Промышленная массовая кристаллизация

В настоящее время в технологической практике используется большое число разнообразных конструкций аппаратов для проведения массовой кристаллизации. Эксплуатация кристаллизаторов затрудняется образованием твердого слоя кристаллизующегося вещества на внутренних поверхностях аппаратов, где наблюдается наибольшее пересыщение растворов как при изогидрической, так и при изотермической кристаллизации. Кроме того, сама поверхность стенки способствует образованию на ней кристаллов. Практика эксплуатации промышленного кристаллизационного оборудования показывает [22, 23], что основной режимный параметр, изменением которого можно существенно уменьшить образование инкрустаций, — степень перемешивания раствора. При этом интенсивное движение раствора стимулирует образование зародышей кристаллов в перемешиваемой массе раствора. Для перемешивания растворов применяются механические мешалки различных конструкций и циркуляционные насосы. Ещ одно средство борьбы с инкрустациями внутренних поверхностей — их полировка, которая по данным [22, 23] оправдывает свою высокую стоимость. Предложен также вибрационный метод борьбы с отложением солей [9]. [c.164]

Во второй главе на основе обобщенного функционального оператора процесса массовой кристаллизации строятся модели промышленных кристаллизаторов различных конструкций с учетом характерных неоднородностей гидродинамической обстановки. Наряду с построением оригинальных математических моделей промышленных кристаллизаторов систематизированы известные математические модели кристаллизаторов советских и зарубежных авторов. [c.6]

ПРОМЫШЛЕННАЯ МАССОВАЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИЙ [c.261]

В химической технологии процессы кристаллизации широко используют для получения в чистом виде различных веществ. Осуществляемое в промышленном масштабе одновременное получение большого числа кристаллов носит название массовой кристаллизации. [c.632]

Рис. 4. Сопоставление теоретических (сплошные линии) и экспериментальных (точки) данных процесса массовой кристаллизации сахарозы из раствора в промышленном вакуум-кристаллизаторе периодического действия (по данным [233]) в функции количества выпаренной воды

VII.104—VII.124. Промышленная массовая кристаллизация. [c.210]

Хотя кинетическое уравнение кристаллизации (или уравнение баланса числа частиц по размерам) используется давно [32, 33], вопросам его обоснования и пределам применимости стали уделять внимание только в последние годы [3, 4, 12, 34]. Необходимость в этом возникла в связи со стремлением учесть наибольшее число явлений при описании процессов массовой кристаллизации. К таким явлениям в первую очередь необходимо отнести агломерацию и измельчение частиц, которые иногда весьма существенны в промышленных кристаллизаторах. Сами по себе эти явления достаточно хорошо изучены [3, 35]. Однако их учет при кристаллизации не может быть сведен к простому переносу имеющихся результатов в теории коагуляции и измельчения дисперсных систем на процесс. [c.45]

Простые формы получают при выращивании монокристаллов, т. е. одиночных кристаллов. Природные и промышленные кристаллы, появляющиеся в условиях массовой кристаллизации, могут быть образованы комбинацией (совокупностью) простых форм, и число таких комбинаций не ограничено. Часто такие кристаллы состоят из сростков беспорядочно ориентированных отдельных кристаллических зерен. [c.242]

В промышленных аппаратах кристаллы чаще всего находятся во взвешенном состоянии в массе жидкого раствора. Экспериментальная установка для изучения скорости роста кристаллов в этих условиях приведена на рис. 3.12. В вертикальную стеклянную трубу помещается монофракционная навеска кристаллов, которые увеличивают размеры за счет контакта с циркулирующим раствором постоянной температуры и пересыщения. Средняя относительная скорость движения кристаллов и раствора зависит от интенсивности циркуляции. Скорость роста кристаллов (усредненную по всем кристаллам) определяют взвешиванием навески через определенные промежутки времени после начала опыта. Такая методика позволяет получать более достоверные экспериментальные результаты в условиях, достаточно приближенных к реальным условиям массовой кристаллизации. Пересыщение не должно быть слишком высоким, чтобы не происходило образования новых зародышей. [c.160]

Кристаллизацией называют процесс образования твердой фазы в виде кристаллов из раствора и расплавов, а также из газов и паров. Кристаллизация широко применяется в химической, нефтехимической, металлургической, медицинской, пищевой и других отраслях промышленности для решения следующих задач выделения кристаллической фазы из растворов и расплавов, разделения смесей при однократной или многократной частичной кристаллизации, глубокой очистки веществ от примесей, выращивания монокристаллов. Получение большого количества кристаллов в промышленном масштабе называют массовой кристаллизацией. В результате проведения массовой кристаллизации получают сыпучий продукт-кристаллы различного размера. [c.290]

Установленная связь между теплообменом и кристаллизацией позволяет выразить в математической форме все абсолютные и относительные величины массовой кристаллизации через количество выпаренной воды, а изменение этих величин во времени — через кинетику теплообмена. На рис. 4, 5 приведены экспериментальные данные (точки) процесса массовой кристаллизации сахарозы в промышленном вакуум-кристаллизаторе периодического действия [2331, а также теоретические (сплошные линии), рассчитанные по выведенным нами уравнениям связи между теплообменом и кристаллизацией. Как видно из рисунков, совпадение экспериментальных и теоретических данных вполне удовлетворительное, что является критерием истинности установленной связи [238]. [c.48]

Вместе с тем коллективный рост и растворение кристаллов с практической точки зрения представляют гораздо больший интерес, чем индивидуальный. В промышленных и природных геологических условиях массовая кристаллизация и растворение кристаллов играет исключительно важную роль. Достаточно сказать, что большинство неорганических и многие органические вещества получают в кристаллическом виде методом массовой кристаллизации. Твердение минеральных вяжущих веществ сопровождается процессами массового растворения исходных частиц и массового роста новообразований. В природных геологических условиях рост и растворение кристаллов различных минералов происходит в условиях наличия коллектива частиц. В аналогичных условиях происходит рост и испарение капель аэрозольного облака. [c.100]

Соотношения, получаемые при анализе массовой кристаллизации, содержат кинетические данные о зародышеобразовании и росте кристаллов, которые при проведении практических рас четов должны быть известны в явном виде. Как правило, теоретические методы определения этих кинетических параметров оказываются недостаточно надежными для использования при расчете промышленных аппаратов. Предпочтительными в настоящее время считаются кинетические данные, получаемые экспериментальными методами. [c.180]

В технологической практике используется большое число разнообразных конструкций аппаратов для проведения массовой кристаллизации. Описание многих промышленных кристаллизаторов имеется в специальной литературе [21—23]. [c.184]

Все, что так или иначе относится к массовой кристаллизации, в настоящее время имеет первостепенное значение. Это обусловлено широким распространением процесса в самых разнообразных отраслях промышленности. Представления о кристаллизации включают в себя ряд вопросов, часть из которых имеет и самостоятельное значение с точки зрения науки и практики, например учение о пересыщенных растворах, законы фазообразования и др. В рамках общей монографии по кристаллизации не всегда удается достаточно полно раскрыть особенности того или иного явления, поэтому представлялось целесообразным посвятить некоторым наиболее ван<ным вопросам образования кристаллических осадков отдельные работы. К числу подобных вопросов относятся представления о пересыщенных растворах, которым посвящена данная монография. [c.3]

Массовая кристаллизация нашла самое широкое применение в химической промышленности. Она используется для разделения и очистки нафталина, антрацена, бензола, изомеров ксило.ча, парафина, дурола [8, 9, 11, 12], опреснения морской воды [13] и в пищевой промышленности для концентрирования соков, пива и молока [14]. [c.303]

К продуктам, образующимся при массовой кристаллизации в промышленных условиях, предъявляются определенные требования. Они относятся к размерам, форме кристаллов и к их чистоте. Крупные кристаллы легче отфильтровываются, промываются, удерживают меньше влаги при отделении от жидкости, легче высушиваются. Мелкие кристаллы быстрее растворяются и обычно более чисты, чем крупные, так как последние часто содержат включения маточного раствора со всеми находящимися в нем примесями. [c.44]

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]

Вопросам кристаллизации из растворов посвящено большое количество экспериментальных и теоретических работ, однако лишь немногие из них связаны с изучением массовой кристаллизации в условиях, которые можно непосредственно перенести в практику промышленной кристаллизации многотоннажных продуктов. Большинство таких исследований относится к изучению скорости выделения вещества из раствора, скорости роста отдельных граней кристалла, влияния различных примесей на форму образующихся кристаллов и т. д. Подробно многие из этих работ освещены в специальных монографиях [1—4]. [c.8]

До сих пор речь шла об отдельных кристаллах. Однако в промышленных аппаратах при массовой кристаллизации обычно образуются кристаллические сростки или агрегаты. Такие сростки условно можно разбить на три группы закономерные, приближенно закономерные и незакономерные (или случайные). [c.26]

Рассмотренный выше механический фактор имеет особо большое значение в практике массовой кристаллизации не только потому, что в большинстве промышленных аппаратов процесс осуществляется при движении раствора, но также и потому, что этот фактор является одним из немногих, при помощи которых можно легко изменять качество получаемого продукта. [c.77]

В условиях массовой кристаллизации не используются такие высокие скорости перемешивания, поэтому в первом приближении для обычных промышленных кристаллизаторов характерно увеличение скорости роста кристаллов с повышением скорости движения раствора. [c.98]

Кристаллизация как процесс используется давно и в самых различных отраслях промышленности. Тем не менее до недавнего времени она сравнительно редко привлекала внимание исследователей. И лишь в начале пятидесятых годов массовой кристаллизацией стали заниматься значительно больше. Особенно это относится к кристаллизации из растворов, составляюш,ей основу многих технологических операций. [c.9]

Сам термин массовая кристаллизация появился не случайно. Его введение связано с теми особенностями, которыми обладает процесс образования кристаллических осадков в промышленных условиях. К ним, в частности, относятся образование большого числа центров кристаллизации, рост кристаллов в условиях конкуренции, соударений и сложных концентрационных и температурных полей, перекристаллизация и т. п. Перечисленные особенности и всевозрастающая роль кристаллизации в химической технологии заставили решать проблему превращения этого процесса из искусства в науку. Для ее решения стали проводить исследования самого различного плана, связанные с производством различного рода удобрений, химических реактивов, ряда органических продуктов и других соединений. Новым стимулом к развитию исследований по кристаллизации послужило производство веществ особой чистоты в связи с использованием кристаллизационных методов очистки. [c.9]

Совершенно очевидно, что без знания механизма кристаллизации, ее физико-химических основ более широкое использование этого процесса становится затруднительным. Таким образом, появилась настоятельная необходимость заострить внимание именно на самом процессе кристаллизации. Одной из попыток это сделать и является написание данной книги. В ней автору хотелось, во-первых, подчеркнуть широту использования кристаллизации в различных отраслях промышленности, во-вторых, показать, что массовая кристаллизация может быть использована в самых различных целях и, в-третьих, то обстоятельство, что во многих производствах, где кристаллизация играет существенную роль, вообще не используется специальная кристаллизационная аппаратура. Действительно, в процессах слеживания кристаллических продуктов, в ходе дозревания суперфосфата, при получении экстракционной фосфорной кислоты н в других случаях кристаллизация занимает большое место. Вместе с тем в указанных процессах аппаратура как таковая не применяется вовсе или применяется обычная, а не специальная кристаллизационная аппаратура. [c.10]

Одним из крупнейших промышленных производств, в которых кристаллизация играет очень большую роль, является производство сахара. Пользуясь тем, что сахар относится к числу органических веществ, хоть и выпускаемых не химической промышленностью, остановимся на нем подробнее. Дело в том, что на примере кристаллизации сахара можно составить представления об образовании кристаллических осадков многих органических мономеров. Даже краткое знакомство с основами кристаллизации сахара полезно и потому, что на основе исследований по его переходу в твердую фазу в свое время начала создаваться теория и практика массовой кристаллизации. Во всяком случае исследования по кристаллизации сахара сыграли в этом отношении большую роль. [c.293]

Грануляция кальциево-аммониевой селитры в грануляторах кипящего слоя испытана в промышленных условиях при концентрации раствора 40%. Эта концентрация и определяет минимальную степень концентрирования упариваемых растворов. По-видимому, наиболее экономично производить упаривание в аппаратах погружного горения, доводя концентрацию раствора до 60—70%, т. е. до такой предельной величины, при которой охлаждение раствора до 20—25° С не вызывает массовой кристаллизации. [c.156]

Массовая кристаллизация широко используется в химической технологии в производстве химических реактивов, минеральных солей, удобрений и др. Для повышения производительности технологических систем требуется, очевидно, высокая скорость каждой из стадий производственного процесса, в том числе и кристаллизации. В связи с этим термины промышленная кристаллизация и массовая кристаллизация можно рассматривать как синонимы, хотя, по-видимому, это не совсем точно массовая кристаллизация может быть проведена и в лабораторных исследованиях в малых масштабах, в том числе и для чистых веществ. [c.45]

Вопрос о полной замене НК синтетическим г ыс-1,4-полиизопреном в шинной и резиновой промышленности важен ввиду того, что некоторое количество НК нам пока еще приходится импортировать. Дело в том, что по ряду показателей, таких как когезионная прочность, клейкость, скорость и глубина кристаллизации СКЙ-3 пока еще уступает НК. Различия в свойствах СКИ-3 и НК объясняются некоторыми особенностями их молекулярного строения. Основными их характеристиками являются микроструктура полимера, средняя молекулярная масса, молекулярно-массовое распределение. [c.153]

В работе изложены теоретические основы, необходимые для понимания и расчета процессов массовой кристаллизации в различных кристаллизаторах, выведены уравнения движения н тер.модина.мики гетерогенных сред, в которых происходит Гфоцесс массовой кристаллизации. Получены замкнутые системы уравнений для полидисперсиых смесей с учетом фазовых переходов (кристаллизация, растворение), относительного движения фаз, хаотического движения и столкновений частиц. Определены движущие силы массопереноса в процессе кристаллизации. Описаны имеющиеся в современной литературе решения задач о тепломассообмене около частиц, теории за-родышеобразования и роста кристаллов. Получено математическое описание процесса массовой кристаллизации и как частные случаи — математические модели кристаллизаторов различных типов. Рассмотрены задачи ои-тимизации промышленных кристаллизационных установок. [c.2]

В настоящем разделе на основе синтеза функционального оператора процесса массовой кристаллизации из растворов и газовой фазы получим как частные случаи уравнения моделей кристаллизаторов различных конструкций. Подробный анализ конструкций кристаллизаторов приводится в работах [1—9]. Для того чтобы не описывать математическую модель каждого кристаллизатора в отдельности, рассмотрим ряд попыток классификации промышленных кристаллизаторов. Они выполняются по-разному в зависимости от поставленной задачи. Особого внимания заслуживает классификация, данная в работе [4], которая охватывает конструкции, наиболее широко используемые в мировой практике промышленной кристаллизации из растворов. Все типы кристаллизаторов классифицировались по следующим признакам- по способу создания пересыщения (охладительные, вакуум-кристаллизаторы, выиарные и т.д.), по способу организации процесса (периодические и непрерывные), по виду циркуляции рабочего потока (с циркулирующей суспензией или с циркулирующим раствором). В отличие от работы [4] в работе [1] объединены вакуум-кристаллизаторы и охладительные кристаллизаторы в одну группу и дарю название аппараты для изогидрической кристаллизации , поскольку выделение кристаллов в них осуществляется охлаждением горячих концентрированных растворов при постоянстве растворителя. В дальнейшем была предложена классификация кристаллизаторов на базе моделей движений жидкой и твердой фаз [10]. В соответствии с такой классификацией рассматриваются четыре типа кристаллизаторов [11] кристаллизатор с перемешиванием суспензии и отбором смешанного продукта (MSMPR) кристаллизатор с перемешиванием суспензии и отбором классифицированного продукта (MS PR) кристаллизатор с классификацией суспензии и отбором классифицированного продукта ( SPR) аппараты периодического действия. В данной работе будем придерживаться этой последней классификации. [c.155]

Процессы второй группы обязательно сочетаются с процессами первой группы например, в любом непрерывном процессе всегда присутствуют перемещение твердого материала, смещение или сепарация. В рассматриваемых процессах происходит тепло-, а иногда и массообмен между твердыми частицами и псевдоожижа-ющей средой — газом или жидкостью, а также теплообмен кипящего слоя со стенками аппарата либо погружными теплообменными поверхностями. В большинстве промышленных процессов используется псевдоожижение газом, тогда как псевдоожижение капельной жидкостью (например, при массовой кристаллизации, растворении, некоторых способах очистки сточных вод и др.) используется много реже. Наконец, в совмещенных процессах грануляции — кристаллизации одновременно участвуют твердая, жидкая и газовая фазы (псевдоожижающая среда). [c.209]

Приведенные выше соотношения, полученные при анализе массовой кристаллизации, как и многочисленные имеющиеся в литературе формулы, содержат кинетические данные о зародышеобра-зовании и росте кристаллов, которые должны быть известны в явном виде. Теоретические методы определения скоростей заро-дышеобразовання и роста оказываются недостаточно надежными для использования при расчете промышленных кристаллизаторов. Поэтому в настоящее время следует считать предпочтительными кинетические данные, получаемые экспериментально. [c.159]

В химической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности для получения веществ в кристаллическом состоянии применяется в основном два способа массовой кристаллизации растворов — изотермический и пзогидрический [415]. [c.189]

Соотношения (14,2,3,4) и (14,2,3,5) не учитывают многих физико-химических явлений, сопутствующих протеканию массовой кристаллизации (в частности, влияния флуктуаций скорости роста кристаллов). Специально прокомментируем роль температуры в процессе массовой кристаллизации. При кристаллизации основными теплообменными факторами, влияющими на процесс, являются тетиюта (положительная) образова-ши решетки, отрицательная теплота сольвататщи и теплота, поступаюшая извне (через теплообменник). Первые два фактора, влияющие на кинетику роста частиц, действуют в противоположных направлениях и могут приводить как к тепловыделению при кристаллизации, так и к поглощению тепла, В промышленной практике часто используют изогидрическую кристаллизацию, при которой для создания необходимого пересыщения исходный насыщенный раствор охлаждают, т, е. влияют на пересыщение через функцию С (7) (см. рис. 14.2.2.2)), Эго особенно эффективно, когда растворимость кристаллов достаточно сильно зависит от тем- [c.336]

VII. 119. Размножение при столкновении в промышленных аппаратах для массовой кристаллизации. Результаты экспериментов по размножению кристаллов при столкновении были приведены в разделе ИХ. 28. Примечательной особенностью этих результатов является высокая скорость образования новых зародышей. Цифры, приведенные для MgSOi 7Н2О показывают, что при ДГ = 3° С на каждом кристалле, находящемся в перемешиваемом растворе, образуется около 10 новых зародышей в секунду. Есть основания полагать, что данное вещество не является исключительным в смысле размножения. [c.268]

Массовая кристаллизация из растворов играет важную роль в определении существа технологии и производительности многих производств химической промышленности. Вместе с тем от условий проведения кристаллизации существенно зависят физико-химиче-скпе свойства продуктов. При кристаллизации иа многокомпонентных растворов как ход осаждения, так и свойства осадков во многом зависят от примесей. Роль примесей на различных этапах кристаллизации, закономерности их захвата в неравновесных условиях и влияние на физические свойства и являются предметом рассмотрения в данной монографии. Она содержит описаипе ряда оригинальных исследований по влиянию внедряющихся в кристаллическую решетку примесей на электрические свойства солей, захвату примесей солями в условиях быстрого осаждения и зависимости ха-)актеристик процесса кристаллизации от пересыщения и примесей, эибл. 172 назв., рис. 56, табл. 28. [c.2]

Массовая кристаллизация как процесс широко распространена в самых различных областях промышленности С ней связана химическая технология получения многих кристаллических продуктов. Особенности массовой кристаллизации во многом определяют аппаратурное оформление технологии получения веществ. Она играет существенную роль как метод очистки от примесей и т. д. Несмотря на очевидную важность изучения особенностей массовой кристаллизации и присущих е11 закономерностей, пока ей уделяется мало внимания. На русском языке за последние 50—60 лет опубликовано всего несколько монографий, в которых рассмотрены отдельные вопросы теории и практики этого процесса. Большинство исследований из опубликованных в периодической печати носит эмшгрический характер. Наоборот, основы теории разрабатываются пока слабо. Характерно, что исследования часто носвяп аются отдельным сторонам кристаллизации, рассматриваемым в отрыве от остальных. Это снижает ценность указанных работ. [c.3]

Когда сетка полиуретана подвергается деформации растяжения, то противодействие внешнему напряжению оказывают ориентированные участки между сшивками. Оборванные цепи релак-сируют независимо от приложенного напряжения. При строгом соблюдении требований по функциональности исходных соединений обычно получается уретановый эластомер с пространственной структурой, близкой к идеальной. Но в реальных системах наблюдаются отклонения от оптимально сформированной сетки. Возникают полусвязанные и даже вообще свободные цепи, создающие неэффективную часть сетки [58]. Здесь уместно еще раз напомнить данные по сопротивлению разрыву полиуретанов на основе поли-оксипропиленгликолей. Несомненно, что низкие физико-механические показатели этих полиуретанов есть следствие нерегулярности структуры и отсутствия обратимой кристаллизации при растяжении. Кроме того, промышленный полиэфир молекулярной массы 2000 обычно содержит 4—5% (мол.) монофункциональных молекул, образующих не несущие нагрузки цепи и золь-фракцию полимеров [33, с. 33]. Наличие монофункциональных соединений в пространственной структуре уретановых эластомеров влияет не только на изменение соотношения эффективных и неэффективных цепей, но в некоторой степени определяет молекулярную массу и молекулярно-массовое распределение сегментов. При этом свободные [c.543]

Наибольший интерес представляют те составы, которые являются основой промышленных стекол. Эти составы охватывают поля кристаллизации девитрита, волластонита - a0-Si02 и прилегающие к ним области. Они относятся к наиболее легкоплавким в системе. Почти все указанные составы попадают в один и тот же элементарный фазовый треугольник ЫзгО-25102—НагО-ЗСаО-65102— 5Ю2 и заканчивают кристаллизацию в эвтектической точке О (самая низкотемпературная эвтектика в системе — температура плавления 725°, состав в массовых долях 21,3% КагО 5,2% СаО и 73,5% SIO2). [c.124]

Разложение апатита Са5р(Р04)з в растворе, содержащем фосфорную и серную кислоты, с одновременным осаждением ионов кальция в виде дигидрата или полугидрата сульфата кальция в промышленных условиях проводят в экстракторах объемом до 3000 м . Процесс экстракции фосфорной кислоты ведут при 65—110 С и массовом отношении Ж Т = (2н-4) 1. Концентрация получаемой фосфорной кислоты 22—47% Р2О5. Имеются схемы с разделением стадий растворения апатита и кристаллизации сульфата кальция, а также при одновременном осуществлении этих стадий. Скорость растворения апатита зависит от минералогического состава и дисперсности, концентрации жидкой фазы суспензии, степени гидратированности [c.204]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология