ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные особенности массовой фракционной кристаллизации из "Основы техники кристаллизации расплавов" Процесс фракционной массовой кристаллизации расплавов сравнительно широко применяется как в промышленности, так и лабораторной практике. Например, в коксохимической промышленности этот процесс используется для выделения и очистки нафталина [212, 213], антрацена [214, 215], бензола [216] и других веществ в нефтехимической — для разделения изомеров ксилола [197, 217, 218], выделения этилбензола [219, 220], парафина [218] в пищевой промышленности — для фракционирования жиров [221] и других продуктов. [c.139] Процесс массовой фракционной кристаллизации чаще всего периодический и осуществляется обычно следующим образом. Исходная смесь в расплавленном виде подается, в кристаллизатор, где охлаждается до определенной температуры, при которой происходит зарождение и рост кристаллов. Далее следует определенная выдержка, после чего кристаллизат (суспензия, состоящая из кристаллов и маточной жидкости) выгружается из аппарата и подвергается разделению на твердую и жидкую фазы. [c.139] В жидком и твердом состояниях. На рис. IV- приведены диаграммы состояния таких расплавов в координатах температура — состав и Ск — См, где Ск и — концентрации высокоплавкого компонента в кристаллической и жидкой фазах. [c.140] При охлаждении расплава с исходной концентрацией и температурой р ниже точки ликвидуса в расплаве начинается образование кристаллической фазы, обогащенной высокоплавким компонентом А. При атом в условиях фазового равновесия образующиеся кристаллы имеют концентрацию вьтсокоплавкого компонента Ск. [c.140] По мере снижения температуры расплава (ниже количество твердой фазы постепенно увеличивается, а концентрация компонента А в жидкой фазе падает (по линии ликвидуса) уменьшается также его концентрация в твердой фазе против предельно возможной Ск (по. линии солидуса). При температуре солидуса сол расплав полностью переходит в кристаллическую фазу. [c.140] На практике при массовой фракционной кристаллизации охлаждение расплава ведется до промежуточной температуры tф, носящей название температуры фракционирования. При этом равновесные концентрации компонента А в кристаллической и жидкой фазах равны соответственно С и Концентрации и С связаны с количеством выпавшей кристаллической фазы и температурой фракционирования tф. С ростом последней уменьшается образование твердой фазы и увеличивается концентрация С . [c.141] Равновесная кристаллизация предполагает однородность обеих фаз по их составу, которая достигается в жидкой фазе за счет перемешивания и частично в результате диффузии. Выравнивание же концентрации по объему отдельных кристаллов происходит только за счет диффузии. Так как скорость последней в твердой фазе мала, то для достижения равновесного состояния требуется значительное время. [c.141] Реальные процессы массовой кристаллизации обычно протекают в ограниченное время, поэтому концентрация компонента А в образующейся кристаллической фазе не достигает равновесной. Отклонению от равновесия способствуют также другие факторы наличие трещин в кристаллах, захват жидкой фазы при срастании отдельных кристаллов в агрегаты, задержка жидкости на кристаллах в процессе фильтрации и др. Все вместе взятое приводит к тому, что реальная концентрация компонента А в кристаллической фазе Ск довольно сильно отличается от равновесной концентрации Ск-Линия реальных концентраций показана на рис. IV- пунктиром ее положение зависит от перечисленных выше факторов. [c.141] Если требуемая четкость разделения рассматриваемых расплавов не достигается при однократной кристаллизации, то прибегают к процессу многократной кристаллизации. [c.141] На рис. 1У-2, а изображен процесс фракционной массовой кристаллизации бинарного расплава эвтектического типа, компоненты которого взаимно нерастворимы в твердом состоянии. В поле I при равновесной кристаллизации образуются кристаллы чистого компонента 4, а в поле II — кристаллы компонента В. При реальной же кристаллизации и в данном случае невозможно получить практически чистые компоненты за один прием. Так, при фракционной кристаллизации расплава концентрацией С при температуре /ф получаются кристаллы концентрацией Ск, несколько меньше равновесной С = 1, главным образом — вследствие захвата маточника кристаллами. [c.141] На величину т] оказывают также влияние теплофизические характеристики исходного расплава, маточной жидкости и кристаллов, форма и размеры последних, конструкция аппарата и тип мешалки, полнота отделения кристаллов от маточника. [c.142] Использование коэффициента Е представляется более правильным, чем т), поскольку он выражает степень использования располагаемой движущей силы процесса, а не отношение концентраций. Значение коэффициента Е (подобно т]) устанавливается экспериментальным путем, как функция определяющих параметров процесса. [c.143] Легко видеть, что ф = 1 — ф . [c.143] Вернуться к основной статье