ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Разделение смесей кристаллизацией из "Процессы и аппараты химической технологии Часть 2" Кристаллизация может осуществляться как в целях получения кристаллической фазы из растворов и расплавов, так и в целях разделения смесей. Разделение смесей методом кристаллизации основано на обогащении или обеднении жидкой и кристаллической фаз по целевым компонентам при проведении однократной или многократной частичной кристаллизации. Рассмотрим кристаллизационное разделение растворов на примере системы, состоящей из растворителя и двух растворенных разделяемых веществ. [c.299] В отличие от перегонки целевой компонент чаще концентрируется в фазе X (твердой фазе), поэтому коэффициент разделения при кристаллизации является обратной величиной по отношению к коэффициенту разделения (относительной летучести) при перегонке. [c.299] Коэффициент разделения показывает, насколько целевой компонент сконцентрирован в кристаллической фазе по отношению к жидкой. В случае глубокой очистки, когда х 1 и 1 являются концентрациями примеси в твердой и жидкой фазах, выражение для коэффициента разделения упрощается, и а = х/у. При а I примесь будет концентрироваться в выпадающих кристаллах, при а 1 содержание примеси будет увеличиваться в маточном растворе. [c.299] Следует подчеркнуть, что данная методика расчета применима лишь к равновесной кристаллизации при бесконечно большой скорости переноса вещества к поверхности раздела фаз. Поскольку скорость реального процесса кристаллизации конечна, то в этом случае коэффициент разделения связывает составы неравновесных фаз и таким образом становится функцией кинетических параметров массообмена. [c.300] Соотношение между коэффициентом разделения (коэффициентом распределения), связывающим равновесные составы фаз (+ а), и коэффициентом разделения в неравновесном процессе (+ а ) может быть найдено из материального баланса массопереноса в диффузионном пограничном слое у поверхности кристаллической фазы (рис. 23-4). [c.300] Из уравнений (23.23) и (23.24) видно, что при малых концентрациях примеси (при у I) и практически не зависят от у, а также не зависит от концентрации примеси в жидкости, если а = onst. Это позволяет использовать уравнения (23.16)-(23.22) для расчета количеств образующегося маточного раствора и кристаллов, а также концентраций фаз при условии замены а на а . [c.301] Кристаллизационное разделение смесей обычно проводят многократной перекристаллизацией, поскольку степень разделения при однократной кристаллизации невелика в результате увеличения содержания маточного раствора в трещинах кристаллов, адсорбционного поглощения примеси поверхностью кристаллов и других причин. Перекристаллизация, повторенная многократно, позволяет достичь высокой степени разделения. При многократной перекристаллизации используют методы последовательного фракционирования, противоточную кристаллизацию и ряд других. [c.301] Последовательное фракционирование осуществляется методом фракционной (дробной) кристаллизации, в котором каждая образующаяся фракция в свою очередь делится на две последующие фракции. Исходный раствор дает на первой ступени две фракции кристаллическую фазу и маточный раствор каждая из полученных фракций на второй ступени, в свою очередь, образует две фракции, и т.д. (рис. 23-5). [c.301] В случае, если а 1, получают очищенную кристаллическую фазу (д -мал6), в противоположном случае, т.е. при а 1, получают очищенный маточный раствор (д -велико). [c.302] Метод фракционной кристаллизации обеспечивает высокую степень очистки, но отличается малой производительностью и высокой трудоемкостью ввиду сложности технологического осуществления его многочисленных стадий кристаллизации, сепарации кристаллов, перемешивания кристаллов с растворителем, перемешивания промежуточных фракций, выпаривания маточных растворов. [c.302] Примем также, что фазы, покидающие ступени кристаллизации, находятся в равновесии (в этом случае ступень является теоретической ступенью изменения концентрации). [c.303] Вернуться к основной статье