ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кристаллизация сульфатов натрия и калия из "Кристаллизация в химической промышленности" Моноклинные кристаллы мирабилита NagSOi- 10H 0 выделяются из пересыщенных водных растворов в интервале температур О—32 °С. При более высоких температурах вплоть до 233 °С образуются ромбические кристаллы безводного сульфата натрия. Растворимость мирабилита имеет положительный температурный коэффициент. Растворимость безводного сульфата натрия в интервале температур от 32,4 примерно до 120 °С с повышением температуры уменьшается. В присутствии Na l или NaOH растворимость сульфата натрия, как правило, меньше, однако зависимость ес = f ( х) имеет сложный характер [1 ]. [c.242] Десятиводиый сульфат натрия обладает большой склонностью к образованию пересыщенных растворов. Абсолютное предельное пересыщение, относящееся к той границе метастабильности, ниже которой первичное зародышеобразование практически отсутствует, равно 6,7 г в 100 мл Н2О при 20 °С и 7,3 г — при 30 С [14]. В отсутствие затравочных кристаллов мирабилит кристаллизуется трудно. Появление новых центров роста в присутствии затравки зависит от скорости охлаждения раствора, если мы имеем дело с политермической кристаллизацией [2]. Насыщенный при 25 °С раствор начинает кристаллизоваться при переохлаждениях 0,29— 0,60 °С. Причем переохлаждение тем больше, чем скорее охлаждается раствор. [c.242] Пересыщение в растворах сульфата натрия может создаваться охлаждением, высаливанием, либо за счет испарения растворителя. [c.242] Если в основу описания процесса кристаллизации положить зависимость скорости роста кристаллов от абсолютного пересыщения, порядок п процесса кристаллизации NaoS04- lOH.jO оказывается равным 1 [5]. Скорость кристаллизации безводного сульфата натрия значительно ниже, чем мирабилита. Константа скорости роста десятиводного сульфата натрия при 25 °С равна 0,231, а безводного — 0,015 м/ч. В водио-метанольных растворах константа скорости роста при той же температуре изменяется сравнительно мало. [c.242] Безводный сульфат натрия получают обезвоживанием мирабилита. Заводские способы обезвоживания основываются на плавлении Na2S04 ЮН.2О, выпаривании растворов, высаливании и т. п. Почти все они так или иначе связаны с кристаллизацией. Так, при нагревании мирабилита до температуры выше 32,4 °С он плавится, разлагаясь на воду и N3 504. Часть образовавшегося безводного сульфата натрия растворяется в кристаллизационной воде с образованием насыщенного раствора. С повышением температуры раствор становится пересыщенным, происходит образование осадка Ыа2504. Этот осадок выделяется на теплопередающих поверхностях плавильных аппаратов, уменьшая при этом эффективность их действия. [c.243] Метод плавления в современных производствах сочетается с выпариванием, высаливанием и вымораживанием. Кристаллизация сульфата натрия в обогреваемых паром аппаратах тоже затруднена образованием кристаллической корки на поверхности нагрева. Как видим, вопросы кристаллизации на поверхности в производстве N33804 играют существенную роль. Отложения сульфата натрия происходят не только в зоне нагрева, но и в циркуляционном контуре. Все это обусловлено способностью N3.2804 образо-вывать растворы, пересыщение которых снимается срзвнительно трудно. [c.243] Для уменьшения образования корок используются аппараты с принудительной интенсивной циркуляцией раствора, механическая очистка и введение затравочных кристаллов. Последние по идее должны снижать вероятность образования новых центров кристаллизации и способствовать снижению пересыщения раствора за счет собственного роста. [c.243] Вероятность кристаллизации сульфата натрия на поверхности зависит от многих обстоятельств. Прежде всего надо иметь в виду свойства самой поверхности и ее состояние. В принципе, на готовой твердой поверхности образование центров кристаллизации должно происходить легче, чем в объеме. Но это лишь общее правило. При подборе соответствующих покрытий можно снизить вероятность появления кристаллических наростов. Наиболее благоприятные в этом отношении покрытия выбираются экспериментально. [c.243] Поскольку кристаллизация у теплопередающих поверхностей связана с понижением растворимости сульфата натрия, одним из средств ее предотвращения служит усиленная циркуляция рзс-твора. Использование затравочных кристаллов, с одной стороны, способствует снятию пересыщения, а с другой, может стать причиной появления вторичных зародышей. Поэтому введению затравки должно предшествовать нахождение оптимального ее варианта как по массе, так и по гранулометрическому составу. [c.243] Получение безводного сульфата натрия высаливанием основано на применении понижающих растворимость добавок Na l, смеси Na l и КС1, NaOH и т. п. Добавки не только уменьшают но и смещают точку превращения десятиводного сульфата натрия Б безводный. Например, в присутствии Na l температура перехода снижается до 17,9 °С, если концентрация хлорида натрия достигает 22—23% [1]. Для высаливания сульфата натрия могут использоваться и летучие растворители — метиловый и этиловый спирты и т. д. В этом случае проводится выпаривание раствора с одновременной кристаллизацией сульфата натрия и отгонкой летучего растворителя. [c.244] В тех случаях, когда необходимо получить очень чистую соль, применяется перекристаллизация. Она проводится в кристаллизаторах барабанного типа или в другой аппаратуре. [c.244] При температурах выше 9,7 °С сульфат калия кристаллизуется без кристаллизационной воды. Ниже 9,7 °С — в виде K2SO4 H2O. Сульфат калия умеренно растворим в воде. Его растворимость при О °С равна 7,4, а при 100 °С — 21,4 г в 100 г НаО. Как видим, растворимость K2SO4 имеет положительный температурный коэффициент, среднее значение которого в интервале температур О—100 °С составляет 0,14 г/°С. [c.244] Вместе с тем изучение предельных пересыщений в других услозиях позволило получить иные результаты. Они приведены в табл. ХН,2. [c.244] Кристаллизация сульфата калия может происходить из лабильных и метастабильных растворов. Образование зародышей Кг504 может проходить и по гомогенному и по гетерогенному механизму. Возможно также и вторичное зародышеобразование [25], что нашло экспериментальное подтверждение [26]. При этом изучена роль затравочных кристаллов в процессе зародышеобразования и формирования осадка. Зависимость скорости кристаллизации сульфата калия от абсолютного пересыщения отвечает кинетическому уравнению второго порядка. Рост кристаллов происходи г сравнительно медленно, так как, согласно экспериментальным данным, константа скорости роста равна 0,004 кг м ч при 30 °С. [c.245] Сначала получается шенит, из которого после обработки хлористым калием выделяется Кг504. В частности, по приведенной реакции сульфат калия может быть получен ионообменным способом — пропусканием горячего раствора сульфата магния через катионит, содержащий ионы калия. Полученный таким образом раствор Кз504 кристаллизуется при охлаждении до 10 °С. Кристаллизация сульфата калия может проводиться в аппаратах различного типа. Для получения сульфата калия, например, могут использоваться вакуум-кристаллизаторы. [c.245] Основные особенности ведения процесса кристаллизации сульфата калия в производственных условиях связаны с необходимостью правильной оценки растворимости компонентов смесей, поскольку сульфат калия, как правило, выделяется в конечном итоге из многокомпонентных растворов. Большое значение имеет регулирование процесса вторичного зародышеобразования, достигаемое использованием затравочных кристаллов и построением самого технологического цикла образования кристаллического осадка [1, 67, 9, 25, 26]. [c.246] Вернуться к основной статье