CZ305172B6 - Diskontinuální krystalizační jednotka pro výrobu kulovitých krystalů - Google Patents

Diskontinuální krystalizační jednotka pro výrobu kulovitých krystalů Download PDF

Info

Publication number
CZ305172B6
CZ305172B6 CZ2014-207A CZ2014207A CZ305172B6 CZ 305172 B6 CZ305172 B6 CZ 305172B6 CZ 2014207 A CZ2014207 A CZ 2014207A CZ 305172 B6 CZ305172 B6 CZ 305172B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
crystals
crystallization unit
solution
hard material
crystallizer
Prior art date
Application number
CZ2014-207A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2014207A3 (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/CZ305172B6/cs
Priority to PCT/CZ2015/000007 priority patent/WO2015144096A1/en
Priority to US15/127,721 priority patent/US20170128854A1/en
Priority to UAA201610735A priority patent/UA118046C2/uk
Priority to TR2019/01049T priority patent/TR201901049T4/tr
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 CZ2014207A3 publication Critical patent/CZ2014207A3/cs
Publication of CZ305172B6 publication Critical patent/CZ305172B6/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

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. T 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 pat. 105 232 (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. CS 112 280 (Nývlt, J., Horáček S., zvěř. 15. 4. 1964) se zabývá procesem krystalizace pro výrobu zaoblených krystal. Patentovaný způsob kiystalizace 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 pat. CS 112 306 (Nývlt, J., 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 nejhranatější). Krystalizace se děje za pomocí probublávání vzduchem, kterým se odstraňuje část 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 rychloběžnýn míchadlem. Při tomto způsobu dochází k tvorbě velmi malých částic, přičemž s tím souvisí řada problémů v dalším zpracování produktu (špatná filtrovatelnost, spékání produktu, prašnost). Při procesu krystalizace obíjením pomoct rychloběžného mtchadla
- 1 CZ 305172 B6 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 (Králík 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 80 °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, malé 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 (Králík 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 matečném roztoku. První z nich je tzv. rozpouštěcí zóna. Je to míchaná nádoba, kde vlivem přísunu tepla a „nenasyceného“ roztoku (násada) probíhá rozpouštění krystalů. Druhým je krystalizátor, 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 separátoru, ve kterém se oddělí krystaly APC od matečného roztoku, který 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.
-2CZ 305172 B6
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, kteráje 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 nukleárních 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 kiystalů, 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 zvnějšku 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 kiystalů 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 středně hrubé 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 krystalů 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 míchadlo a vnitřní povrch stěn nádoby krystalizátoru.
-3 CZ 305172 B6
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 nežádoucí 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 „zakulaceného 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.
-4CZ 305172 B6
Je také výhodou, jež poskytuje tento vynález, že probíhající rušená krystalizace pomocí chlazení je oproti odpařování pro krystaly zároveň čisticím 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.
Objasnění výkresů
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 uskutečnění vynálezu
Příklad 1
Pro výrobu kulovitých krystalů chloristanu amonného byla použita diskontinuální krystalizační jednotka která zahrnovala krystalizátor i, který byl tvořen válcovou nádobou ze smaltovaného kovu s vnitřním povrchem z nerezové leštěné oceli, kruhového průřezu s kónickým nebo klenutým dnem 12, vybavenou po délce duplikátorem 4 pro chlazení roztoku a/nebo suspenze roztoku a krystalů, a rychloběžným míchadlem 8 z nerezové oceli s pohonem 9 umožňujícím regulaci otáček a tím míru vlivu mechanického působení míchadla na zakulacení krystalů uvnitř nádoby spolu s vnitřním povrchem nádoby obsahujícím 2 narážky 5 z leštěné nerezové oceli, přičemž nádoba byla shora opatřena 1 hrdlem 10, do něhož ústila z vnějšku 1 nezávislá větev cirkulačního potrubí 11 pro přívod ohřátého roztoku a/nebo ohřáté suspenze roztoku a krystalů pomocí oběhového odstředivého čerpadla 2 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 1 navazovalo propojovací potrubí 13, které propojovalo jednu větev cirkulačního potrubí 11, 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 ML na procesním filtru a vysušeny procesním tlakovým vzduchem. Vlhkost krystalů se pohybovala v rozmezí 5 až 10 % hmotn. Dále se pro přípravu roztoku APC používá ML, který odpadá při filtraci po procesu krystalizace popisované dále.
700 až 1200 kg hrubozmného APC bylo rozpuštěno v procesním filtru v 3500 až 4500 kg ML, které byly s výhodou zahřátý přes trubkový výměník parou na teplotu 50 až 90 °C. Takto vznikl roztok APC, který byl nasycený při teplotách v rozmezí 40 až 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 900 až 1200 kg. Roztok byl dle potřeby zahříván v trubkových tepelných výměnících tak, aby se výsledná teplota v krystalizátoru pohybovala v rozmezí 35 až 65 °C. Po naplnění krystalizátoru i bylo spuštěno
-5CZ 305172 B6 čerpadlo 2, které zajišťovalo celkový průtok o velikosti 30 až 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 až 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 krystalizace rychlostí 40 až 80 °C/h. Počáteční teplota krystalizace se pohybovala v rozmezí 30 až 65 °C. Od této teploty byla rychlost chlazení násady zpomalena na hodnotu 2 až 15 °C/h 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 0,2 až 3,5 °C. Ohřev je možno realizovat parou, vodou nebo jiným teplonosným médiem.
Proces krystalizace byl ukončen při dosažení teploty 10 až 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-kus 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 až 98 % 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
Frakce 0 až 100 pm 100 až 150 pm 150 až 180 pm 180 až 300 pm > 300 pm
Hmotn. % 3 až 10 4 až 19 12 až 35 40 až 75 0 až 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 11, 11' pro přívod ohřátého roztoku a/nebo ohřáté suspenze roztoku a krystalů pomocí oběhových čerpadel 2, 2/ 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 zvnějšku 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 do asi 300 mikrometrů, s výhodou asi 200 mikrometrů.
    3 výkresy
CZ2014-207A 2014-03-28 2014-03-28 Diskontinuální krystalizační jednotka pro výrobu kulovitých krystalů CZ305172B6 (cs)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2014-207A CZ305172B6 (cs) 2014-03-28 2014-03-28 Diskontinuální krystalizační jednotka pro výrobu kulovitých krystalů
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
UAA201610735A UA118046C2 (uk) 2014-03-28 2015-01-22 Кристалізаційна установка періодичної дії для одержання кульових кристалів
TR2019/01049T TR201901049T4 (tr) 2014-03-28 2015-01-22 Küre-şekilli kristallerin üretimine yönelik bir süreksiz kristalizasyon ünitesi.
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 CZ305172B6 (cs) 2014-03-28 2014-03-28 Diskontinuální krystalizační jednotka pro výrobu kulovitých krystalů

Publications (2)

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

Family

ID=52596264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2014-207A CZ305172B6 (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) CZ305172B6 (cs)
RU (1) RU2652680C1 (cs)
TR (1) TR201901049T4 (cs)
UA (1) UA118046C2 (cs)
WO (1) WO2015144096A1 (cs)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108368096B (zh) * 2015-12-21 2021-12-10 詹森药业有限公司 用于获得坎格列净半水合物晶体的结晶程序
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
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
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
CN116603265A (zh) * 2023-06-21 2023-08-18 山西金兰化工股份有限公司 一种水溶性肥料连续结晶系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3419899A (en) * 1965-04-16 1968-12-31 Hooker Chemical Corp Crystallization of ammonium perchlorate
US3498759A (en) * 1965-05-28 1970-03-03 Hooker Chemical Corp Production of rounded ammonium perchlorate crystals
PL159329B1 (en) * 1989-01-24 1992-12-31 Apparatus for high-temperature crystalization
EP2164588A1 (fr) * 2007-07-09 2010-03-24 Crystal-Evap Consult Appareil de cristallisation a circulation forcee
CZ303247B6 (cs) * 1999-08-25 2012-06-20 Kansai Chemical Engineering Co., Ltd. Krystalizacní zarízení a zpusob regulace tvorby krystalických polymorfních forem
EP2505243A1 (en) * 2011-03-31 2012-10-03 Haifa Chemicals Ltd Crystallization apparatus

Family Cites Families (22)

* 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
US3383180A (en) 1965-04-16 1968-05-14 Hooker Chemical Corp Crystallization of large particle sized ammonium perchlorate
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
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
AU5568600A (en) * 1999-06-25 2001-01-31 Lion Corporation Process for producing alpha-sulfo-fatty acid alkyl ester salt
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
WO2005012218A1 (ja) * 2003-08-05 2005-02-10 Mitsui Chemicals, Inc. テレフタル酸の製造方法及びテレフタル酸
WO2007058698A2 (en) * 2005-09-13 2007-05-24 Rasirc Method of producing high purity steam
EP1971810B1 (en) * 2006-01-13 2020-07-01 President and Fellows of Harvard College Systems, methods, and devices for frozen sample distribution
CN101670189A (zh) * 2009-08-06 2010-03-17 瓮福（集团）有限责任公司 一种碘结晶器
CN103370357A (zh) * 2010-12-20 2013-10-23 拜耳知识产权有限责任公司 制备聚醚酯多元醇的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3419899A (en) * 1965-04-16 1968-12-31 Hooker Chemical Corp Crystallization of ammonium perchlorate
US3498759A (en) * 1965-05-28 1970-03-03 Hooker Chemical Corp Production of rounded ammonium perchlorate crystals
PL159329B1 (en) * 1989-01-24 1992-12-31 Apparatus for high-temperature crystalization
CZ303247B6 (cs) * 1999-08-25 2012-06-20 Kansai Chemical Engineering Co., Ltd. Krystalizacní zarízení a zpusob regulace tvorby krystalických polymorfních forem
EP2164588A1 (fr) * 2007-07-09 2010-03-24 Crystal-Evap Consult Appareil de cristallisation a circulation forcee
EP2505243A1 (en) * 2011-03-31 2012-10-03 Haifa Chemicals Ltd Crystallization apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
RU2652680C1 (ru) 2018-04-28
EP3122433A1 (en) 2017-02-01
WO2015144096A1 (en) 2015-10-01
EP3122433B1 (en) 2019-01-09
TR201901049T4 (tr) 2019-02-21
CZ2014207A3 (cs) 2015-05-27
CN106457061A (zh) 2017-02-22
CN106457061B (zh) 2020-05-19
US20170128854A1 (en) 2017-05-11
UA118046C2 (uk) 2018-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ305172B6 (cs) Diskontinuální krystalizační jednotka pro výrobu kulovitých krystalů
CN1197637C (zh) 水溶液的冷冻浓缩
US3873275A (en) Crystallization apparatus and method
Mao et al. Enhancement of lysozyme crystallization under ultrasound field
JP2020530392A5 (cs)
CN101155948B (zh) 水力空化结晶装备及方法
CZ303032B6 (cs) Zpusob krystalizace látek z roztoku nebo disperzí
JP6139904B2 (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
CN109289233A (zh) 用于蒸发结晶的装置、甲硫氨酸的结晶方法
AU742221B2 (en) Continuous crystallization system with controlled nucleation for milk fat fractionation
US11981968B2 (en) Continuous method for obtaining a crystalline monosaccharide and device for continuous crystallization
Sánchez-García et al. Sonocrystallization of lactose from whey
CN109126183A (zh) 一种大颗粒高氯酸铵球形化的连续结晶装置和方法
PL80373B1 (en) Sugar-crystallizing method and apparatus[us3642534a]
US2128873A (en) Apparatus for mixing and conditioning massecuite
US1478337A (en) Method of treating solutions to obtain solid constituents thereof separated in a coarse condition
JP7274289B2 (ja) 廃石膏ボードからの二水石膏の回収方法
JP2004033951A (ja) 晶析方法および晶析装置
CN105924447A (zh) 一种反溶剂稀释加晶种诱导法制备大颗粒圆滑ε-HNIW晶体的方法
CN221385263U (zh) 氯化锶连续结晶装置
RU2840649C1 (ru) Способ и установка непрерывной очистки парацетамола посредством перекристаллизации
DK201600144Y4 (da) Apparat til fluidisering af en opslemning
CN209420543U (zh) 石斛种苗快繁培养基制作装置
PL98822B1 (pl) Sposob krystalizacji wysokotemperaturowej
US2743198A (en) Apparatus and process for continuous crystallization of sugar and the like