ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кристаллизация сульфата аммония из "Кристаллизация в химической промышленности" Сульфат аммония представляет собой хорошо растворимую соль. В 100 г НдО при О °С растворяется 70,1 г (NH4)2S04, а при 100 °С — 102 г. Как видим, растворимость сульфата аммония обладает сравнительно небольшим температурным коэффициентом. Поэтому термическим способом могут быть достигнуты небольшие пересыщения. Сульфат аммония кристаллизуется в виде бесцветных кристаллов, относящихся к ромбической сингонии. Будучи одним из распространенных удобрений, сульфат аммония привлекал и привлекает внимание исследователей. Практически изучаются все стороны его поведения при образовании осадков. [c.210] Кристаллизация сульфата аммония обычно идет при небольших пересыщениях. При этом возможно как первичное, так и вторичное зародышеобразование. Первичное зародышеобразование подчиняется общим теоретическим закономерностям [12]. Вторичное зародышеобразование в растворах сульфата аммония было предметом специальных исследований [20]. [c.210] Опыты проводились в снабженном мешалкой кристаллизаторе. В качестве затравки использовались кристаллы сульфата аммония различного размера. Через каждые 10 мин отбирались пробы суспензии и определялось распределение частиц по размерам. [c.210] При достаточном количестве затравок новые центры криста.плизации не появляются, Об этом свидетельствуют данные гранулометрического анализа. Было также отмечено, что са юпроизволыюе зародышеобразование начинается лишь тогда, когда переохлаждение раствора превышает 2,7 С. Механизм вторичного зародышеобразования при кристаллизации сульфата аммония, как предполагается IIO], связан с соударениями твердых частиц и столкновением их с поверхностью мешалки или кристаллизатора. [c.211] Кинетика кристаллизации сульфата аммония в конкретных условиях зависит от скорости создания пересыщения, степени пересыщения, при которой начинается и идет образование осадка и прочих, обычных для процесса кристаллизации условий. [c.211] По данным о линейных скоростях роста вычислялось отношение Ы п. Оно оказалось в пределах 1,5 0,2. Используя упомянутые выше данные о п , можно на11тн, что порядок процесса роста кристаллов сульфата аммония близок к 1,5—1,6. [c.212] Порядок процесса вторичного зародышеобразования сульфата аммония, согласно экспериментальным данным [22], равен 0,98. Данные о зародышеобразовании и росте кристаллов (N 4)2804, полученные на кристаллизаторе непрерывного действия при 18 С, приведены в табл. Х,2. В качестве примеси (с ) применялись ионы Сг (М — плотность суспензии). На кристаллизацию поступал раствор при температуре 40 °С. Под временем / здесь понимается время охлаждения до 18 X. [c.212] Как видно из таблицы, по мере охлаждения возрастает скорость зародышеобразования, отвечающая максимальному переохлаждению. В то же время линейная скорость роста несколько снижается. Средние размеры кристаллов при увеличении времени I в 2 раза по сути дела не изменяются. В присутствии примеси МУ уменьшается, а Ь и Ь несколько увеличиваются. [c.212] Ионы железа, аммония, хрома, марганца, магния, цинка, кобальта и ряда других неорганических добавок оказывают влияние и на форму кристаллов, и на различные стороны процесса кристаллизации. То же относится и к ряду примесных анионов, таких как хлор-, циан-, роданид-ионы, фосфат-ион и т. д. Например, ион трехвалентного железа способствует увеличению метастабильной зоны, уменьшает скорость кристаллизации, при концентрациях в растворе до 0,1% способствует удлинению кристаллов сульфата аммония, а при более высоких концентрациях приводит к образованию иглообразных кристаллов. Ион свинца способствует осаждению крупных кристаллов (ЫН4)2504 и образованию сростков. Примесь ионов марганца облегчает зародышеобразование. Сульфат аммония в их присутствии кристаллизуется в виде крупных пластинчатых кристаллов. [c.213] Особое место в кристаллизации сульфата аммония занимают органические примеси. Они часто ускоряют рост кристаллов, способствуют образованию более крупных кристаллов округлой формы. В присутствии карбамида, например, сужается метастабильная область, растут кристаллы округлой формы и образуются двойниковые сростки. При определенных концентрациях примесь фенола также способствует осаждению кристаллов сернокислого аммония изометричной формы, увеличению их размеров и появлению агрегатов. В присутствии крахмала кристаллы (НН4)2504 становятся шестигранными пластинками, а примесь пиридина вызывает появление очень мелких кристаллов. [c.213] Большое промышленное значение имеет получение неорганических кристаллических продуктов в виде рисовых зерен . Такое название получили кристаллические частицы, имеющие округлую форму и слегка удлиненные по одной из осей. Они действительно напоминают рисовое зерно. Одним из продуктов, кристаллизуемых в виде рисового зерна, является сернокислый аммоний. В таком виде он получается в присутствии примесей ионов железа, алюминия, магния, марганца, меди, а также при добавлении в раствор карбамида и щавелевой кислоты. [c.213] В этом случае сульфат аммония кристаллизуется из пересыщенных растворов. Так как в используемой для получения сульфата аммония серной кислоте содержатся примеси, они оказывают влияние на кристаллизацию продукта. Примеси железа и аммония осложняют процесс кристаллизации, образуя коллоидные гидроокиси, которые обволакивают кристаллы сульфата аммония, затрудняя их рост. Чтобы избежать этого, приходится вести кристаллизацию в кислой среде. Однако в присутствии избытка серной кислоты (МН4)2504 переходит в твердую фазу в виде мелких кристаллов, что затрудняет их фильтрацию и отмывку от маточного раствора. Во избежание этого кристаллизацию рекомендуется вести при содержании Н.2504 в жидкой фазе в пределах от 0,9 до 1,5 г на 100 мл Н2О. [c.214] Нейтрализовать вредное влияние ионов аммония и железа можно также путем их предварительного осаждения фосфорной кислотой, суперфосфатом и некоторыми другими добавками. Чтобы увеличить размеры кристаллов, кристаллизацию ведут в непрерывном процессе, увеличивая время роста частиц. [c.214] При получении сульфата аммония в коксохимических производствах также используется реакция нейтрализации серной кислоты аммиаком. Кристаллизация в этом случае проводится как в обычных кристаллизаторах, так и под вакуумом. В частности, используется кристаллизатор типа Кристалл , разработанный одной из английских фирм [25]. В этом катализаторе предусмотрено отделение мелких кристаллов от крупных. Причем мелкие кристаллы вместе с маточным раствором смешиваются с порциями свежего раствора и вновь возвращаются в аппарат для доращивания. [c.214] Сульфат аммония мало гигроскопичен. Его гигроскопическая точка при 15 °С равна 81. Тем не менее получение его в гранулированном виде целесообразно. Опыты показали [6], что с добавкой около 25% фосфоритной муки получаются довольно прочные гранулы. [c.215] Из приведенных данных видно, что основным и необходимым условием получения сульфата аммония с нужными физико-химическими характеристиками и хорошим выходом является учет всех особенностей, связанных с кристаллизацией при небольших пересыщениях. Прежде всего встает вопрос о контроле за уровнем пересыщения, определение которого с достаточной точностью, вообще говоря, является весьма сложным. Дело в том, что при небольшом пересыщении даже сравнительно точное определение концентрации сульфата аммония в жидкой фазе оказывается недостаточным. Ошибка определения может оказаться больше величины самого пересыщения. [c.215] Наиболее перспективные методы контроля производства сульфата аммония на стадии кристаллизации основаны на использовании зависимостей различных физических свойств от концентрации [26]. К числу таких свойств относятся плотность, электропроводность, показатели преломления, которые могут быть измерены с высокой степенью точности. К тому же получение информации об изменении концентрации сульфата аммония в жидкой фазе с применением указанных методов позволяет осуществлять автоматический контроль за ходом процесса. [c.215] Знание степени пересыщения раствора позволяет учитывать особенности первичного и вторичного зародышеобразования, а также заранее рассчитать время роста кристаллов до заданного размера. При использовании различного рода добавок необходимо учитывать степень их влияния на растворимость сульфата аммония. Последнее нужно прежде всего для корректирования данных о степени пересыщения раствора. Кроме того, всегда надо учитывать возможность образования дополнительных центров кристаллизации в результате взаимодействия примесей с содержащимися в жидкой фазе компонентами, а также действие в системе нерастворимых примесей. [c.215] Вернуться к основной статье