A RU2652680C1 (ru) 2014-03-28 2015-01-22 Устройство для кристаллизации периодического действия для получения кристаллов шарообразной формы
CN201580016798.1A CN106457061B (zh) 2014-03-28 2015-01-22 用于制备球形晶体的不连续结晶单元

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2014-207A CZ2014207A3 (cs) 2014-03-28 2014-03-28 Diskontinuální krystalizační jednotka pro výrobu kulovitých krystalů

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ305172B6 CZ305172B6 (cs) 2015-05-27
CZ2014207A3 true CZ2014207A3 (cs) 2015-05-27

Family

ID=52596264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2014-207A CZ2014207A3 (cs) 2014-03-28 2014-03-28 Diskontinuální krystalizační jednotka pro výrobu kulovitých krystalů

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20170128854A1 (cs)
EP (1) EP3122433B1 (cs)
CN (1) CN106457061B (cs)
CZ (1) CZ2014207A3 (cs)
RU (1) RU2652680C1 (cs)
TR (1) TR201901049T4 (cs)
UA (1) UA118046C2 (cs)
WO (1) WO2015144096A1 (cs)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109157863A (zh) * 2018-09-28 2019-01-08 石家庄四药有限公司 茶碱钠盐连续冷却结晶装置及方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL3394051T3 (pl) * 2015-12-21 2020-10-19 Janssen Pharmaceutica N.V. Procedura krystalizacji do otrzymywania kryształów półwodnej kanagliflozyny
CN108043066A (zh) * 2018-01-30 2018-05-18 广西大学 电热式程序控温结晶器
CN108786172A (zh) * 2018-08-09 2018-11-13 通江县芝苞乡中心小学 一种重结晶实验辅助装置
CN109126183B (zh) * 2018-09-28 2020-12-18 中北大学 一种大颗粒高氯酸铵球形化的连续结晶装置和方法
CN109593071A (zh) * 2018-12-10 2019-04-09 安徽金禾实业股份有限公司 一种连续可控的安赛蜜重结晶离心装置及方法
CN109621479B (zh) * 2018-12-17 2021-02-02 湖北东方化工有限公司 用于400微米高氯酸铵的生产工艺
CN110860105A (zh) * 2019-12-17 2020-03-06 尹博闻 利用冷却结晶生产溶解度随温度变化无机盐的设备及方法
CN112076494A (zh) * 2020-09-07 2020-12-15 衡阳百赛化工实业有限公司 一种硫酸锌晶体制备用蒸发结晶装置
CN113144661B (zh) * 2021-03-22 2022-11-22 无棣永利盐业有限公司 一种可筛控晶体的日晒重结晶盐打花旋卤装置
CN114832421B (zh) * 2022-04-01 2023-07-18 江苏福瑞达新材料有限公司 一种二烷基二苯胺分步结晶提纯装置

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2288667A (en) * 1938-08-15 1942-07-07 American Potash & Chem Corp Method of crystallizing substances from solution
NL250500A (cs) * 1959-04-14
US3188183A (en) * 1961-06-12 1965-06-08 Phillips Petroleum Co Reactor for mixing reactive fluids
US3222231A (en) 1962-09-18 1965-12-07 Atlantic Res Corp Process for producing finely divided rounded particles
US3419899A (en) * 1965-04-16 1968-12-31 Hooker Chemical Corp Crystallization of ammonium perchlorate
US3383180A (en) 1965-04-16 1968-05-14 Hooker Chemical Corp Crystallization of large particle sized ammonium perchlorate
US3498759A (en) * 1965-05-28 1970-03-03 Hooker Chemical Corp Production of rounded ammonium perchlorate crystals
FR1581088A (cs) * 1968-07-17 1969-09-12
US3599701A (en) 1968-07-30 1971-08-17 Kema Nord Ab Crystallization method
GB1296277A (cs) * 1970-05-12 1972-11-15
US3799884A (en) * 1972-06-29 1974-03-26 Union Oil Co Preparations of sulfur suspensions
US4105841A (en) * 1976-05-07 1978-08-08 The Dow Chemical Company Treatment of interior surfaces of polymerization reactors to retard polymer buildup
JPS62288605A (ja) * 1986-06-06 1987-12-15 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 重合器内部の洗浄方法
GB8716377D0 (en) * 1987-07-10 1987-08-19 Crown Decorative Prod Ltd Polymerisation reactors
US4904461A (en) * 1987-12-07 1990-02-27 Quantum Technologies, Inc. Safe production of chlorine dioxide in a pressurized gaseous state
PL159329B1 (en) * 1989-01-24 1992-12-31 Apparatus for high-temperature crystalization
JP3183586B2 (ja) * 1993-04-26 2001-07-09 信越化学工業株式会社 重合装置
US6305178B1 (en) * 1999-05-06 2001-10-23 Yuping Shi Continuous system of freeze concentration for aqueous solutions
DE10084723B4 (de) * 1999-06-25 2007-11-15 Lion Corp. Verfahren zur Herstellung von α-Sulfonfettsäurealkylestersalzen
WO2001014037A1 (fr) * 1999-08-25 2001-03-01 Kansai Chemical Engineering Co., Ltd. Appareil et procede de cristallisation
MY145387A (en) * 2003-06-12 2012-01-31 Lion Corp Powder, flakes, or pellets containing a-sulfo fatty acid alkylester salt in high concentrations and process for production thereof; and granular detergent and process for production thereof
JPWO2005012218A1 (ja) * 2003-08-05 2006-09-14 三井化学株式会社 テレフタル酸の製造方法及びテレフタル酸
JP5537029B2 (ja) * 2005-09-13 2014-07-02 ラサーク 高純度の蒸気を生成する方法
US8448456B2 (en) * 2006-01-13 2013-05-28 President And Fellows Of Harvard College Systems, methods and devices for frozen sample distribution
FR2918575B1 (fr) * 2007-07-09 2009-08-28 Crystal Evap Consult Sarl Appareil de cristallisation a circulation forcee.
CN101670189A (zh) * 2009-08-06 2010-03-17 瓮福（集团）有限责任公司 一种碘结晶器
KR20140007822A (ko) * 2010-12-20 2014-01-20 바이엘 인텔렉쳐 프로퍼티 게엠베하 폴리에테르 에스테르 폴리올의 제조 방법
GB2489684A (en) * 2011-03-31 2012-10-10 Haifa Chemicals Ltd Crystallisation Apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109157863A (zh) * 2018-09-28 2019-01-08 石家庄四药有限公司 茶碱钠盐连续冷却结晶装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106457061B (zh) 2020-05-19
RU2652680C1 (ru) 2018-04-28
UA118046C2 (uk) 2018-11-12
CZ305172B6 (cs) 2015-05-27
US20170128854A1 (en) 2017-05-11
EP3122433B1 (en) 2019-01-09
EP3122433A1 (en) 2017-02-01
WO2015144096A1 (en) 2015-10-01
TR201901049T4 (tr) 2019-02-21
CN106457061A (zh) 2017-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ2014207A3 (cs) Diskontinuální krystalizační jednotka pro výrobu kulovitých krystalů
CN1197637C (zh) 水溶液的冷冻浓缩
CN101155948B (zh) 水力空化结晶装备及方法
US4702798A (en) Process for recovering dry solids from aqueous solids mixtures
US4662990A (en) Apparatus for recovering dry solids from aqueous solids mixtures
CZ303032B6 (cs) Zpusob krystalizace látek z roztoku nebo disperzí
CN109289233B (zh) 用于蒸发结晶的装置、甲硫氨酸的结晶方法
CN109289235B (zh) 用于蒸发结晶的装置、维生素c的结晶方法
US6383456B1 (en) Continuous crystallization system with controlled nucleation for milk fat fractionation
JP2013180948A (ja) 晶析による粗大硫安製品の製造方法、およびこの製造方法を実施するための装置
CN103936534A (zh) 一种特质细化hmx晶体及制备方法
US11981968B2 (en) Continuous method for obtaining a crystalline monosaccharide and device for continuous crystallization
CN108467051B (zh) 氯化钾晶浆中晶体分离装置及方法
CN105859730B (zh) 一种反溶剂稀释法制备小颗粒圆滑ε-HNIW晶体的方法
US3424221A (en) Apparatus and method for continuous crystallization by evaporation
JP4259819B2 (ja) 晶析方法および晶析装置
Srinivasakannan et al. A study on crystallization of oxalic acid in batch cooling crystallizer
CN205773391U (zh) 一种生产大粒度小苏打的装置
US2819154A (en) Apparatus for producing crystalline materials
DE102015013959B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kristallen
CN107162020A (zh) 一种食品级氯化钾的生产方法
CA2274355C (en) Method of purifying carbazole ester precursors of 6-chloro-.alpha.-methyl-carbazole-2-acetic acid
SU831137A1 (ru) Кристаллизатор непрерывного действи
CN117482578A (zh) 一种液体苯胺衍生物中间体的连续化分离系统和方法
JP2005006520A5 (cs)