Разделение бинарных водно-солевых систем методом адиабатной кристаллизации

• Автор: Бубенцов, Владимир Юрьевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 157 с. : ил.

Содержание

Условные обозначения.

Введение.

Глава 1. Обзор литературы но вопросам фракционной кристаллизации

1.1. Классификация методов кристаллизации

1.2. Основные методы фракционной кристаллизации

1.2.1. Массовая кристаллизация с отводом теплоты

через охлаждающие поверхности.

1.2.2. Массовая кристаллизация при непосредственном контакте исходной смеси с хладагентом

1.2.3. Фракционная кристаллизация на охлаждаемых поверхностях.

1.2.4. Противоточная кристаллизация

1.2.5. Направленная кристаллизация.
1.2.6. Фракционное плавление.
1.2.7. Зонная плавка.
1.2.8. Вымораживание.
1.2.9. Выпарная кристаллизация.
1.2 Адиабатная кристаллизация
1.2 Экстрактивная кристаллизация.
1.2 Аддуктивная кристаллизация.
1.2 Фракционная кристаллизация из паровой фазы.
1.2 Дистиллятивное плавление.
1.2 Дистиллятивная кристаллизация
1.3 .Метод натуральных масштабов.
1.4.Выводы.
2. Теоретическое описание процесса адиабатной кристаллизации растворов в емкостных аппаратах
2.1. Основные особенности процесса
2.2. Периодический процесс
2.2.1. Стадия простого испарения
2.2.2. Стадия кристаллизации
2.3. Непрерывный процесс
3. Анализ влияния различных параметров на процесс адиабатной кристаллизации в емкостных аппаратах
3.1. Свойства используемых систем.
3.2. Результаты анализа.
4. Адиабатная кристаллизация диспергированных растворов
4.1. Основные особенности процесса
4.2. Теоретическое описание стадии простого испарения.
4.3. Теоретическое описание стадии кристаллизации.
4.4. Определение масштабов процесса
5. Экспериментальные исследования
5.1. Адиабатная кристаллизация в емкостном аппарате
5.2. Адиабатная кристаллизация диспергированного раствора
5.3. Рекомендации по конструированию аппарата
для проведения процесса адиабатной кристаллизации
диспергированных растворов.
Выводы из работы.
Список литерату


Третья глава посвящена анализу влияния различных факторов на протекание процесса концентрирования растворов методом адиабатной кристаллизации. Данный анализ был выполнен применительно к разделению водно-солевых систем. В четвертой главе приведены результаты теоретического рассмотрения адиабатной кристаллизации диспергированных растворов в газообразную среду, находящуюся под пониженным давлением. При анализе данного процесса в силу его повышенной сложности нами был использован метод натуральных масштабов, являющийся одной из модификаций теории подобия. В пятой главе приведены данные экспериментальных исследований, позволяющие говорить о достаточно адекватном отражении предлагаемыми моделями хода рассматриваемых процессов. Научная новизна работы заключается в том, что выполнен теоретический анализ процесса адиабатной кристаллизации применительно к концентрированию водно-солевых растворов в аппаратах емкостного типа. При этом получены теоретические зависимости, описывающие как стадию простого адиабатного испарения, так и стадию кристаллизации. Используя полученные зависимости, проанализировано влияние основных параметров (исходной концентрации раствора, его температуры, остаточного давления и др. Выявлено также влияние на ход рассматриваемого процесса температурной депрессии разделяемых растворов и их физико-химических свойств. Проанализирован процесс адиабатной кристаллизации для диспергированных водно-солевых растворов в среду с пониженным давлением. Предложена математическая модель процесса, учитывающая теплоперенос в жидкой, паровой и кристаллической фазах. Показано, что в области низких давлений могут одновременно протекать процессы кристаллизации из жидкой фазы и сублимации льда. Используя метод натуральных масштабов, были установлены лимитирующие стадии процесса и выявлены основные параметры, влияющие на его ход. Проведены экспериментальные исследования, позволяющих сделать вывод о применимости полученных моделей для описания процесса адиабатной кристаллизации как в большом объеме раствора, так и в диспергированных каплях. Практическая значимость работы заключается в том, что были разработаны хМетодики расчета процесса разделения водно-солевых систем методом адиабатной кристаллизации в емкостных аппаратах с учетом влияния температурных депрессий растворов, и при диспергировании растворов в среде иод разряжением с учетом теплоиереноса в жидкой, твердой и газовой фазах. Адекватность полученных результатов подтверждена экспериментами. Методики пригодны для инженерных расчетов процесса адиабатной кристаллизации в рассмотренных вариантах исполнения. Даны рекомендации по разработке оборудования для проведения исследованных процессов. Мы хотели бы выразить нашу глубокую благодарность доценту, к. Прохоренко Николаю Николаевичу, принявшему активнейшее участие в работе над разделами, посвященными адиабатной кристаллизации диспергированных растворов, и чья помощь в применении метода натуральных масштабов для анализа процесса была неоценима. Процесс кристаллизации имеет много методов и способов её реализации. Это связано с изменением физико-химических свойств кристаллизуемых веществ, а с другой стороны с разнообразием решаемых задач. Др. Отверждение расплавов широко применяется в химической и родственных ей отраслях промышленности для получения продуктов (удобрений, пластмасс, реактивов и т. I - 6]. Фракционная кристаллизация из расплавов используется с целью разделения бинарных или многокомпонентных смесей на фракции, обогащенные тем или иным компонентом, а также для глубокой очистки веществ от примесей. Заметим, что большинство смесей при переходе от расплавленного состояния к кристаллическому имеют довольно высокие термодинамические коэффициенты разделения, благодаря чему методы фракционной кристаллизации расплавов относятся к числу высокоэффективных. При кристаллизации из растворов обычно к разделяемой смеси добавляют низкоплавкий вспомогательный агент (растворитель). Иногда растворы получаются в результате химических реакций или других массообменных процессов (жидкостной экстракции, выщелачивания, абсорбции и др.