Кристаллизация из растворов в химической промышленности - Лебедев И.В.
Скачать (прямая ссылка):
Наконец, продолжая нашу классификацию по способу создания пересыщения в растворе, следовало бы также выделить аппараты, в которых пересыщение создается в результате химической реакции или высаливания.
Однако такие кристаллизаторы являются, по сути дела, специфичными технологическими аппаратами, которые характерны лишь для определенных конкретных производств, и поэтому рассмотрение их с целью обобщения работы кристаллизационного оборудования вряд ли можно считать оправданным.
ГЛАВА ПЯТАЯ
АППАРАТЫ ДЛЯ И30ГИДРИЧЕСК0Й
КРИСТАЛЛИЗАЦИИ
Растворимость большинства солей уменьшается с понижением температуры. Именно поэтому наибольшее распространение получила изогидриче-ская кристаллизация, т. е. выделение кристаллов при охлаждении горячих насыщенных растворов. В кристаллизаторах этого типа в результате испарения части растворителя может создаваться также дополнительное пересыщение.
Количество испаряющегося растворителя зависит от конструкции кристаллизатора и режима его работы.
В одних случаях оно очень мало и его можно не учитывать (например, в барабанных кристаллизаторах с водяным охлаждением), в других случаях оно уже значительно (например, в качающихся кристаллизаторах) и может быть очень существенным (например, в башенных кристаллизаторах). Оно особенно велико в вакуум-кристаллизаторах, в связи с чем, как уже указывалось, они иногда рассматриваются как особый тип аппаратов.
Аппараты для изогидрической кристаллизации можно подразделить на кристаллизаторы периодического действия, кристаллизаторы непрерывного действия и вакуум-кристаллизаторы. '
Выбор той или иной конструкции зависит от многих факторов: общей технологической схемы производства, физико-химических свойств раствора, требуемой производительности и др. Поэтому ни об одной из рассматриваемых ниже конструкций нельзя говорить как об универсальной, поскольку у каждой из них свои преимущества и свои недостатки и каждая из них имеет свою область применения.
/
1. Кристаллизаторы лериодичесного действия
Эти аппараты имеют сравнительно небольшую производительность (от нескольких килограммов до нескольких десятков килограммов в час) и используются обычно в мелкомасштабных производствах или там, где процесс кристаллизации осуществляется от случая к случаю. Они хорошо вписываются в технологическую схему, включающую в себя аппараты периодического действия. 155
Стационарный нрист&плизатор
Стационарный кристаллизатор, называемый так, поскольку раствор в нем не перемешивается, является устаревшим и крайне редко встречающимся аппаратом. Он представляет собой прямоугольный, иногда суженный книзу сосуд объемом от десятков и сотен литров до 5—10 м3. В этот сосуд заливается горячий, еще ненасыщенный раствор (чтобы предупредить его кристаллизацию в трубопроводах), который затем охлаждается вследствие естественной теплоотдачи в окружающую среду — воздух, а также за счет частичного испарения растворителя с поверхности. После охлаждения раствора до 25—30ГС маточный раствор сливают, а выпавшие кристаллы собирают и выгружают вручную совками или лопатами.
Полученный продукт делится на два сорта. На вертикальных стенках вырастают более чистые кристаллы по сравнению с «донными», которые захватывают механические примеси, выпадающие из раствора на дно ящика. Чтобы получить большее количество сравнительно чистого продукта, а также облегчить его выгрузку, в кристаллизатор сверху подвешивают металлические стержни или ленты, на которых осаждается такой же чистый продукт, что и на вертикальных стенках.
Поскольку в стационарных кристаллизаторах раствор не перемешивается и охлаждается медленно, скорость образования центров кристаллизации невелика и возникающее пересыщение расходуется на рост сравнительно небольшого количества первоначально образованных зародышей. В результате получают продукт, состоящий из очень крупных кристаллов (до 3—5 см в поперечном сечении), прочно сросшихся между собой в друзы. Предварительный слив маточного раствора из аппарата и большой размер кристаллов делают в большинстве случаев ненужной фильтрацию, и продукт после промывания водой направляется в сушилку.
Стационарные кристаллизаторы обладают рядом существенных недостатков. Скорость кристаллизации в них чрезвычайно мала—для охлаждения раствора часто требуется несколько суток, что обусловлено малой величиной коэффициента теплоотдачи к воздуху и образованием на стенках аппарата толстых наростов соли. Исключительно тяжелой операцией является выгрузка кристаллов, производимая вручную. Кристаллы настолько прочно пристают к стенкам кристаллизатора, что для их удаления приходится применять молоток и зубило, а для больших аппаратов — даже ломы. Причем обслуживающему персоналу иногда приходится проводить выгрузку химически активных и токсичных веществ.
Кроме того, получаемый продукт бывает загрязнен большим 15G количеством маточного раствора, который в виде включений
захватывается растущими кристаллами, перекрывается их гранями при образовании друз и не может быть удален промывкой.
В силу указанных недостатков стационарные кристаллизаторы в настоящее время применяются крайне редко. Сейчас эти аппараты почти полностью вытеснены кристаллизаторами, в которых процесс осуществляется при перемешивании раствора.
