Пересыщение растворов скорости циркуляции

Известны непрерывно действующие кристаллизаторы циркуляционного типа двух видов — с циркулирующим раствором и с циркулирующей суспензией. В первых аппаратах в одной части аппарата (холодильнике) раствор пересыщается, а в другой происходит собственно кристаллизация. С помощью насоса суспензия непрерывно циркулирует в замкнутом контуре холодильник — кристаллизатор при этом в кристаллизаторе создается восходящий поток, который поддерживает кристаллы во взвешенном состоянии. Раствор с наибольшим пересыщением соприкасается вначале с кристаллами, находящимися в нижней части взвешенного слоя, поэтому именно в этой части аппарата происходит наибольший рост кристаллов. Таким образом осуществляется распределение кристаллов по величине на разной высоте аппарата. Раствор, выходящий с верха аппарата, практически свободен от кристаллов и поступает в холодильник. Крупные кристаллы, скорость осаждения которых больше скорости циркуляции смеси, оседают на дно и непрерывно выводятся из аппарата. Величину кристаллов регулируют, изменяя скорость циркуляции смеси и скорость отвода тепла в холодильнике. Эти кристаллизаторы пригодны для веществ, кристаллы которых оседают в растворе со скоростью более 20 мм/сек (при меньших скоростях оседания трудно избежать циркуляции кристаллов с маточным раствором). В аппаратах второго типа используется принцип совместной циркуляции. В этом случае растущие кристаллы попадают в зону, где создается пересыщение. [c.174]

В патенте Г. Бринкмана и соавторов [52] заявлен метод эпитаксиального наращивания алмаза из растворов углерода в металлах, причем источником углерода служит графит, находящийся при более высокой температуре, чем затравочный кристалл алмаза. Метод может быть реализован в двух видах контурном и бункерном. При контурном методе жидкий металл постоянно циркулирует по замкнутому контуру и атомы углерода переносятся от графита к алмазу. Скорость циркуляции выбирается в зависимости от разности температур источника углерода и алмаза. В бункерном методе жидкий металл насыщается углеродом от стенок графитового тигля, затем температура понижается на величину, определяемую заданным пересыщением по отношению к алмазу, и затравочный кристалл вводится в расплав. Углерод выделяется на затравке преимущественно в форме алмаза. Когда пересыщение снимается, цикл повторяется снова. Этот способ не представляется перспективным не только из-за его цикличности и инертности системы, но и по другой причине. Действительно, выше указывалось, что равновесная концентрация над алмазом вдвое превышает соответствующую концентрацию над графитом. Значит, еще во время охлаждения расплава графит выделяется на стенках камеры (выполненных из графита), и к тому времени, когда в расплав вводится затравочный кристалл алмаза, пересыщение в значительной степени оказывается снятым. [c.57]

Так как для обеспечения массопереноса к растущему кристаллу достаточно сравнительно небольшой скорости течения раствора, то температуры в обеих камерах практически не зависят от скорости течения, а зависят только от температур термостатов. Таким образом, в этом методе имеется возможность в достаточно широких пределах более или менее независимо изменять скорость течения и пересыщение. Соответствующая конструкция камеры подпитки обеспечивает при данной скорости циркуляции раствора и данной температуре, благодаря большой площади шихты, потенциально большую суммарную скорость ее растворения. Это приводит к высокому постоянству концентрации раствора, уходящего из камеры подпитки, т. е. независимости концентрации питающего раствора от концентрации обедненного раствора, уходящего из камеры роста. Таким образом, схема взаимосвязей между основными [c.114]

В систематических опытах варьировались 1) скорость охлаждения раствора 9 от 0.08 до 1.33 град./мин. изменением расхода охлаждающей воды, подаваемой в рубашку аппарата 2) скорость циркуляции раствора ю от 0.3 до 1.0 м/сек. (в зоне создания пересыщения) изменением числа оборотов мешалки (от 600 до 1950 об./мин.) 3) содержание кристаллов в циркулирующей суспензии р от 1 до 30 вес.% за счет введения в раствор при температуре насыщения различного количества затравочных кристаллов. Их содержание по отношению к выделяющейся при кристаллизации [c.215]

Наиболее крупные кристаллы образуются при невысокой скорости циркуляции (VF=0.3 м/сек.) и медленном охлаждении раствора (0 = =0.08 град./мин.), т. е. при низком пересыщении. В этих условиях в начальный момент кристаллизации образуется сравнительно небольшое количество зародышей, которые многократно проходя через область создания пересыщения, значительно увеличивают свои размеры. При той же скорости циркуляции, но резком охлаждении раствора (0 = = 1.33 град./мин.) процесс протекает при значительно более высоком пересыщении 1 ], т. е. в условиях, когда скорость образования центров кристаллизации начинает обгонять скорость их роста. При этом уже в первые периоды кристаллизации возникает огромное количество зародышевых кристаллов, число которых непрерывно увеличивается в ходе процесса, что и приводит к образованию мелкокристаллического продукта (d p= =0.25-0.27 мм). [c.218]

Практическое использование взвешенного слоя позволяет решить две задачи значительно интенсифицировать процессы тепломассообмена в дисперсных системах и тем самым добиться высокой удельной производительности с единицы объема аппарата при получении крупнокристаллических продуктов обеспечить получение продукта узкого гранулометрического состава путем его классификации по высоте слоя. Кристаллизатор работает следующим образом. Пересыщенный раствор, получав мый или прямым охлаждением раствора или за счет испарения части растворителя, поступает из циркуляционной трубы в ниж нюю часть корпуса аппарата и поднимается вверх, поддерживая растущие кристаллы во взвешенном состоянии. По мере прохождения раствора через слой кристаллов происходит их рост. Часть целевого компонента из метастабильного состояния переходит в кристаллическое. Пересыщение при этом уменьшается. Маточный раствор, имеющий минимальное пересыщение, из верхней части корпуса вновь вовлекается в циркуляцию, а часть его выводится из аппарата. По мере роста кристаллы осаждаются, достигают нижней части слоя и попадают на выгрузку. Получение заданного гранулометрического состава обусловлено влиянием двух групп взаимосвязанных параметров [26—29] кинематических — скорости зародышеобразования и роста и гидродинамических — скорости движения раствора, объемного содержания дисперсных частиц, их линейных размеров. [c.191]

В кристаллизаторах с псевдоожиженным слоем кристаллов (рис. 3.15) можно регулировать размер кристаллов за счет скорости циркуляции раствора. Крупные кристаллы, скорость осаждения которых превышает скорость восходящего движения раствора, оседают в нижнюю часть аппарата, откуда и выгружаются, а мелкие кристаллы выносятся в циркуляционный контур и получают возможность дальнейшего роста. За счет высокой кратности циркуляции раствора общая его масса в аппарате не имеет высокого пересыщения, что дает небольшую скорость образования зародышей, чем обеспечивается получение сравнительно крупных кристаллов (до 1,5—2,0 мм). [c.185]

Кристаллы увеличенных размеров можно получить в кристаллизаторах с принудительной циркуляцией. В таких аппаратах кристаллизация хлористого калия из охлаждаемого пересыщенного раствора происходит при циркуляции жидкости через взвешенный слой большого количества ранее выделившихся кристаллов. При этом мелкие зародыши кристаллов не образуются, так как выделяющиеся частицы нарастают на кристаллах взвешенного слоя. Величина кристаллов, получаемых на такой установке, достигает 1 мм и более. Недостатками этого способа кристаллизации являются большие размеры аппаратуры и увеличение объема и площади установки. Опытами ВНИИГ установлено, что при регулируемой кристаллизации, охлаждении от 70—80 до 25—30 °С и скорости циркуляции рас- [c.158]

Там раствор пересыщается путем его охлаждения водой, пропускаемой через межтрубное пространство холодильника. Пройдя трубы холодильника, пересыщенный раствор по циркуляционной трубе 5 поступает обратно в аппарат 1. Образующиеся кристаллы циркулируют с раствором через аппарат и холодильник до тех пор, пока скорость их осаждения не станет больше скорости движения раствора. Кристаллы осаждаются на дне аппарата /, откуда они периодически удаляются. Маточный раствор удаляется из аппарата через ловушку 7, где улавливаются мелкие кристаллы. Размер осаждающихся на дне аппарата 1 кристаллов регулируют путем изменения скорости циркуляции раствора и отвода тепла в холодильнике 4. [c.117]

Очевидно, нужно поддерживать условия, цри которых скорость роста кристаллов значительно превышает скорость образования новых зародышей. Непрерывный процесс кристаллизации с получением крупных кристаллов проводят в вакуум-кристаллизаторах, в которых циркулирует пересыщенный хлоридом калия раствор. Под действием силы тяжести более крупные кристаллы оседают в нижней части аппарата, мелкие же продолжают циркулировать во взвешенном состоянии, пока не достигнут требуемых размеров, до 2—4 мм. Регулятором роста кристаллов служит правильный подбор скорости циркуляции. [c.171]

Экзотермическая реакция между аммиаком и серной кислотой протекает с выделением около 2000 кдж (480 ккал) тепла на 1 кг полученного сульфата аммония. Это тепло расходуется на испарение воды. В обычных сатураторах, работающих под атмосферным давлением, температура раствора поддерживается около ПО°С. Если реакция проводится в отдельном аппарате, то раствор циркулирует между реакционным аппаратом и кристаллизатором, работающим под более низким давлением. Выбрав соответствующую скорость циркуляции и наладив контроль пересыщения, в кристаллизаторе можно поддерживать рабочую температуру около 70° С при этом теплота нагревания достаточна для испарения части раствора. Реакционные кристаллизаторы работают при температурах раствора 50—80° С. [c.28]

При правильной эксплуатации аппарата в зоне кипения поддерживается достаточно развитая кристаллическая поверхность, которая эффективно снимает пересыщение и сводит к минимуму, образование зародышей. Скорость циркуляции раствора вполне [c.86]

Сборник для суспензии 6, или нижняя часть аппарата, устанавливается отдельно. Продолжительность пребывания в нем кристаллов достаточна для их роста до требуемого размера. По центральной трубе 4 аппарата пересыщенный раствор из испарителя поступает в нижний сосуд. Форма выпуклого днища, расстояние между ним и концом центральной трубы, а также скорость циркуляции раствора выбираются с таким расчетом, чтобы поддерживать кристаллы во взвешенном [c.96]

Если скорость питающего раствора постоянна, а скорость циркуляции изменяется до 200 или до 50 л/сек,. температура смеси равна соответственно 40,3 и 41,2° С. Таким образом, перегрев, снимаемый при мгновенном испарении смеси, составит соответственно 0,6 0,3 и 1,2° С. При условии, что перегретая смесь представляет собой насыщенный раствор, который становится пересыщенным вследствие адиабатического испарения на величину, эквивалентную понижению температуры (определяется по кривой растворимости), пересыщение, выраженное в граммах растворенного вещества на 1 л циркулирующего раствора, будет прямо пропорционально степени перегрева и обратно пропорционально скорости циркуляции. [c.153]

Если в контуре кристаллизатора смешать свежий питающий раствор с маточным, степень пересыщения полученной смеси будет зависеть от концентрации, температуры и соотношения количеств смешиваемых растворов. Соотношение питающего и маточного растворов зависит от количества циркулирующего маточного раствора. Следовательно, скорость циркуляции регулирует до некоторой степени насыщение смеси в точке ввода питающего раствора. [c.154]

За основу расчета диаметра циркуляционной трубы т принимается скорость циркуляции в ней раствора w, при выборе которой необходимо учитывать следующее. Во-первых, скорость циркуляции должна значительно превышать скорость гравитационного осаждения наиболее крупных кристаллов. Во-вторых, с увеличением скорости движения раствора уменьшается вероятность образования инкрустаций на стенках аппарата, но зато увеличивается механическое истирание кристаллов. В-третьих, с увеличением w возрастает сопротивление циркуляционного контура и уменьшается коэффициент инжекции струйного насоса [78, 79], а следовательно, увеличивается перегрев раствора и его пересыщение при кристаллизации. [c.222]

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]

Кроме главных переменных — температуры и пересыщения, при выращивании кристаллов из раствора необходимо учитывать еще несколько других факторов. К ним относятся чистота, вязкость и циркуляция раствора. Выращиванию кристаллов, не имеющих трещин, способствуют высокая чистота растворенного вещества и растворителя, низкая вязкость раствора и достаточно сильное размешивание раствора, устраняющее градиенты концентрации вокруг кристалла. Следует избегать растворов, имеющих большую вязкость, так как она препятствует равномерной циркуляции растворенного вещества к граням растущего кристалла. Более сильная зависимость роста от скорости диффузии растворенного вещества через массу раствора, чем от скорости, с которой молекулы осаждаются на ступени кристаллической поверхности (как говорилось в предыдущем разделе), легче приводит к аномальным явлениям, например к разветвлениям и образованию волокон (дендритный рост) и к включениям растворителя. [c.206]

Кристаллизаторы со встроенными осевыми насосами имеют хорошо организованную циркуляцию суспензии по контуру с минимальной протяженностью (рис. 1, 2). Вследствие этого энергетические затраты на осуществление циркуляции суспензии в кристаллизаторах этого типа значительно ниже, чем в кристаллизаторах с внешним контуром циркуляции (рис. 3). Кристаллизаторы с внутренним контуром циркуляции имеют симметричное относительно продольной оси аппарата поле скоростей, чем исключается образование застойных зон с высокими уровнями пересыщения в растворе и достигается более полное использование объема кристаллизатора. [c.21]

Кристаллизатор с циркулирующим раствором наиболее пригоден для веществ, кристаллы которых осаждаются в насыщенном растворе со скоростью более 20 мм сек. Указанный предел обусловлен тем, что при меньших скоростях осаждения трудно избежать совместной циркуляции кристаллов с маточным раствором и аппарат фактически становится кристаллизатором с циркулирующей суспензией (рис. 10). Принцип действия кристаллизатора с циркулирующим раствором можно использовать в любом случае, независимо от способа создания пересыщения. [c.37]

В большинстве случаев принудительная циркуляция раствора необходима для лучшего распределения пересыщения в аппарате и обеспечения высокой скорости движения раствора у теплопередающих поверхностей, чтобы предотвратить или уменьшить образование накипи. Исключение составляют выпарные аппараты, работающие по принципу падающей или всползающей пленки, применяемые для выпаривания и кристаллизации солей из вязких растворов. Получаемые при этом кристаллы очень малы, и их подвергают перекристаллизации в обычном выпарном кристаллизаторе. Например, растворы после электролиза используются для кристаллизации моногидрата сульфата никеля и концентрирования серной кислоты примерно до 70 масс.% (кислота этой концентрации может быть возвращена на электролиз). Полученные кристаллы моногидрата растворяют в воде и после перекристаллизации получают шестиводный сульфат никеля. [c.109]

Так, например, в кристаллизаторе непрерывного действия с циркуляцией раствора значения а и у должны быть такими, чтобы в зоне создания пересыщения величина р была ниже предельного значения. В противном случае получится тонкодисперсный продукт, а поверхность в зоне начала кристаллизации раствора будет обильно инкрустироваться. Для снижения скорости образования инкрустаций в кристаллизаторе периодического действия величины а и о должны быть такими, чтобы кристаллизация начиналась при заданном достаточно низком значении р. [c.12]

Построим математическую модель процесса массовой кристаллизации в аппарате типа SPR с принудительной циркуляцией. Полагаем, что основная масса зародыщей возникает в нижней части аппарата. Такое предположение наиболее вероятно, так как в нижней части пересыщение раствора и объемная концентрация твердой фазы больше чем во всех остальных участках аппарата. Тогда для моделирования процесса кристаллизации в данном аппарате (при установившемся режиме работы) рассмотрим трехскоростную однотемпературную среду. Первая фаза—раствор, поднимающийся вверх со скоростью v , вторая фаза — кристаллы, опускающиеся вниз под действием силы тяжести со скоростью v , и третья фаза — кристаллы, увлекаемые потоком жидкости и поднимающиеся вверх со скоростью до тех пор, пока сила гидродинамического давления не уравновесится силой тяжести кристаллов. Функцией распределения кристаллов по размерам будем пренебрегать (так как для аппаратов этого класса коэффициент вариации мал). Полагаем, что в поперечном сечении аппарата кристаллы, принадлежащие /-й фазе (/ = 2, 3), являются сферами одного диаметра зависимость равновесной концентрации от температуры раствора в узком диапазоне температур можно представить в виде линейной ,=aiT- -bi. Система (1.62) при принятых допущениях принимает вид [c.212]

Получение двойного суперфосфата бескамерным способом с циркуляцией маточного раствора фосфорной кислоты, насыщенной монокальцийфосфатом, основывается на его кристаллизации из пересыщенных растворов (стр. 982). Апатитовый концентрат, термическая фосфорная кислота концентрации 53—55% Р2О5 и циркулирующий маточный раствор поступают в первый реактор. Весовое соотношение между жидкими материалами и твердым (апатитом) составляет 7—8 1, а к концу процесса при образовании монокальцийфосфата отношение Ж Т равно 2,5—3,0 1. При таком отношении Ж Т масса не схватывается. Это обеспечивает разложение апатита и кристаллизацию монокальцийфосфата при 60—90° в незагустевающей пульпе с относительно большой скоростью. К концу разложения (через 1,5—2 ч), достигаемому во втором реакторе, пульпа состоит из фосфорной кислоты, насыщенной монокальцийфосфатом, кристаллов одноводного монокальцийфосфата и незначительного количества непрореагировавшего фосфата. Пульпу направляют на отстаивание. Сгущенную массу разделяют фильтрацией. Полученный твердый монокальцийфосфат — сырой двойной суперфосфат перерабатывают гранулированием в конечный продукт. Маточный раствор с фильгра вместе со сливом из сгустителя возвращают в реактор. [c.214]

При кристаллизации без затравки размер получаед4ых кристаллов увеличивается при уменьшении скорости циркуляции раствора и темпов его охлаждения. В области малых скоростей движения раствора величина d p определяется в основном его пересыщением, а при энергичном размешивании — гидравлическим фактором. [c.222]

Вследствие склонности сульфата натрия к образованию пересыщенных растворов отложение соли происходит не только в зоне подогрева и кипения раствора, но и на всех поверхностях циркуляционного контура. Поэтому наиболее, радикальным средством борьбы с зарастанием солью выпарньцс аппаратов является выпарка интенсивно циркулирующей суспензии мелких кристаллов Na2S04 в насыщенном растворе. В этом случае пересыщение раствора снимается главным образом за счет роста взвешенных в жидкости кристаллов. При содержании в суспензии 5—10% твердой фазы выпаривание в опытном аппарате при скорости циркуляции 1,8—1,9 м/сек проходило, в течение 1,5 суток без заметного снижения коэффициента теплопередачи [c.118]

Более мелкие кристаллы соли уносятся раствором из кристаллоприемника и возвращаются в сатуратор, а затем вновь подаются в кристаллоприемник. При такой циркуляции кристаллов соли через пересыщенный раствор происходит их рост. Когда скорость витания кристаллов станет допртемник сепа " больше скорости потока раствора в месте его по- ратор дачи в кристаллоприемник, произойдет осаждение кристаллов. [c.121]

VII. 114. Примеры кристаллизационных аппаратов. Охладительный кристаллизатор Кристалл . Приведенная выше классификация может быть проиллюстрирована описанием некоторых промышленных аппаратов. На рис. VII.7 показан охладительный кристаллизатор типа Осло Кристалл . Это очень хорошо известный тип кристаллизационных установок, описанный Ф. Джеремисеном и X. Сваное (Jeremiasen, Svanoe, 1932]. Согласно нашей классификации он является 1) охладительным с непосредственным теплообменом 2) непрерывного действия с перемешиванием 3) с внешним созданием пересыщения 4) с циркулирующим маточным раствором либо с циркулирующей пульпой. Это зависит от скорости циркуляции и поддерживаемого уровня кристаллов 5) со значительным классифицирующим действием, поскольку кристаллы отводятся со дна сосуда. [c.265]

Но даже если область лабильного состояния не пройдена, степень лересыщения i io-жет быть слишком высО КОЙ для требуемой скорости роста на кристаллических затравках, расположенных близко к поверхности жидкости в сосуде. При бурном персимеши-вании большое количество небольших кристаллов попадет в сильно пересыщенный раствор. Однако вредные последствия бурной циркуляции были уже указаны. [c.275]

За счет разности плотностей паро-жидкостной смеси внутри центральной трубы и суспензии снаружи трубы в корпусе и трубе поддерживается постоянная и довольно высокай скорость движения потока. Скорость циркуляции и степень пересыщения зависят от температуры питающего и маточного растворов, а также от соотношения их объемов при смешении. Образующиеся кристаллы циркулируют по контуру аппарата, пока не достигнут величины, при которой они выпадают из циркулирующего потока под действием силы тяжести. Эти кристаллы поступают в гидравлический затвор и поддерживаются во взвешенном состоянии при помощи вращающейся мешалки 5. [c.95]

Весьма важен затронутый И. Ролленом вопрос о коэффициентах теплопередачи. Хотя я не могу привести на память точные данные о коэффициентах теплопередачи между охлаждающей средой и пульпой комплексов, проблема эта была детально изучена. На фиг. 4 доклада видно, что мы пытались найти наиболее рациональную конструкцию теплообменника для нолузаводской установки, применяя различные их варианты в разных реакторах. Задача сводилась в основном к предотвращению кристаллизации и нарастания мочевины на поверхностях теплообмена, что могло вызвать, весьма быстрое снижение коэффициента теплопередачи. Чтобы предотвратить, кристаллизацию, необходимо поддерживать достаточно быстрое движение растворов в то же время разность температур должна быть сравнительно невелика. В этом отношении положение несколько облегчается тем, что после начала реакции образования комплексов раствор мочевины уже перестает быть насыщенным. Имеш-О так обстоит дело во втором реакторе, а в отдельных случаях даже в первом. Следовательно, но мере движения материалов в последовательных реакторах каскада раствор мочевины снова приближается к насыщению (но не становится пересыщенным) лишь после снижения температуры и приближения реакции к полному завершению.. Резюмируя, можно предположить, что выносные теплообменники, вероятно, потребуется сохранить лишь в первых реакторах каскада, разумеется в них придется поддерживать достаточно большую скорость циркуляции материала. Это не создает сколько-нибудь серьезных трудностей. [c.146]

Отличительная особенность этих аппаратов состоит в том, что благодаря интенсивной циркуляции горячий питающий раствор предварительно смешивается с уже охлажденным маточным раствором. В результате такого смешения температура раствора становится всего лишь на несколько градусов (или даже десятых долей градуса) выше температуры кипения при данном вакууме, и при самоиспаре-нии раствора в нем возникает сравнительно небольшое пересыщение. Кроме того, путем циркуляции в зоне кипения раствора поддерживается большое количество кристаллов. Они при своем росте быстро снимают пересыщение, снижая тем самым скорость образования новых зародышей. [c.546]