Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

РАМАЗАНОВА К.Р

..pdf
Скачиваний:
60
Добавлен:
12.03.2016
Размер:
9.45 Mб
Скачать

251

-рН > 6 (Т = 100-105 С) плавающий полимер переходит во взвешенное состояние в виде крошки и комков;

-рН > 6,5 (Т = 100-105 С) раствор становится почти черным, непрозрачным, плавающая органика находится во взвешенном состоянии в виде порошка, выделенный сульфат аммония окрашен в серый цвет (кристаллы имеют черные вкрапления);

-рН = 7-8 (Т = 105-108 С) наблюдается резкое вспенивание рабочего раствора

ипереброс с реактора-нейтрализатора в холодильник.

Таким образом, повторимся, что «…оптимальным технологическим параметром при производстве товарного сульфата аммония путём нейтрализации раствора сернокислотных маточников (мет)акриловых мономеров газообразным аммиаком является Т ≤ 90 С и рН = 4,0-5,5…».

Рис. 8.7. Конструкция нейтрализатора-смесителя (Патент РФ № 2441849, 26.07.2010)

Далее проведена оценка влияния регулируемых технологических параметров (рН, температура, давление, состав маточника, в т.ч. органических примесей и др.) на процесс кристаллизации сульфата аммония по технологической схеме действующей установки переработки раствора сернокислотного маточника (мет)акриловых мономеров (рис. 5.13) на различных стадиях (аппаратах) промышленного производства сульфата аммония. Разработаны физико-химические основы процесса кристаллизации сульфата аммония в промышленных аппаратах из водных растворов или очищенных маточных растворов и нейтрализованных растворов маточника, загрязнён-

252

ных органическими примесями для оптимизации технологического процесса получения сульфата аммония [238а-244а].

Рассмотрим изотермическую и политермическую кристаллизацию

(NH4)2SO4 .

Известно, что кристаллизация сульфата аммония происходит только из пересыщенных растворов и пересыщение раствора (ΔС) характеризуется разностью между концентрациями.

С = С* - С,

(8.10)

где С* и С – средние концентрации пересыщенного и насыщенного сульфата аммония в растворе, масс.%.

Весьма распространённым видом кристаллизации является химическое осаждение соли из растворов с помощью реагентов [1а]. В производственных условиях в нейтрализаторе 8 (рис. 5.13) при рН = 4,2-5,5 и Т = 90°С происходит химическое осаждение сульфата аммония из раствора сернокислотного маточника при нейтрализации газообразным аммиаком.

Процесс кристаллизации разделяется на два периода – период образования зародышей и роста кристаллов. В заводских условиях стадии образования и роста кристаллов протекают не последовательно, а совмещены, например, образование сульфата аммония при нейтрализации маточника газообразным аммиаком во время роста кристаллов из ранее образовавшихся зародышей. В результате этого кристаллы сульфата аммония состоят из частиц разного размера и имеют гранулометрический состав. Особенно мелкие кристаллы получаются при химическом осаждении, когда достигаются большие перенасыщения.

При быстрой нейтрализации маточника газообразным аммиаком и недостаточном перемешивании наряду с ростом уже образовавшихся кристаллов появляются новые центры кристаллизации, что приводит к увеличению числа кристаллов и неоднородности осадка. Скорость кристаллизации и размеры кристаллов зависят также от интенсивности перемешивания системы. Перемешивание системы производится в нейтрализаторе методом барботирования аммиаком и циркулированием раствора (насос 9; рис. 5.13) и при постоянной температуре, равной 90°С и рН = 4,2-5,5. В этом случае в нейтрализаторе 8 происходит изотермическая кристаллизация сульфата аммония за счёт перенасыщения (химическое осаждение). Образовавшиеся зародыши кристаллов сульфата аммония за счёт перемешивания по циркуляционному контуру поступают на ступени вакуум-кристаллизации, где в каждом аппарате 1, 2, 3, 4, 5 (рис. 5.13) создаётся своя степень перенасыщения, которая снижается от аппарата к аппарату. В идеале при создании перенасыщения за счёт выпарки воды в каждом кристаллизаторе 1-5 (рис. 5.13) на образованных уже зародышах должен происходить рост кристаллов сульфата аммония. Однако на практике это условие не реализуется. Кроме нейтрализатора 8 зародыши образуются дополнительно в аппаратах 1-5, что приводит к увеличению общей массы мелких кристаллов. Именно этим и объяснюется очень частые забивки перетоков и переходов между кристаллизаторами 1, 2, 3, 4, 5 мелкими кристаллами при работе по существующей схеме (рис. 5.13).

Исследования процесса кристаллизации сульфата аммония из насыщенного и очищенного раствора от органических примесей (низкомолекулярный, растворимый

253

в маточнике сульфированный полимер и взвешенный полимер) проведены нами на основе модели чистого водного раствора сульфата аммония.

Растворимость (NH4)2SO4 в воде (насыщенный раствор) медленно изменяется при повышении температуры [1а] и нами получена формула для аппроксимации зависимости экспериментальных значений [1а] растворимости от температуры:

С= 40,62 + 0,102•Т.

(8.11)

Расчётные данные растворимости по формуле (8.11) сведены в табл. 8.9, которые отличаются от экспериментальных данных при данной температуре с относительной погрешностью /Δ/ < 0,5 % в практически важном в промышленных условиях температурном диапазоне 20-100°С.

Таблица 8.9

Зависимость растворимости сульфата аммония от температуры

Температура, °С

10

15

20

25

30

40

50

60

80

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Растворимость, масс.%

42,0

42,4

42,8

43,3

43,7

44,7

45,8

47,0

48,8

50,8

(экспериментальные данные) [1а]

Растворимость, масс. %

41,6

42,2

42,7

43,1

43,7

47,7

45,7

46,7

48,8

50,8

(расчёты по формуле [8.11])

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кристаллизация сульфата аммония наступает примерно на 3,4 градуса ниже, чем это соответствует состоянию насыщения [1а]. Из формулы (8.11) следует изменение растворимости сульфата аммония при изменении температуры:

(8.12)

Тогда пересыщенность раствора сульфата аммония имеет значение:

С = 3,4° С* × 0,102%/°С = 0,35%.

(8.13)

Учитывая, что состояние перенасыщения сульфата аммония ниже насыщенного по температуре на 3,4°С [1а] и концентрации 0,35 масс.%, нами получена формула зависимости концентрации пересыщения от температуры:

С* = 40,97 + 0,102•Т.

(8.14)

Зависимость концентрации насыщения (8.11) и перенасыщения (8.14) водного раствора сульфата аммония от температуры приведена на рис. 8.8. Рост кристаллов (NH4)2SO4 происходит в метастабильной области, ограниченной зависимостями (1) и

(2) (рис. 8.8) и чем шире зона кристаллизации (зона 3), тем больше возможность для роста кристаллов. Однако зона кристаллизации сульфата аммония из водных растворов, где может происходить их рост или укрупнение, очень мала по концентрации С = 0,35% и температуре Т= 3, 4°С. При загрязнениях маточного раствора органическими примесями эта величина снижается до С= 0,25% [1а] или до ΔT = 2,4°С. Поэтому определённую скорость роста кристаллов сульфата аммония достигают путём интенсивного перемешивания рабочего раствора в рецикле циркуляционным

254

насосом 9 , а также за счёт времени пребывания 6-10 мин во взвешенном состоянии в кристаллоприемнике 6 (рис. 5.13), что очень незначительно.

Рис. 8.8. Степень перенасыщения сульфата аммония в водных растворах: 1 – зависимость

насыщения по формуле (8.11); 2 – зависимость пересыщения по формуле

(8.14); 3 – зона

роста кристаллов сульфата аммония между 1 и 2 (ΔС = 0,35%, Т= 3, 4°С)

 

При заданной геометрии стадии вакуум-кристаллизации, интенсивности перемешивания и отсутствии органических примесей кристаллизация сульфата аммония из водных растворов должна происходить согласно рис. 5.13. Так в промышленных условиях на каждой ступени 1-5 (рис. 5.13) вакуум-кристаллизации происходит выпарка воды с понижением температуры. Так, температура от кристаллизатора 1 до кристаллизатора 5 снижается от 105 до 62°С и удаление воды в каждом кристаллизаторе 1-5 происходит экстенсивным путём при медленном поверхностном испарении за счёт вакуума. В каждом отдельном вакуум-кристаллизаторе 1-5 происходит изотермическая, а в их общей системе – политермическая кристаллизация (NH4)2SO4.

Расчётным путём по формулам (8.11) и (8.14) установлено, что для равновесных условий роста крупных кристаллов сульфата аммония согласно зависимости на рис. 8.7 при политермической кристаллизации необходимо не пять, а восемь вакуумкристаллизаторов, т.е. необходимо провести модернизацию действующей установки

(рис. 5.13).

Проведём анализ процесса кристаллизации сульфата аммония при переработке по технологической схеме действующей промышленной установки (рис. 5.13) реаль-

ных растворов сернокислотного маточника (мет)акриловых мономеров, где в качестве сырья используют растворы маточников производства МА и ММА с плотностью 1,27-1,33 г/см3 и содержанием: серной кислоты 25-30, бисульфата аммония (БСА) 40-48, органических примесей 5-10 масс.%. Как было установлено выше (раздел 5.3.1), при Т ≤ 90°С нейтрализации по формуле (8.11) концентрация насыщенного раствора сульфата аммония в нейтрализаторе 8 (рис. 5.13) составляет 49,8 масс.% или ≈ 50 масс.%.

Методом лабораторного моделирования на стендовой установке (рис. 5.11) процесса нейтрализации, протекающего в промышленном нейтрализаторе 8 (рис.

255

5.13), а также гравиметрическим и расчётным методами нами установлено, что в нейтрализаторе 8 при pH = 4,2-5,5 содержание сульфата аммония достигает значе-

ния 72,42 масс.%.

Поскольку растворимость сульфата аммония при указанной температуре 50% по формуле (8.11), то (72,42 – 50) = 22,42 масс.% сульфата аммония выпадает из раствора в виде зародышей кристаллов. Из нейтрализатора 8 (рис. 5.13) 50%-ный насыщенный раствор и зародыши кристаллов 22,42 масс. % сульфата аммония вместе с насыщенными рабочими растворами кристаллоприемника 6 и фугата центрифуги 7 поступают по циркуляционному контуру на стадию вакуум – кристаллизации. В теплообменнике 10 рабочий раствор подогревается до Т = 105°С. Мелкие кристаллы (до 1,3 масс.%) растворяются и насыщенный раствор сульфата аммония (до 51,3 масс.%) поступает на стадию вакуум-кристаллизации 1-5 (рис. 5.13).

Анализ работы стадии вакуум-кристаллизации по действующей схеме переработки маточника (рис. 5.13) [97] показал, что в производственных условиях допускается скачкообразное или произвольное углубление вакуума (температуры) по ступеням 1-5 в пределах регламентных норм. Однако работа при таком произвольном режиме изменения вакуума по ступеням 1-5 приводит к забивке мелкими кристаллами сульфата аммония переходов между кристаллизаторами 1-5 (рис. 5.13) и с увеличением вакуума происходит интенсивное испарение и образование мелких кристаллов. Эти обстоятельства свидетельствуют о неравновесности процесса кристаллизации или перенасыщения раствора на стадии вакуум-кристаллизации.

Известно, что при равновесном процессе перенасыщения раствора величина создаваемого вакуума равна давлению насыщенных паров в данном интервале снижения температуры. Поэтому желательно уменьшать температуру с постоянным градиентом от кристаллизатора к кристаллизатору в их рабочем диапазоне эксплуа-

тации Т = 105-62°С [97].

Рис. 8.9. Зависимость давления насыщенных паров от температуры рабочего раствора

256

сульфата аммония с массовой долей 37,5-47,5 масс.%: - номера 1-5 совпадают с номерами вакуум – кристаллизаторов 1-5 (рис. 5.13); - поправка на пары метанола; А – равновесная кривая

В связи с этим проведены расчёты равновесного давления насыщенных паров воды с органическими примесями от температуры. Результаты пересчёта давления насыщенных паров воды в [кПа]) в [кгс/см2] приведены на рис. 8.9, где учтено содержание в паровой фазе (конденсат сокового пара) до 3 масс.% метанола. На рис. 8.9 нанесены данные «остаточное давление-температура» регламентного режима работы вакуум-кристаллизаторов 1-5 (рис. 5.13), которые изменяются скачкообразно относительно А - равновесной кривой с поправкой на метанол. В промышленных условиях вакуум по ступеням вакуум-кристаллизаторов 1-5 (рис. 5.13) необходимо создавать согласно равновесной зависимости (рис. 8.9, кр. А) с поправкой на пары метанола, а не менять произвольно (скачкообразно). Последовательное углубление остаточного давления в кристаллизаторах согласно равновесной кривой (рис. 8.9, кр. А) в период производственных испытаний при переработке раствора маточника в сульфат аммония дало положительный эффект.

Рассмотрим процесс кристаллизации сульфата аммония в каждом вакуумкристаллизаторе 1-5 (рис. 5.13) при температуре кипения насыщенного раствора сульфата аммония в равновесных условиях согласно рис. 8.9, кр. А, т.е:

-кристаллизатор 1 (рис. 5.13). В этом первом (по ходу циркулирующего потока насыщенного раствора сульфата аммония) кристаллизаторе вместе с водой идёт

удаление легколетучих органических примесей (метанол, ацетон и т.д.). Температура рабочего раствора после аппарата 1 составляет Т = 97°С (вакуум – 0,3 кгс/см2), концентрация насыщенного сульфатом аммония раствора 50,5 масс.%, где разность (расчёт по формуле (8.11)) концентрации сульфата аммония (51,3 - 50,5) = 0,8 масс.% идёт на подпитку роста кристаллов;

-кристаллизатор 2. На выходе из этого аппарата температура маточного раствора Т =88°С (вакуум – 0,57 кгс/см2), растворимость сульфата аммония 49,6 масс.%, на подпитку роста кристаллов расходуется (50,5 - 49,6) = 0,9 масс.% сульфата аммония из насыщенного раствора при Т = 97°С;

-кристаллизатор 3. Т = 74°С (вакуум – 0,74 кгс/см2), растворимость 48,2 масс.%, на подпитку роста кристаллов расходуется (49,6 - 48,2) = 1,4 масс.% сульфата аммония;

-кристаллизатор 4. Т = 64°С (вакуум – 0,87 кгс/см2), растворимость сульфата аммония 47,1 масс.%, на подпитку роста кристаллов расходуется (48,2 - 47,1) = 1,1 масс.% сульфата аммония;

-кристаллизатор 5. Т = 62°С (вакуум – 0,88 кгс/см2), растворимость 46,9 масс.%, на подпитку роста кристаллов расходуется (47,1 - 46,9) = 0,2 масс.% сульфата аммония.

Таким образом, на стадии вакуум – кристаллизации 1-5 (рис. 5.11) на подпитку роста кристаллов расходуется в общей массе 4,4 масс.% сульфата аммония из насыщенного водного раствора или из очищенных растворов от органических примесей. При этом с последнего аппарата 5 поступает в кристаллоприемник 6 (рис. 5.13) насыщенный раствор сульфата аммония концентрацией 46,9 масс.% с общим содержанием выросших кристаллов 25,52 %. При этом крупные кристаллы за счёт сил гра-

257

витации падают (опускаются) в нижнюю коническую часть кристаллоприемника 6 (рис. 5.13). Мелкие кристаллы поддерживаются во взвешенном состоянии за счёт перемешивания потока. Часть из них увеличивается в размере и падает в коническую часть, а остальные через переливную трубу кристаллоприемника 6 поступают вместе с насыщенным раствором в нейтрализатор 8 (рис. 5.13). Из конической части кристаллоприемника 6 крупные кристаллы (пульпа) поступают на центрифугу 7, где отбиваются и поступают на стадию сушки, а фугат или насыщенный раствор с центрифуги 7 направляется в нейтрализатор 8 и далее по новому рециклу (рис. 5.13).

Однако при наличии органических примесей и их накоплении в рабочем растворе (в период производственного цикла в 2-3 суток переработки раствора сернокислотного маточника) на подпитку роста кристаллов расходуется больше сульфата аммония, чем 4,4 масс.% (см. выше). Это определяется высаливающим эффектом органических примесей [1а], при котором (в циркуляционном контуре сульфата аммония; рис. 5.13) концентрация его насыщенного раствора при Т = 60°С уменьшается с

44 до 36 масс.%

Установлено, что в течение производственного цикла 2-3 суток переработки маточника, из-за накопления высокомолекулярной составляющей органических примесей вязкость циркулирующего раствора увеличивается почти на порядок с 0,075 до 1,1 мм2/с. При этом увеличение вязкости рабочего раствора снижает коэффициент диффузии сульфата аммония к поверхности растущего кристалла и поэтому к концу производственного цикла или по истечении 2-3 суток получаются мелкие и тёмные кристаллы сульфата аммония, но загрязнённые органическими примесями. Поэтому приходится останавливать процесс переработки сернокислотного маточника для выведения из системы до 250 м3 отработанного рабочего раствора на шламонакопитель. После промывки оборудования технологическая установка (рис. 5.13) запускается снова.

В результате физико-химического анализа изотермической и политермической кристаллизации (NH4)2SO4 на стадиях (аппаратах) существующей технологической схемы (рис. 5.13) из водных или очищенных, а также реальных маточных растворов установлено, что оптимальными технологическими условиями образования кристаллов с высоким выходом при нейтрализации аммиаком в нейтрализаторе 8 в сульфат аммония (рис. 5.13) являются температура не более 90 ºС и рН=4,2-5,5. При этих условиях плавающая органика не спекается и не переходит во взвешенное состояние. Моделированием процесса нейтрализации раствора сернокислотного маточника газообразным аммиаком на лабораторной стендовой установке (рис. 5.11) и расчётами установлено, что в нейтрализаторе 8 при pH = 4,2-5,5 содержание сульфата аммония достигает значения 72,42 масс. %.

Для исключения технологических затруднений и обеспечения равновесного процесса роста кристаллов и увеличения выхода крупных кристаллов из насыщенного раствора (NH4)2SO4 на стадии вакуум-кристаллизации (рис. 5.13) необходимо проводить последовательное углубление вакуума согласно кривой T=f(P) (рис. 8.8) зависимости температуры T от равновесного остаточного давления (вакуума) P. Можно также рекомендовать для обеспечения выхода крупной фракции кристаллов сульфата аммония и увеличения его выработки дополнительно снизить температуру в кристаллоприемнике 6 (рис. 5.13) с 62 до 30-40 С. Полученные результаты и сформулированные выводы подтверждены опытно-промышленными испытаниями.

258

Весьма важным вопросом при переработке раствора сернокислотного маточника является влияния содержания соединений металлов на процесс образования и роста кристаллов сульфата аммония на стадии нейтрализации и вакуумкристаллизации. Как было установлено нами выше (раздел 5.2), в неорганической части маточника содержатся сульфаты металлов Fe, Сu, Pb и др. на уровне «фоновых» технологических значений, которые при нейтрализации переходят в соответствующие гидроксиды металлов, загрязняя циркулирующий раствор, и влияют на зародышеобразование и рост кристаллов сульфата аммония. Для растворения гидроксида металлов раствор подкисляют серной кислотой. В литературных источниках обзора [1а] вопросу влияния реально присутствующих в маточнике солей металлов или специально добавленных, особенно солей алюминия, уделяется большое внимание и часто мнения различных авторов не совпадают. Следует подчеркнуть, что вопрос влияния примеси соли алюминия является очень важным и актуальным, поскольку на нем основаны предложенные нами:

-метод очистки алюмохлоридом от растворимого сульфированного полимера

врастворе сернокислотного маточника производства (мет)акриловых мономеров

[241а-244а],

-порядок введения алюмосолей до или после нейтрализации маточника,

-процесс образования и роста кристаллов на стадии нейтрализации и вакуумкристаллизации сульфата аммония и его фракционный состав.

Для исследования использована смесь 4:1 (объём) растворов сернокислотного маточника производства ММА и МА с плотностью 1,33 г/см3, содержанием серной кислоты 22,4%, бисульфата аммония 33,4% и суммарной органики 3,6 масс.%. Нейтрализация проведена газообразным аммиаком и 25%-ным аммиачным раствором до рН = 5,3-5,5, подкисление для растворения гидроксида алюминия проведено не серной кислотой, а исходным раствором сернокислотного маточника до рН = 4,2- 4,6 на стендовой установке непрерывного действия (рис. 5.11), где и наработаны необходимые для опытов объёмы растворов.

Для исследования влияния примесей алюминия на процесс кристаллизации

сульфата аммония использован нейтрализованный раствор с рН = 5,3-5,5, плотностью 1,25 г/см3, содержанием остаточной серной кислоты 0,04-0,2 %, бисульфата аммония 41,3 – 43,0 и органических примесей 1,3-1,8 масс.%. В качестве источника ионов алюминия, как специальной добавки использован раствор хлорида алюминия

или алюмохлорид с содержанием основного вещества 20 масс.% (пересчёт на AlCI3) и плотностью 1,20 г/см3 по ТУ 5152-005-47773778-2002 (см. главу 4). Во всех опытах, объёмное соотношение алюмохлорида (Х) и 100 единицам объёма нейтрализованного рабочего раствора с рН = 5,3-5,5 соответственно варьировали в диапазоне Х/100 = (0,01 - 1,00)/100. Раствор хлорида алюминия вводили в исходный маточный раствор до нейтрализации или в уже нейтрализованный раствор.

При нейтрализации маточного раствора с добавкой алюмохлорида при объёмном соотношении 100:1 наряду с кристаллами сульфата аммония выпадает гидроксид алюминия в виде хлопьев. Этот эффект наблюдается при добавлении того же количества алюмохлорида в нейтрализованный раствор с рН = 5,3-5,5. При этом осадок гидроксида алюминия не растворяется при подкислении до рН = 4,2 - 4,6 раствором маточника. При добавке алюмохлорида к исходному маточнику или нейтрализован-

259

ному раствору Х/100 = (0,01 - 0,6)/00 гидроксид алюминия не выпадает при рН = 5,3- 5,5, где в пересчёте концентрация иона алюминия составляет не более 300 мг/л.

Экспериментальные результаты влияния примесей алюминия на показатели процесса изотермической кристаллизации сульфата аммония из растворов с рН = 4,2- 4,6 приведены в табл. 8.10, где изотермическую кристаллизацию (NH4)2SO4 из растворов с рН = 4,2-4,6 проводили на лабораторной установке, включающей нагреватель, термостойкую колбу, термометры, холодильник и приёмник конденсата (мерный цилиндр).

Таблица 8.10

Изотермическая кристаллизация сульфата аммония в присутствии алюмохлорида из рабочих растворов с рН = 4,2-4,6

 

Объём нейтрализованного раствора к Х объёму алюмохлорида

Показатели*

 

 

 

или 100:Х

 

 

 

 

Х=0

0,01

0,025

0,04

0,07

 

0,15

0,30

0,60

1,00

 

 

Время отгона 40 об.%

10

10

10

10

10

 

10

10

10

11

конденсата, мин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Объем (%) конденсата

10

10

10

10

10

 

10

10

10

15

(начало кристаллизации)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примечание: * - соотношение температуры паров/куба,°С во всех экспериментах равнялась

99/108.

В процессе эксперимента контролировали температуру паров и кубовой части, время отгона 40 об.% конденсата к исходному объёму рабочего раствора, начало кристаллизации сульфата аммония и объем конденсата в этот момент, а также пенообразование и переброс раствора в приёмник. При соотношении алюмохлорида и нейтрализованного раствора (0,01-0,6):100 или концентрации не более 300 мг/л ионов алюминия не влияет, а при объёмном соотношении 1:100 (или концентрации алюминия СAl = 490 мг/л) влияет на показатели процесса изотермической кристаллизации сульфата аммония. При этом увеличивается Тпар на 4°С, Ткип раствора – на 1° С, время отгона 40 об.% конденсата почти на 1 мин, индукционный период начала кристаллизации сульфата аммония к объёму конденсата на 5 об.%, а также наблюдаются пенообразование и переброс рабочего раствора в приёмник (табл. 8.10).

Пенообразование рабочего раствора свидетельствует о том, что гидроксид алюминия с адсорбированными на поверхности органическими примесями ведёт себя как поверхностно-активное вещество «мульма»). Газохроматографическим методом в конденсате установлено содержание легколетучих органических примесей: метанола 2-3, ацетона 0,1-0,5, акриловой кислоты 0,1-0,4, метакриловой кислоты 0,1- 0,5, α-оксиизобутирата 0,01-0,07 масс.% и др.

Следует особо подчеркнуть, что показатели изотермической кристаллизации сульфата аммония из рабочих растворов (табл. 8.10) являются важными технологическими параметрами при переработке сернокислотного маточника и их незначительное увеличение в лабораторных условиях в масштабах большого производства связано с дополнительными энергетическими затратами и технологическими затруднениями.

Дополнительно исследовано влияние примесей ионов алюминия с содержанием до 490 мг/л на процесс изотермической кристаллизации (NH4)2SO4 из 100 мл ра-

260

бочего раствора с рН = 4,2-4,6 путём упаривания 40% объёма конденсата. После термообработки из оставшегося 60% объёма рабочего раствора методом декантации отделяли кристаллы. Кристаллы сушили при Т = 100°С и взвешивали. Во всех опытах выход кристаллов примерно одинаков и не зависит от присутствия алюминия, однако визуальное наблюдение за процессом кристаллизации сульфата (объем конденсата, температура кипения, начало кристаллизации и др.) показывает аналогичные эффекты влияния примесей алюминия, как в предыдущей серии опытов в табл. 8.10.

Эксперименты по политермической кристаллизации сульфата аммония проведены следующим образом. Рабочий раствор с рН = 4,2-4,6 в термостойком стакане нагревали до Т = 90°С (для полного растворения кристаллов), охлаждали с градиентом 10°С/ ч до Т = 80°С и при этой температуре раствор выдерживали 1 ч. Выпавшие кристаллы или фракцию (при Т = 80°С) отделяли от насыщенного раствора, сушили при Т = 100°С и взвешивали, а остаток насыщенного раствора опять нагревали до Т = 80°С для полного растворения кристаллов и охлаждали с градиентом 10°С/ч до Т = 70°С и при этой температуре раствор выдерживали 1 ч. Выпавшие кристаллы отделяли от насыщенного раствора, сушили при Т = 100°С и взвешивали. Такую же процедуру далее проводили для температуры 60 и 50°С. В табл. 8.11 и 8.12 приведены экспериментальные результаты влияния примесей алюминия на политермическую кристаллизацию сульфата аммония при добавке алюмохлорида в нейтрализованный раствор с рН = 5,3-5,5 с последующим подкислением до рН = 4,2-4,6 (табл. 8.11), и исходный раствор маточника с последующей нейтрализацией до рН = 4,2-4,6

(табл. 8.12).

Таблица 8.11 Политермическая кристаллизация сульфата аммония из рабочих растворов с рН = 4,2-4,6 (до-

бавка алюмохлорида в нейтрализованный раствор с рН = 5,3-5,5)

 

 

Объём нейтрализованного раствора к Х объёму алюмохлорида

Температура,

 

 

 

или 100:Х

 

 

 

°С

Х=0

 

0,15

0,20

0,60

 

1,00

 

 

 

Выход кристаллов сульфата аммония, масс. %

 

80

16,0

 

14,9

17,0

16,2

 

15,1

70

23,0

 

24,8

23,1

21,9

 

24,5

60

28,0

 

26,3

27,0

28,1

 

27,7

50

33,0

 

34,0

32,9

33,8

 

32,7

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 8.12

Политермическая кристаллизация сульфата аммония из рабочих растворов

 

 

с рН = 4,2-4,6 (добавка алюмохлорида в исходный раствор маточника)

 

 

 

Объём нейтрализованного раствора к Х объёму алюмохлорида

 

Температура,

 

 

или 100:Х

 

 

 

 

 

°С

Х=0

0,10

0,15

 

0,25

0,60

 

1,00

 

 

 

Выход кристаллов сульфата аммония, масс. %

 

 

80

16,0

17,0

15,5

 

16,5

15,8

 

0

 

70

23,0

24,3

24,0

 

22,7

23,9

 

46,0

 

60

28,0

26,7

27,0

 

28,2

27,3

 

25,0

 

50

33,0

32,0

33,5

 

32,6

33,0

 

29,0

 

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.