- •Первый период сушки
- •Второй период сушки
- •1. Прямоток.
- •2. Противоток
- •3. Схема абсорбции с рециркуляцией жидкости.
- •1.Опорная тарелка. 2. Шаровая насадка. 3.Ограничительная тарелка. 4.Оросительное устройство. 5.Брызгоотбойник.
- •Принципиальные схемы экстракции.
- •1. Однократная экстракция для частично растворимых жидкостей.
- •2. Многократная экстракция для частично растворимых жидкостей.
- •Материальный баланс.
- •3. Противоточная экстракция для частично растворимых жидкостей.
- •Адсорбция
- •Краткая история.
- •Адсорбенты.
- •Теории адсорбции.
- •Равновесие в процессе адсорбции.
- •Принципиальные схемы адсорбции
- •Адсорбция с неподвижным зернистым адсорбентом.
- •Частные случаи.
- •Резюме.
- •Адсорбция с псевдоожиженным стационарным слоем адсорбента
- •Адсорбция с движущимся зернистым адсорбентом
- •Расчёт адсорбера.
- •Кристаллизация
- •Методы кристаллизации
- •Статика
- •Кинетика
- •Образование центров кристаллизации.
- •Рост кристаллов.
- •Конструкции кристаллизаторов
- •Расчёт кристаллизаторов.
- •1. Материальный баланс.
- •2. Тепловой баланс.
- •3. Расчёт основных размеров.
Методы кристаллизации
1. Изогидрическая или кристаллизация охлаждением – охлаждение раствора в теплообменниках: поверхностных или смешения.
2. Вакуум-кристаллизация – охлаждение раствора под вакуумом с частичным удалением растворителя.
3. Кристаллизация выпариванием – удаление части растворителя при кипении раствора.
4. Кристаллизация нагреванием – нагрев раствора в теплообменниках.
5. Кристаллизация высаливанием – добавление к раствору вещества, понижающего растворимость выделяемой соли. Например, высаливание NaCl за счёт добавления или.
6. Кристаллизация вымораживанием – охлаждение растворов до температуры ниже 0 0С. Например, выделение при охлаждении рапы соляных озёр,из травильных растворов и др.
7. Кристаллизация в результате химической реакции – создание пересыщения в результате химической реакции, например, получение сульфата аммония при нейтрализации растворов серной кислоты аммиаком:
Статика
Статика включает растворимость чистого вещества, равновесные формы кристаллов и их состав. Применяется для определения начальной и конечной концентраций вещества в растворе (материальный баланс), его температуры (тепловой баланс), движущей силы процесса (кинетика).
Статику обычно представляют в виде кривой насыщения (растворимости) на графике ''концентрация-температура'', который рассматривался для процессов выпаривания (рис.102).
Форма кривой насыщения определяет наиболее целесообразный метод кристаллизации. Различают четыре формы кривой насыщения, которые представлены на рис.304.
Рис.304. Типичные формы кривой насыщения и целесообразные методы кристаллизации.
1-крутая (), кристаллизация охлаждением, 2-средняя (), вакуум-кристаллизация, 3-пологая (NaCl), кристаллизация выпариванием,
4-обратная (), кристаллизация нагреванием.
Растворение твёрдых веществ обычно сопровождается тепловым эффектом
где - теплота разрушения кристаллической решётки (меньше нуля),
- теплота сольватации (больше нуля).
Если , например, для
Если , например, для.
При отсутствии опытных данных по теплоте кристаллизации в практических расчётах принимают ориентировочно .
Кинетика
Процесс кристаллизации из растворов включает две стадии:
1. образование центров кристаллизации,
2. рост кристаллов.
Образование центров кристаллизации.
Обозначим:
N – число образовавшихся центров,
- скорость образования центров кристаллизации.
Скорость образования центров кристаллизации зависит от пересыщения
Эту зависимость часто представляют в виде .
Существуют теории:
1. гомогенного образования центров (Гиббс, Тамман), согласно которой центрами кристаллизации становятся сиботаксические группы (блоки) вещества в растворе;
2. гетерогенного образования центров (современные авторы), согласно которой центрами кристаллизации могут быть примеси (пылинки) и инородная поверхность.
Рост кристаллов.
Для стадии роста кристаллов применимо основное уравнение массопередачи
(177)
Коэффициент массопередачи
Коэффициенты массоотдачи:
- учитывает стадию диффузии вещества к поверхности кристалла.
Для растворов этот коэффициент определяется из критериального уравнения:
(178)
В уравнении (178)
L – характерный линейный размер кристалла.
Часто полагают .
- учитывает стадию поверхностной реакции (миграция молекул или блоков вещества по поверхности кристалла до присоединения), надёжных формул для определения не существует.
При росте кристалла его поверхность переменна F=var.
Поэтому полагают .
От уравнения (177) переходят к уравнению (179)
(179)
Когда , правило Мак-Кэба.
Когда .
Следовательно зависимость отражает преимущество той или иной стадии роста кристаллов.
Кинетика применяется для определения фракционного состава кристаллов в процессе кристаллизации. Это предсказание приближенно, т.к. трудно учитывать другие факторы (природа кристаллизующейся соли, температура, примеси и др.).