Abstract
Objectives. The aim of this study was to analyze the possibility of using contact crystallization with evaporating refrigerants for the isolation of substances from their aqueous solutions using salts [KNO3, NaI, and (NH2)2CO] as extraction examples and sucrose. Isobutane was used as a refrigerant.Methods. The analysis of the influence of the main technological parameters (i.e., solution’s cooling temperature, initial concentration, and compressed refrigerant vapor pressure) on the separation process and identification of its regularities was performed using mathematical dependencies previously developed by N.I. Gelperin and G.A. Nosov for each stage of the contact crystallization process. The authors studied the influence of these parameters on the yield of crystalline and liquid phases, refrigerant consumption, and compressor power.Results. The study showed that the use of evaporating refrigerants can significantly intensify the process of separating the mixture and spent refrigerant from the resulting crystalline suspension. This occurs owing to the evaporation of the liquid refrigerant that is in contact with the solution, which is accompanied by intense cooling. This process can be carried out at the temperature difference between the refrigerant and crystallizing mixture in the range of 0.5–1.0°C.Conclusions. Contact crystallization with evaporating refrigerants can be successfully applied to separate various substances from aqueous solutions. An important advantage of this process is the relatively low refrigerant consumption because heat removal from the solution is carried out as a result of changes in the aggregate state of the refrigerant. The use of contact crystallization can also considerably simplify the equipment.
Highlights
The aim of this study was to analyze the possibility of using contact crystallization with evaporating refrigerants for the isolation of substances from their aqueous solutions using salts [KNO3, NaI, and (NH2)2CO] as extraction examples and sucrose
The study showed that the use of evaporating refrigerants can significantly intensify the process of separating the mixture and spent refrigerant from the resulting crystalline suspension
Система SystemL – массовый поток удаляемого маточника / mass flow of the removed uterus; GR – расход хладагента / refrigerant consumption; GW – расход воды / water consumption; хF – концентрация исходного раствора / concentration of the initial solution; хS – концентрация извлеченного вещества в кристаллической фазе / concentration of the extracted substance in the crystal phase; хL – концентрация вещества в маточном растворе / concentration of the substance in the mother liquor; tfr – температура охлаждения раствора (фракционирования) / cooling temperature of the solution (fractionation); Θ1 – температура хладагента на входе в компрессор / temperature of the refrigerant at the compressor input; Θ2 – температура сжатого в компрессоре хладагента / temperature of the refrigerant compressed in the compressor; t'W – температура воды на входе в конденсатор / water temperature at the condenser input; t''W – температура воды на входе из конденсатора / water temperature at the condenser output; р1 – давление хладагента на входе в компрессор / pressure of the refrigerant at the compressor input; р2 – давление сжатого в компрессоре хладагента / pressure of the refrigerant compressed in the compressor; hR – энтальпия хладагента на входе в компрессор / enthalpy of the refrigerant at the compressor input; i2 – энтальпия сжатого в компрессоре хладагента / enthalpy of the refrigerant compressed in the compressor; i3 – энтальпия хладагента на выходе из конденсатора / enthalpy of the refrigerant at the condenser output; i4 – энтальпия хладагента на входе в кристаллизатор / enthalpy of the refrigerant at the crystallizer input
Summary
Контактная кристаллизация веществ из растворов с применением испаряющегося хладагента. Статья анализирует возможность применения контактной кристаллизации с использованием испаряющихся хладагентов для выделения веществ из их водных растворов на примере извлечения некоторых солей (KNO3, NaI, (NH2)2CO) и сахарозы. Изучение влияния основных технологических параметров – температуры охлаждения раствора, его исходной концентрации и давления сжатых паров хладагента – на ход рассматриваемого процесса разделения, а также выявление закономерностей его протекания проводилось с помощью выведенных ранее Н.И. Носовым математических зависимостей для каждой стадии процесса контактной кристаллизации. Установлено, что применение испаряющихся хладагентов позволяет существенно интенсифицировать процесс кристаллизации и облегчает отделение отработанного хладагента от образующейся кристаллической суспензии. Установлено, что такой процесс может осуществляться при разности температур хладагента и кристаллизующейся смеси порядка 0.5–1.0 °C. Контактная кристаллизация с использованием испаряющихся хладагентов может быть успешно применена для выделения различных веществ из водных растворов. Использование контактной кристаллизации позволяет также значительно упростить аппаратурное оформление процесса. Контактная кристаллизация веществ из растворов с применением хладагента.
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Free) 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call
