8.2.6 Конструкции аппаратов

Аппараты, в которых осуществляют процесс кристаллизации, называются кристаллизаторы.

По условию образования и роста кристаллов кристаллизаторы классифицируются на поверхностные, в которых образование кристаллов происходит на охлаждаемой поверхности, и объемные, в которых образование и рост кристаллов происходят во всем объеме аппарата. Существуют также аппараты смешанного типа, в которых образование и рост кристаллов происходят на охлаждаемой поверхности и в объеме аппарата; они бывают прямоточные, емкостные и циркуляционные.

По типу создания условий пересыщения кристаллизаторы можно подразделить на три группы: изогидрические, вакуумные и испарительные.

На рисунке 8.20 представлена схема устройства изогидрического поверхностного вальцового кристаллизатора, который используется для кристаллизации солей с существенно снижающейся раствори-мостью при понижении температуры.

Вальцовые кристаллизаторы применяются для кристаллизации из расплавов или из растворов с небольшим содержанием маточного раствора. Недостаток: мелкокристалличность получаемого продукта, присутствие примесей в готовом продукте.

Негативным фактором при кристаллизации является отложение накипи и кристаллов на стенках аппарата – инкрустация. Чтобы снизить ее, нужно перемешивать раствор и полировать стенки аппарата.

Из объемных кристаллизаторов наибольшее распространение получил аппарат с рубашкой и мешалкой. На рисунке 8.21 изображен изогидрический кристаллизатор периодического действия. Раствор в нем охлаждается при постоянном количестве растворителя до температуры, ниже температуры насыщения. В результате охлаждения раствор становится пересыщенным, что приводит к возникновению процесса кристаллизации.

1 – корпус; 2 – охлаждающая рубашка; 3 – мешалка

Рисунок 8.21 – Изогидрический кристаллизатор периодического действия с мешалкой

8.3 Адсорбция

Адсорбция – процесс поглощения вещества из смеси газовых паров или растворов поверхностью или объемом пор твердого тела – адсорбента.

Поглощаемое вещество, находящееся в газе (жидкости), называется адсорбтивом, а поглощаемое вещество – адсорбатом.

Адсорбция применяется с целью очистки и осушки газов, очистки и осветления растворов, разделения парогазовых смесей, а также извлечения ценных летучих растворителей из смеси.

8.3.1 Принципиальная схема адсорбции

Исходная парогазовая смесь (адсорбтив) поступает в аппарат, где проходит через слой твердого пористого материала (рисунок 8.22). Адсорбент избирательно поглощает определенное вещество, и чистая смесь выводится из аппарата. Адсорбция бывает физическая и химическая.

Рисунок 8.22 – Принципиальная схема адсорбции

Физическая сущность адсорбции: адсорбция представляет собой перенос вещества из газовой или жидкой фазы в твердую, то есть происходит поглощение газа твердым веществом. Заполнение адсорбатом поверхности адсорбента частично уравновешивает поверхностные силы и, следовательно, снижает поверхностное натяжение. Поэтому адсорбция является произвольным процессом, который происходит с выделением тепла.

После отработки адсорбента производят десорбцию – вытеснение из адсорбента поглощенных компонентов.

Требования, предъявляемые к адсорбентам:

1. селективность (избирательность);

2. максимальная поглотительная способность;

3. большая удельная поверхность;

4. экологичность;

5. нетоксичность, дешевизна, прочность.

Наиболее распространенными адсорбентами являются активированный уголь, силикагель, цеолиты.