chemicallytechFine Chemical TechnologiesТонкие химические технологии2410-65932686-7575MIREA – Russian Technological University (RTU MIREA).10.32362/2410-6593-2017-12-1-50-56chemicallytech-73Research ArticleTHEORETICAL BASIS OF CHEMICAL TECHNOLOGYТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИTWO-STAGE RECRYSTALLIZATION WITH THE REGENERATION OF THE SOLVENTДВУХСТАДИЙНАЯ ПЕРЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ С РЕГЕНЕРАЦИЕЙ РАСТВОРИТЕЛЯНосовГ. А.NоsоvG. А.

профессор, Кафедра процессов и аппаратов химических технологий им. Н.И. Гельперина

noemail@neicon.ruУваровМ. Е.UvаrоvМ. Е.

старший преподаватель, Кафедра процессов и аппаратов химических технологий им. Н.И. Гельперина

uvamikhail@yandex.ruМосковский технологический университет (Институт тонких химических технологий)РоссияMoscow Technological University (Institute of Fine Chemical Technologies)Russian Federation2017280220171215056Copyright © Nоsоv G.А., Uvаrоv М.Е., 20172017Носов Г.А., Уваров М.Е.Nоsоv G.А., Uvаrоv М.Е.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.finechem-mirea.ru/jour/article/view/73

In this paper we propose an option of an energy-saving scheme for the two-stage recrystallization of substances from aqueous solutions with regeneration of the solvent from the final solutions by evaporation using a closed-type heat pump and recuperative heat exchange between the mass flows. Theoretical equations describing this process were derived. On the basis of these dependences we carried out analysis of the impact of some parameters on potassium nitrate recrystallization from aqueous solutions. It was found that the regeneration of the solvent from the final solutions allows reducing significantly the consumption of fresh solvent for the purification process. It was shown that the use of heat pumps at the stage of the solvent extraction from the final solutions combined with recuperative heat exchange between the mass flows is energetically most advantageous in most technological regimes. This is confirmed by high values of the energy conversion coefficient and low values (<1) of relative consumption of reference fuel. It was found that an additional stage of the product crystallization of from the evaporated solution allows increasing the output of refined products almost by a factor of 1.3. This has a positive effect on the technical and economic indicators of the purification process.

В работе предложен энергосберегающий вариант схемы двухстадийного процесса перекристаллизации веществ из растворов с регенерацией растворителя методом выпаривания с использованием теплового насоса закрытого типа и организацией рекуперативного теплообмена между массовыми потоками. Для данного процесса очистки были получены теоретические уравнения, описывающие его по стадиям. На основе этих зависимостей проведен анализ влияния некоторых параметров на процесс перекристаллизации нитрата калия из водного раствора. В результате установлено, что извлечение растворителя из маточных растворов позволяет существенно снизить расход свежего растворителя в рассматриваемом процессе очистки. Показано, что использование тепловых насосов на стадии регенерации растворителя из отработанных растворов в сочетании с рекуперативным теплообменом между массовыми потоками является энергетически наиболее выгодным в большинстве технологических режимов. Это подтверждается высокими значениями коэффициента преобразования энергии и низкими значениями (<1) относительного расхода условного топлива. Также установлено, что проведение дополнительной стадии кристаллизации вещества из упаренного раствора позволяет увеличить выход продуктов практически в 1.3 раза. Всё это оказывает положительное влияние на технико-экономические показатели данного процесса очистки.

очистка веществперекристаллизациятепловые насосыэнергетические затратырегенерация растворителярекуперативный теплообменpurification of substancescrystallizationheat pumpspower consumptionsolvent regenerationrecuperative heat exchangeReferencesГельперин Н.И., Носов Г.А. Основы техники фракционной кристаллизации. М.: Химия, 1986. 304 с.Gel’perin N.I., Nosov G.А. Fundamentals of engineering fractional crystallization. Moscow: Khimiya, 1986. 304 p. (in Russ.).Матусевич Л.Н. Кристаллизация из растворов в химической промышленности. М.: Химия, 1968. 304 с.Matusevich L.N. Crystallization from solutions in chemical industry. Moscow: Khimiya, 1968. 304 p. (in Russ.).Mulliny W. Crystallization. Oxford: Heinemann, 2001. 594 p.Mulliny W. Crystallization. Oxford: Heinemann, 2001. 594 p.Носов Г.А., Уваров М.Е., Мясоеденков В.М. Перекристаллизация веществ из растворов с применением теплового насоса // Вестник МИТХТ. 2009. Т. 4. № 1. С. 64-68.Nosov G.А., Uvarov M.E., Myasoedenkov V.M. Recrystallization of substances from solutions by the use of heat pump // Vestnik MITHT (Fine Chemical Technologies). 2009. V. 4. № 1. P. 64–68. (in Russ.).Носов Г.А., Уваров М.Е., Мясоеденков В.М. Перекристаллизация веществ из растворов с регенерацией растворителя методом выпаривания // Тепловые процессы в технике. 2011. № 4. С. 187-192.Nosov G.А., Uvarov M.E., Myasoedenkov V.M. Recrystallization of substances from solutions with the regeneration of the solvent by evaporation // Teplovye processy v tekhnike (Heat processes in engineering ). 2011. № 4. P. 187–192. (in Russ.).Айнштейн В.Г., Захаров М.К., Носов Г.А. [и др.] Общий курс процессов и аппаратов химической технологии. М: Теревинф, 2015. 1784 с.Ainshtein V.G., Zakharov М.К., Nosov G.А. [et al.] General course of processes and apparatuses of chemical technology. Moscow: Terеvinf, 2015. 1784 p. (in Russ.).Янтовский Е.И., Левин Л.А. Промышленные тепловые насосы. М.: Энергоиздат, 1989. 128 с.Yantovskiy Е.I., Levin L.А. Industrial heat pumps. Moscow: Energoizdat, 1989. 128 p. (in Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.