Разделение бинарных смесей путем сочетания процессов фракционной кристаллизации и фракционного плавления

• Автор: Бессонов, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 143 с. : ил.

Введение.

1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРЫ ПО ТЕМЕ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ НА ОХЛАЖДАЕМЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ

1.1. Основные особенности процесса фракционной кристаллизации.

1.2. Массовая кристаллизация с отводом тепла через теплопередающие поверхности

1.3. Контактная кристаллизация

1.4. Кристаллизация на охлаждаемых поверхностях.

1.5. Фракционное плавление

1.6. Оценка эффективности фракционной кристаллизации

1.7. Использование комбинированных методов разделения веществ.

1.8. Выводы.

2. РАЗДЕЛЕНИЕ БИНАРНЫХ СМЕСЕЙ С ПОЛНОЙ РЕЦИРКУЛЯЦИЕЙ МАТОЧНИКА СТАДИИ ФРАКЦИОННОГО ПЛАВЛЕНИЯ
2.1. Принципиальная схема и описание процесса разделения
2.2. Теоретическое описание процесса
2.3. Анализ процесса разделения.
3. РАЗДЕЛЕНИЕ С КОНТАКТНЫМ НАГРЕВОМ СМЕСИ РЕЦИРКУЛИРУЮЩИМ МАТОЧНИКОМ.
3.1. Принципиальная схема разделения
3.2 Теоретическое описание процесса.
3.3. Анализ процесса разделения.
4. РАЗДЕЛЕНИЕ С ЧАСТИЧНОЙ РЕЦИРКУЛЯЦИЕЙ ВЫСОКОПЛАВКОГО ПРОДУКТА.
4.1. Принципиальная схема разделения
4.2. Теоретическое описание процесса
4.3. Анализ процесса разделения.
5. РАСЧЕТ ПРОЦЕССОВ ФРАКЦИОННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ И ФРАКЦИОННОГО ПЛАВЛЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭНТАЛЬПИЙНЫХ ДИАГРАММ.
5.1. Разделение бинарных смесей, образующих непрерывный ряд твердых растворов
5.2. Разделение бинарных смесей, не образующих твердых растворов.
5.3. Результаты расчета разделения конкретных смесей.
6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФРАКЦИОННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ И ФРАКЦИОННОГО ПЛАВЛЕНИЯ.
6.1. Разделение бинарных смесей на охлаждаемой поверхности вращающегося барабана
6.2. Разделение бинарных смесей в емкостном аппарате.
6.3 Разделение методом фракционного плавления
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Давление слабо отражается на равновесии конденсированных фаз, поэтому при кристаллизации веществ из растворов оно используется крайне редко 6, . Кристаллизацию методом высаливания используют в случаях, когда по какимлибо причинам другие способы создания пересыщения оказываются нерациональными 7, 8. При кристаллизации веществ из растворов пересыщение в системе можно выразить несколькими способами 7, 8. При кристаллизации методом охлаждения пересыщение обычно выражают как разность между температурой насыщения раствора л и действительной его температурой , т. Д л Л С другой стороны, пересыщение раствора можно представить как разность между действительной концентрацией растворах и его равновесной концентрацией х при рассматриваемой температуре, т. Дх хх. Иногда при анализе процессов кристаллизации веществ из растворов используется понятие степень пересыщения, под которым обычно подразумевают отношение хх,, 7. Пересыщение растворов тесно связано с кинетикой образования и роста кристаллов. Оно зависит от физикохимических свойств, компонентов исходной смеси, наличия в ней различных примесей, интенсивности перемешивания раствора, способа создания пересыщения и ряда других факторов 5, 7 , . Эффективность процесса кристаллизации сильно зависит от полноты отделения маточника от кристаллической фазы 5 8, . Количество захваченной маточной жидкости в зависимости от способов сепарации и физикохимических свойств разделяемых систем может находиться в пределах от 2 до массы кристаллического продукта 4, 5. Так, установлено, что с увеличением размера кристаллов и понижением вязкости и поверхностного натяжения маточной жидкости количество захватываемого маточника падает. Как упоминалось ранее, для отделения жидкой фазы от кристаллов применяют отстаивание, фильтрацию, центрифугирование, прессование. Часто сепарация суспензий сочетается с последующей промывкой полученной кристаллической фазы 6, 7, , . Обычное отстаивание под действием гравитационных сил обычно малоэффективно и применяется, как правило, в качестве предварительной стадии сгущения суспензий 7. При этом после определенной выдержки производится декантация осветленного маточника. Иногда этот процесс предшествует фильтрованию суспензий. Как правило, в результате свободного стекания в отделенной сгущенной твердой фазе остается много маточной жидкости, что существенно снижает эффективность разделения 6 8. Для осветления жидкостей и сепарации суспензий в ряде случаев используют центробежное отстаивание, особенно для выделения мелких кристаллов из вязких растворов при незначительном содержании твердой фазы в суспензии 6. Для разделения кристаллических суспензий довольно часто используют различные методы фильтрации, применение которых позволяет достигать остаточного содержания маточной жидкости в кристаллических продуктах 5 6,. Механизм захвата маточника кристаллической фазой может быть разным 5 8, , . Как известно, при фильтрации на фильтрующих перегородках образуется пористый кристаллический слой, в котором маточник удерживается за счет капиллярных сил. Маточник может также удерживаться на поверхности кристаллов адсорбционными силами в виде топкого слоя, удалить который при обычной фильтрации практически невозможно. Это можно сделать путем промывки кристаллов 6, . В процессе кристаллизации кристаллы нередко срастаются между собой, образуя так называемые кристаллические агрегаты 5 7. Внутри этих афегатов обычно имеются замкнутые полости, заполненные маточником. Кроме того, изза неравномерного роста кристаллов, тепловых и механических воздействий в кристаллах часто образуются трещины и поры, в которых также может удерживаться значительное количество маточника. Увеличение продолжительности фильтрации и промывка отфильтрованного слоя кристаллов, естественно, снижают захват маточника и соответственно повышают общую эффективность процесса разделения 6, . Для разделения кристаллических суспензий широко используются фильтрующие центрифуги 6, , . Они позволяют по сравнению с отстойниками и фильтрами существенно повысить удельную производительность и снизить остаточное содержание маточника в кристаллической фазе до .