ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кристаллизация хлористого калия из "Добыча и переработка калийных солей" Из насыщенного щелока, очищенного от солевого и глинистых шламов, хлористый калий получают кристаллизацией, которая представляет собой процесс выделения твердого вещества из раствора или расплава. [c.190] Выделение твердого вещества из раствора может происходить либо в результате выпаривания растворителя, либо при охлаждении насыщенного раствора. Исключение составляют вещества, растворимость которых увеличивается с понижением температуры. [c.190] Процесс кристаллизации состоит из периодов образования зародышей и роста кристаллов протекает он значительно медленнее, чем процесс растворения кристаллов. В случае, когда скорость образования зародышей выше скорости роста их, получается большое количество мелких кристаллов. Если же скорость роста кристаллов больше скорости образования зародышей, то получаются крупные кристаллы. [c.190] Возникновение зародышей вызвано случайными местными отклонениями от равномерного распределения в растворе молекул или ионов вследствие теплового движения. В результате этого в пересыщенном растворе (т. е. в растворе, содержащем большее количество растворенного вещества, чем в насыщенном растворе при данной температуре) появляются мельчайшие скопления из ионов и молекул. Эти скопления распадаются, но те из них, размеры которых больше некоторой критической величины, зависящей от пересыщения, становятся зародышами будущих кристаллов. С увеличением пересыщения раствора вероятность образования зародышей возрастает. [c.190] Для создания условий кристаллизации применяют следующие методы получения пересыщенных раствороз охлаждение, испарение, высаливание. Применяют также методы кристаллизации за счет химических реакций и комбинированные способы плавление с последующей выпаркой одновременное охлаждение и испарение части растворителя. [c.190] Кристаллизация охлаждением осуществляется путем непосредственного или косвенного теплообмена между горячим раствором, содержащим кристаллизуемое вещество, и более холодной средой. В качестве охлаждающей среды может быть использован газ (воздух, аммиак и т. д.) или жидкость (вода, рассол и т. п.). [c.191] Простейший охладительный кристаллизатор представляет собой открытый бак, в котором горячий насыщенный раствор охлаждается при соприкосновении с воздухом. Однако в таком кристаллизаторе отсутствует контроль за образованием зародышей и их ростом, поэтому готовый продукт имеет вид сросшихся кристаллов. [c.191] Более совершенными кристаллизаторами этого типа являются аппараты с воздушным или водяным охлаждением и с перемешиванием раствора. В них можно получить маткие кристаллы удовлетворительного качества. [c.191] Наилучшими являются кристаллизаторы непрерывного действия — с использованием различных способов перемешивания и контроля за образованием зародышей и их ростом, позволяющие получать однородный продукт. [c.191] Применение в качестве охлаждающей среды воздуха позволяет изготовлять кристаллизаторы практически из любого материала, так как теплопередающие поверхности в них отсутствуют. Простотой конструкции отличаются также кристаллизаторы с водяным охлаждением. Однако их применение ограничено тем, что во многих районах земного шара температура воды, используемой для охлаждения через стенку, резко колеблется — от 5 зимой до 20 °С летом (в странах с жарким климатом температура воды летом не опускается ниже 30 °С). Отсюда — зависимость процесса кристаллизации и производительности оборудования от колебаний температуры воды. [c.191] Наиболее сложной проблемой при конструировании и эксплуатации охладительных кристаллизаторов является борьба с образованием инкрустаций на отдельных частях аппарата из-за быстрого роста большого количества кристаллов около охлаждающей поверхности, где создается наибольшее пересыщение раствора. При этом с увеличением толщины слоя кристаллов на охлаждающей поверхности уменьшается производительность кристаллизатора, так как резко снижается скорость теплообмена. [c.192] Для очистки поверхности охлаждающих элементов используют механические скребки, а во многих случаях аппарат периодически останавливают для промывки горячими растворами или водой. [c.192] Заслуживают внимания кристаллизаторы непосредственного контакта с охлаждающей средой, т. е. работающие по принципу теплообмена между кристаллизующим раствором и инертным охлаждающим агентом путем прямого соприкосновения. В качестве хладагента могут применять газы или жидкости, нейтральные по отношению к раствору данного вещества, несмешивающиеся с раствором и обладающие меньшей плотностью. [c.192] Этот способ применяют в тех случаях, когда растворимость веществ увеличивается или незначительно уменьшается с понижением температуры. Испарение протекает при кипении раствора в выпарных аппаратах, работающих как под атмосферным или даже более высоким давлением (многокорпусная выпарка), так и под вакуумом. Тепло передается раствору либо через теплопередающую поверхность трубчатого кипятильника, либо путем непосредственного контакта с горячими газами. В результате выпарки часть растворителя удаляется, раствор концентрируется и создается пересыщение. [c.192] Серьезным недостатком аппаратов с теплообменниками является осаждение на греющих поверхностях солей, образующихся при выпаривании растворов. [c.193] Этот способ применяют в тех случаях, когда от добавления в раствор некоторых веществ уменьшается растворимость выделяемой соли. К таким веществам относятся как вещества, связывающие воду (спирт, аммиак), так и соединения, содержащие одинаковый ион с данной солью. Например, добавление спирта к раствору сульфата натрия или хлористого магния к раствору хлористого натрия вызывает кристаллизацию сульфата и хлорида натрия. [c.193] Высаливатель может быть в газообразном, жидком или твердом состояниях. [c.193] Аппаратом для осуществления кристаллизации высаливанием может служить обычный бак с мешалкой. В тех случаях, когда необходимо получить кристаллы определенных размеров и чистоты, применяют специальные аппараты. [c.193] Применяют в тех случаях, когда реакция между двумя компонентами протекает в жидкости, в которой растворяется образующееся новое соединение. При непрерывном процессе вначале раствор становится насыщенным, затем пересыщенным и в конечном итоге полученное соединение кристаллизуется из раствора. Примером такой кристаллизации может служить получение сульфата аммония в результате реакции аммиака с серной кислотой в аппарате, который называется сатуратором. [c.193] Этот же способ кристаллизации применяют для синтеза карбонатов калия и натрия, а также некоторых других веществ. [c.193] Вернуться к основной статье