Кристаллизация из растворов в химической промышленности - Лебедев И.В.
Скачать (прямая ссылка):
Для уменьшения расхода пара, который потребовался бы для обеспечения необходимой степени сжатия в одной ступени, используются многоступенчатые пароструйные насосы или так называемые пароэжекторные блоки [43]. В этом случае воздух и другие неконденсирующиеся примеси газов, попадающие в пар из раствора или при подсосе через неплотности аппаратуры, откачиваются из основного конденсатора эжектором первой ступени. Далее паро-воздушная смесь поступает в промежуточный конденсатор (обычно противоточный конденсатор смешения), где конденсируется основная масса пара, а оставшийся пар вместе с примесями сжимается эжектором второй ступени и подается во второй промежуточный конденсатор смешения и т. д.
В зависимости от создаваемого вакуума и от параметров охлаждающей воды и пара для вакуум-кристаллизационных установок обычно используются двух-, трех- или четырехступенчатые пароэжекторные блоки. При температуре охлаждающей воды 15—20° С и давлении пара от 0,6 до 0,9 Мн/м2 (~от 6 до
9 ат) такие блоки позволяют создать в системе вакуум, соответствующий остаточному давлению 5,3—3,3 ки/м2 (40— 25 мм рт. ст.) и температуре кипения воды 34—26° С. Конечная температура маточного раствора будет выше на величину температурной депрессии (разности между температурами кипения раствора и чистого растворителя при том же давлении).
Температурная депрессия для насыщенных растворов большинства неорганических солей колеблется от нескольких градусов* до 15—20° С. Поэтому при указанных выше остаточном давлении и температуре охлаждающей воды конечная темпера-
* Исключение представляют такие соли, как СаС1г(Д?ат =78°С), ККД^ат =85°С), LiCl(AfaT.=68°C).
тура маточного раствора после кристаллизации составляет 30—50° С в зависимости от физико-химических свойств кристаллизуемого вещества. Эту температуру можно существенно понизить путем создания более глубокого вакуума в аппарате за счет дополнительного пароструйного эжектора (одно-или многоступенчатого), сжимающего соковый пар до давления, при котором температура его конденсации выше температуры охлаждающей воды.
Схема вакуум-кристаллизационной установки с предварительным сжатием сокового пара представлена на рис. 91. Она включает кристаллизатор 1, пароструйный эжектор 3 и основной конденсатор смешения 4 (противоточный, полочный). Для удаления из конденсатора оставшихся газов служит трехступенчатый пароэжекторный блок, состоящий из трех эжекторов 5 и двух конденсаторов смешения 6. Смесь конденсата и охлаждающей воды из основного 4 и вспомогательных 6 конденсаторов отводится по барометрическим трубам в гидравлический затвор 7.
Рис. 91. Вакуум-кристаллизационная установка с предварительным сжатием сокового пара:
/ — кристаллизатор; Г—пропеллерная мешалка; 3 — пароструйный эжектор; 4 — конденсатор смешения; 5—трехступенчатый пароэжекторный блок; 6~ конденсаторы блока; 7 —гидравлический затвор.
Эжектор 3 позволяет получать конечную температуру маточного раствора в кристаллизаторе порядка 10—5° С. Правда, при этом существенно возрастает расход пара и охлаждающей воды, которая должна конденсировать не только соковый пар, но и большое количество рабочего пара, подаваемого в эжектор. Однако в ряде случаев дополнительные расходы бывают оправданы увеличением выхода готового продукта.
Для экономии пара и обеспечения более устойчивой работы пароэжекторного блока его последнюю ступень иногда подключают к водокольцевому насосу — РМК.
Температура кипения раствора возрастает с увеличением концентрации растворенного вещества и с повышением внешнего давления. В справочной литературе [10, 44] сравнительно мало сведений о температурах кипения растворов различных веществ, поэтому для определения температур в ряде случаев пользуются эмпирическими и полуэмпирическими соотношениями [10, 45, 46].
Так, если известна температура кипения раствора при каком-то одном давлении, то температуру кипения этого раствора при любом другом давлении можно определить, например, пользуясь правилом линейности химико-технических функций К- Ф. Павлова. Согласно этому правилу, отношение разности температур кипения какой-либо жидкости (или раствора) при двух различных давлениях {t9 — tр) к разности температур кипения другой жидкости при тех же давлениях (/ВОд. — ^вод.) есть величина постоянная, т. е.
t — г
вод. вод.
В качестве стандартной жидкости обычно берется вода, для которой имеются достаточно подробные данные о зависимости температуры кипения от давления. Зная температуру кипения раствора при давлении tp (чаще всего при атмосферном), можно определить температуру его кипения при требуемом давлении из соотношения:
4 = *р-«(*вод.-Сд.)
Если постоянная К неизвестна, вначале определяют ее значение исходя из температур кипения данного раствора при двух произвольных давлениях.
Если известна температурная депрессия раствора при атмосферном давлении Д?ат.. ее значение при любом другом давлении At можно также рассчитать по приближенной формуле, предложенной И. А. Тищенко [47]:
At = At „У = A t„, • 16,21 Ц- (43)
где f' — поправочный коэффициент;
