 |
|
|
Архитектура Астрономия Аудит Биология Ботаника Бухгалтерский учёт Войное дело Генетика География Геология Дизайн Искусство История Кино Кулинария Культура Литература Математика Медицина Металлургия Мифология Музыка Психология Религия Спорт Строительство Техника Транспорт Туризм Усадьба Физика Фотография Химия Экология Электричество Электроника Энергетика |
В чем заключается принципиальное отличие процессов изотермической и изогидрической кристаллизации. ⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2
ИЗОТЕРМИЧЕСКАЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ Перевод исходного раствора, характеризуемого точкой А (см. рис. 1), в пересыщенное состояние можно осуществить и за счет частичного удаления растворителя при выпаривании раствора. Такой метод получил название изотермической кристаллизации, так как выпаривание насыщенного раствора происходит при постоянной температуре его кипения. Изменение концентрации исходного ненасыщенного раствора при выпаривании изобразится линией AEG, которая показывает, что с повышением концентрации раствора соответственно возрастает и его температура кипения. Только после перехода раствора в насыщенное состояние при концентрации С 1 " (точка Е) температура уже больше не меняется и остается равной t 1 "". Понятно, что приведенное выше изображение процесса кристаллизации по линии AEG на диаграмме растворимости является условным, и точка G характеризует лишь общее пересыщение раствора, которое может быть получено при удалении из него определенной части растворителя. В большинстве случаев кристаллизация раствора при выпаривании протекает при постоянной концентрации, очень близкой к состоянию насыщения для данной температуры t 1 "" .
Рис. 2. Кривые растворимости в воде КNО 3 (1), Ва(NО 3 ) 2 (2) и NaCl (3). В тех случаях, когда растворимость соли почти не меняется при изменении температуры, кристаллизация охлаждением становится неэффективной и применяется изотермическая кристаллизация Кривая растворимости, например NaCl (см. рис.2) показывает, что при охлаждении насыщенного раствора из него выпадает лишь очень небольшое количество соли, поэтому кристаллизация NaCI проводится всегда выпариванием. Изотермическая кристаллизация применяется также для солей с обратной растворимостью, например для Na 2 S0 4 , растворимость которого, начиная с 32,4° С, уменьшается с повышением температуры. Для кристаллизации солей с резко выраженной обратной растворимостью иногда используют просто нагревание раствора до высоких температур. Так, например, получают безводный кристаллический сульфит натрия Nа 2 S0з и сульфат марганца MnS0 4 . На практике в ряде случаев комбинируют рассмотренные выше методы создания пересыщения. Так, при вакуум-кристаллизации раствор охлаждается за счет адиабатического испарения части растворителя. Этот метод кристаллизации особенно эффективен для солей, растворимость которых сравнительно плавно уменьшается с понижением температуры, например для КС1 (см. рис. 2), (NH 4 ) 2 S0 4 , FeS0 4 -7H 2 0 и др. Частичное испарение растворителя характерно и для некоторых кристаллизаторов охладительного типа, например, для башенных кристаллизаторов, барабанных с воздушным охлаждением, качающихся и др. ИЗОГИДРИЧЕСКАЯ КРИСТАЛИЗАЦИЯ Для осуществления процесса кристаллизации в растворе необходимо создать пересыщение. По способам его создания различают два основных метода кристаллизации: 1) охлаждение горячих насыщенных растворов (изогидрическая или политермическая кристаллизация) и 2) удаление части растворителя путем выпаривания (изотермическая кристаллизация). Растворимость большинства веществ уменьшается с понижением температуры. Поэтому при охлаждении горячих растворов возникает пересыщение, обусловливающее выделение кристаллов. Этот метод также получил название изогидрической кристаллизации, поскольку при его осуществлении количество растворителя (например, воды) остается постоянным.
На диаграмме растворимости (рис. 1) охлаждение горячего ненасыщенного раствора, имеющего температуру t1 и концентрацию C1 (точка А), до конечной температуры t2 условно можно изобразить линией АС, которая пересекает кривую растворимости в точке В, характеризующей насыщенное состояние раствора при температуре t1'. Если кристаллизация раствора начинается только после его охлаждения до температуры t2, при которой и заканчивается полное снятие пересыщения, то процесс кристаллизации изобразится линией CD, а конечное состояние раствора-точкой D на кривой растворимости, соответствующей равновесной концентрации C2. Политермическая кристаллизация связана с охлаждением растворов и основана на различной растворимости веществ в растворе в зависимости от температуры. Иногда используют метод политермической выпарки. [1] Политермическая кристаллизация осуществляется охлаждением насыщенных растворов и применяется для веществ, растворимость которых при повышенных температурах заметно выше, чем при низких. [2] Политермическая кристаллизация осуществляется охлаждением насыщенных растворов и применяется для веществ, растворимость которых при повышенных температурах выше, чем при низких. [3] Политермическая кристаллизация, основанная на различной растворимости совместно присутствующих солей в зависимости от температуры. Примером такого процесса может служить выделение хлористого калия из сильвинита ( стр. [4] При политермической кристаллизации пересыщенный раствор образуется за счет охлаждения систе - мы. Этот процесс протекает при переменной температуре Процесс политермической кристаллизации в случае отсутствия взаимодействия между компонентами системы рассмотрен ниже. Процессы, в которых принимают участие кристаллогидраты и двойные соли, будут рассмотрены при описании применения физико-химического анализа в технологии некоторых продуктов, получаемых из галургического сырья. [6] Сущность политермической кристаллизации заключается в том, что готовят концентрированный раствор при повышенной температуре, затем его охлаждают до комнатной или до более низкой температуры. Чем больше разность температуры, тем больше образуется кристаллов. [7]
68. В некоторых случаях процесс химического превращения вещества проводится не в одном аппарате смешения, а в нескольких таких аппаратах, соединенных последовательно (рис. 6.6,г). Такая система, состоящая в некоторых случаях из 20 и более аппаратов, получиланазвание каскада реакторов(батареи реакторов). В каскаде реакторов изменение концентрации реагирующих веществ носит ступенчатый характер (рис. 6.5,в), так как продукт реакции предыдущего аппарата является исходным реагирующим веществом в последующем аппарате. Гидродинамический режим работы каскада реакторов является промежуточным и зависит от числа аппаратов: с увеличением числа реакторов в каскаде он приближается к режиму вытеснения, а при уменьшении к режиму смешения. В каскаде увеличивается время пребывания реагирующих веществ по сравнению с одним реактором смешения, а также растет выход продуктов реакции по сравнению с реактором вытеснения.
69.Ректификация (от лат. rectus — прямой и facio — делаю) — это процесс разделения бинарных или многокомпонентных смесей за счет противоточного массо- и теплообмена между паром и жидкостью. Ректификацию можно проводить периодически или непрерывно. Ректификацию проводят в башенных колонных аппаратах, снабженных контактными устройствами (тарелками или насадкой) ректификационных колоннах. Ректификацию широко применяют в промышленности, например для получения ректификованного этилового спирта, с отделением сивушных масел и альдегидных фракций, для выделения бензинов, керосинов и других фракций из нефти, а также получения компонентов воздуха (кислорода, азота, инертных газов). Разделение путемперегонки основано на различной температуре кипения отдельных веществ, входящих в состав смеси. Так, если смесь состоит из двух компонентов, то при испарении компонент с более низкой температурой кипения (низко- кипящий компонент) переходит в пары, а компонент с более высокой температурой кипения (высококипящий компонент) остается в жидком состоянии. Полученные пары конденсируются, образуя дистиллят или ректификат, а неиспаренная жидкость называется остатком. В результатеперегонки низкокипящий компонент переходит в дистиллят, а высококипящий – в остаток. Такой процесс называется простой перегонкой. При этом не достигается полного разделения смеси. Оба компонента являются летучими, оба переходят в пары, но в разной степени. Поэтому образующиеся при перегонке пары не представляют собой чистого низкокипящего компонента. Из-за большой летучести низкокипящий компонент испаряется в большей степени, чем высококипящий компонент. Значит, в дистилляте содержание низкокипящего компонента выше, чем в исходной смеси, а в остатке наоборот: содержание низкокипящего компонента ниже, чем в исходной смеси. В этом и является отличие перегонки от выпаривания (при выпаривании растворенное вещество нелетучее, а в пары переходит только летучий компонент). Простую перегонку применяют для грубого разделения смесей или для предварительной очистки продуктов от нежелательных примесей. Для достижения наиболее полного разделения компонентов применяют достаточно сложный вид перегонки –ректификацию. Ректификация заключается в многократном испарении исходной смеси и конденсации образующихся паров, в противо- точном воздействии паров, образующихся при перегонке, с жидкостью, получаемой при конденсации паров. Способ разделения смеси на компоненты путемректификации является основным в спиртовом и ликеро-водочном производствах, в производстве эфирных масел, при переработке нефтепродуктов и др.
Поиск по сайту: |
Выбор того или иного метода кристаллизации зависит, в первую очередь, от характера изменения растворимости вещества при различной температуре. Для солей, растворимость которых резко уменьшается с понижением температуры, целесообразной является изогидрическая кристаллизация. В этом случае даже при сравнительно небольшом охлаждении раствора из него будет выделяться значительное количество соли (см. кривую растворимости KNO 3 на рис. 2). Именно изогидрической кристаллизацией получают большинство солей с резко выраженной прямой растворимостью (NaNO 3 , К 2 Сr 2 О 7 , NH 4 C1, CuS0 4 -5H 2 0 и др.).