Фракционное плавление

Кристаллизация расплавов обладает рядом преимуществ по сравнению с рассмотренными выше методами разделения, например с ректификацией, экстракцией низкие расходы энергии, возможность разделения азеотропных и близкокипящих смесей, проведения процесса при низких температурах и др. Этот процесс все шире применяется в химической технологии (в производстве удобрений, щелочей и др.) в основном для отверждения и разделения расплавов на фракции и для выращивания монокристаллов. Отметим, что между процессами кристаллизации расплавов и из растворов нет принципиального термодинамического различия. Процесс разделения кристаллизацией расплавов часто называют фракционным плавлением. [c.309]

Фазовое равновесие фракционного плавления обычно характеризуется диаграммами р =f t) [см. рис. 23-1]. Очевидно, что при переходе вправо через линию АВ происходит плавление, влево-кристаллизация. [c.309]

При однократном фракционном плавлении исходную смесь вначале медленно охлаждают до полной кристаллизации. Затем образовавшуюся кристаллическую массу нагревают от температуры кристаллизации до температуры фракционирования. Полученную суспензию отфильтровывают, причем кристаллическая фаза оказывается более обогащенной высокоплавким компонентом. [c.309]

Для повышения эффективности процесса используют многократное (или многоступенчатое) фракционное плавление. Схемы многоступенчатого разделения на основе однократного фракционного плавления аналогичны схемам многоступенчатой фракционной кристаллизации (см. рис. 23-5 и 23-6). Так же аналогичен и расчет процесса фракционного плавления (см. разд. 23.4). [c.310]

Процессы фракционного плавления применяют, например, для выделения нафталина из разбавленных нафтеновых фракций, разделения изомеров ксилола, опреснения воды, концентрирования водных растворов, фракционирования жиров и т.п. Для проведения процессов фракционного плавления используют вальцовые, ленточные, барабанные и другие кристаллизаторы, а также кристаллизаторы с псевдоожиженным слоем. [c.310]

Повышению эффективности процесса очистки и разделения веществ при фракционной кристаллизации из расплава способствует его сочетание с процессом фракционного плавления. Дополнительный эффект очистки достигается за счет повышения температуры образовавшейся твердой фазы. При этом часть кристаллической фазы с повышенным содержанием примеси плавится и вытекает из кристаллического слоя или из массы образовавшихся кристаллов под действием внешних сил (тяжести, центробежной, перепада давления) (см. 17.1.1). При этом зачастую не требуется дополнительных энергетических затрат, поскольку твердую фазу для дальнейшего использования необходимо расплавить. [c.30]

Фракционная кристаллизация отличается от других массообменных процессов большим разнообразием технологических методов, из которых основными являются массовая кристаллизация с отводом тепла через охлаждаемые поверхности массовая кристаллизация при непосредственном контакте с хладагентом кристаллизация на охлаждаемых поверхностях при направленном росте кристаллов противоточная кристаллизация фракционное плавление направленная кристаллизация аддуктивная кристаллизация селективная кристаллизация кристаллизация под высоким давлением фракционная десублимация. [c.31]

Глава 7. Фракционное плавление 231 [c.4]

Однократное фракционное плавление 232 [c.4]

Последовательное фракционное плавление 239 [c.4]

Многоступенчатое фракционное плавление 259 [c.4]

Фракционное плавление с использованием растворителя 260 [c.4]

Примеры использования фракционного плавления 261 [c.4]

Рнс. 7.1. Разделение бинарной смеси с использованием однократного фракционного плавления [c.232]

ОДНОКРАТНОЕ ФРАКЦИОННОЕ ПЛАВЛЕНИЕ [c.232]

Однократное фракционное плавление используют для выделения нафталина из разбавленных нафталиновых фракций [55, 95, 96, 293], разделения изомеров ксилола [294, 295], опреснения воды [295, 296], концентрирования водных растворов [297], фракционирования жиров [1] и очистки других веществ [1, 195, 298— 300]. [c.232]

Процесс однократного фракционного плавления может быть осуществлен как в периодическом, так и в непрерывном режимах. [c.233]

Аппаратурное оформление непрерывного процесса однократного фракционного плавления существенно зависит от концентрации высокоплавкого компонента в исходной смеси и от температуры ее кристаллизации. Для кристаллизации исходных смесей с высоким содержанием высокоплавкого компонента (при относительно высоких температурах кристаллизации) чаще всего используют барабанные [1, 95, 96, 302 или ленточные 293] кристаллизаторы. Отвержденная кристаллическая масса в виде чешуек или пластинок толщиной 0,5—2 мм подается в плавитель, где она при перемешивании нагревается до заданной температуры, частично расплавляясь. [c.234]

При исследовании процесса разделения смеси нафталин — дифенил путем однократного фракционного плавления (с отделением маточника с помощью поршневого пресса) установлено [304, 305], что наибольшее влияние на состав и выход продуктов оказывает температура нагрева tн на стадии прессования. При температуре / ниже температуры солидуса /с (равной в данном случае температуре эвтектики е) жидкие фракции не выделяются (рис. 7,3, а), и концентрация высокоплавкого компонента в кристаллической фазе, естественно, равна исходной концентрации Ср (рис. 7.3, б). При tн>tE начинается выделение маточника и относительный выход кристаллического продукта К/Р постепенно падает. При этом концентрация кристаллического продукта С п постепенно возрастает от Ср до значений, близких к 100%. Характерно, что при увеличении температуры концентрации образующихся маточников С возрастают и (практически независимо от режимов разделения) располагаются на одной кривой, близкой к ЛИНИН ликвидуса (рис. 7.3, в). С повышением концентрации исходной смеси Ср выход очищенного продукта и его концентрация возрастают. [c.237]

На эффективность однократного фракционного плавления существенно влияет продолжительность выдержки смеси Тв при [c.237]

Установлено [304, 305], что на эффективность однократного фракционного плавления существенно влияет также скорость охлаждения расплава на стадии кристаллизации. При понижении ее эффективность разделения возрастает вследствие образования крупных кристаллов, облегчающих отделение жидкой фазы на последующей стадии плавления. [c.238]

Последовательное фракционное плавление используют в ряде химических производств, в частности для выделения нафталина пз его фракций [299—301], очистки бензола (299—301, 306—308], отделения нефтяных масел от парафина [134, 184], фракционирования жиров, а также для очистки ряда других органических веществ [1, 195, 300, 309—313]. [c.239]

Теоретически при последовательном фракционном плавлении можно получить в конце процесса чистый высокоплавкий компонент, но с очень малым выходом, так как по мере удаления жидкой фазы масса оставшихся кристаллов постепенно уменьшается. На практике обычно процесс прекращают после некоторого обогащения кристаллической фазы высокоплавким компонентом. [c.240]

Соотношение между количествами образующихся фаз и их составами при последовательном фракционном плавлении можно выразить с помощью дифференциального уравнения материального баланса [292] [c.240]

Рис. 7.6. Зависимость относительных концентраций маточника (а) и кристаллической фазы (б) от величин M/F и KIF в процессе последовательного фракционного плавления

Совместным решением уравнений (2.44) и (7.4) легко получить также зависимость, описывающую изменение концентрации жидкой фазы, образующейся в процессе последовательного фракционного плавления [c.241]

Для анализа эффективности разделения методами фракционного плавления удобно использовать (как и при фракционной кристаллизации) энтропийный критерий разделения, рассчитанный по выражению (2.27). [c.242]

Для проведения процесса последовательного фракционного плавления применяют аппараты разнообразной конструкции, в зависимости от теплофизических свойств разделяемых смесей и масштабов производства. [c.242]

Рис. 7.8. Схемы процесса последовательного фракционного плавления а —в одном аппарате без рециркуляции б —в одном аппарате с рециркуляцией в — в трех аппарата.ч с рециркуляцией

Рис. 7.9. Схема установки для разделения смесей методом последовательного фракционного плавления в аппарате с внутренними охлаждающими элементами

Для проведения последовательного фракционного плавления довольно широко используют аппараты с вертикальными трубчатыми элементами. При этом процесс разделения чаще осуществляют в трубном пространстве аппарата. Рабочий цикл процесса начинается с загрузки несколько перегретой смеси в трубы аппарата. При охлаждении смеси в межтрубное пространство подают охлаждающий агент и на внутренних стенках труб образуется кристаллическая фаза. После охлаждения проводят постепенный нагрев, образующиеся жидкие фракции вытекают из трубок и отводятся из аппарата через нижний спускной штуцер. [c.244]

При первоначальной кристаллизации в присутствии большого количества масла иглообразующие соединения находились в растворе. В процессе переплавки присутствует небольшое количество масла, так что иглы отделяются и влияют своей формой на структуру основной массы обычного пластинчатого парафина. Это ценно для процесса, так как игольчатая кристаллическая масса хорошо поддается фракционному плавлению или потению . [c.519]

Фракционное плавление — один из эффективных процессов, довольно часто используемый в последние годы в промышленности и лабораторной практике для разделеппя смесей на фракции и глубокой очистки веществ от примесей. Известно несколько [c.231]

Для разделения низкоконцентрированных смесей, а также смесей с низкими температурами кристаллизации используют комбинированный процесс разделения (сочетание фракционного плавления с массовой фракционной кристаллизацией). При этом исходную смесь Р в расплавленном виде первоначально направляют на стадию фракционной кристаллизации (см. рис. 7.1, б), осуществляемую в емкостных или скребковых кристаллизато- [c.236]

Рис. 7.3. Зависимость выхода кристаллической фазы (а), концентраций кристаллической (б) и жидкой (в) фаз от температуры нагрева ири однократном фракционном плавленни (нафталин — дифенил, Хв= 1 ч)

На основании опытных данных [304, 305] были рассчитаны значения коэффициента эффективности процесса при одно-кратнохм фракционном плавлении с прессованием они изменялись в интервале от 0,2 до 0,98. Прн этом с повышением температуры /н и концентрации f значение Е возрастало. [c.239]

При последовательном фракционном плавлении исходную смесь f, как и при однократном процессе, первоначально медленно охлаждают до ее полной кристаллизации (рис. 7.5, а), а затем медленно нагревают. Часть кристаллической фазы (преимуще-етвенно низкоплавкого компонента) плавится и отделяется от оставшихся кристаллов. Прн этом, естественно, постепенно увеличивается копцентрация высокоплавкого компонента как в кристаллической, так и в жидой фазе. В ходе равновесного про- [c.239]

В ряде случаев исходную смесь первоначально подвергают лишь частичной кристаллизации (рис. 7.5, б) путем охлаждения до некоторой температуры tк, лежащей между точками ливдиду-са и солидуса. В результате образуются твердая фаза состава Ск1 и жидкая состава Смь После слива оставшегося маточника процесс разделения протекает так же, как в предыдущем варианте. Фракционное плавление с частичным отверждением исходной смеси позволяет несколько сократить общую продолжительность процесса разделения, но при этом выход очищенного продукта снижается по сравнению с фракционным плавлением прн полном отверждении исходной смеси. [c.240]

Рнс. 7.7. Зависимость концентраций маточника и кристаллической фа,зы от доли выплавившейся жилткой фазы при последовательном фракционном плавлении (С = 0,5) [c.242]

В реальных условиях при последовательном фракционном плавлении, как и при однократном процессе, фазохпое равновесие не достигается. Образующаяся жидкая фаза частично задерживается в оставшемся кристаллическом слое, поэтому эффективность разделения реального процесса ни ке теоретической. В связи с этим в уравнения (7.4) — (7.5) вместо равновесных коэффициентов а и к следует подставлять их реальные значения. [c.242]

Для осуществления последовательного фракционного плавления фирмой Проабд предложен [195] вертикальный трубчатый аппарат, в котором разделение проводят в межтрубном пространстве. Для облегчения стекания образующихся л ндких фракций аппарат по высоте секционирован горизонтальными перегородками. По оси аппарата расположена труба для сбора и отвода выделяющихся жидких фракций. [c.244]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология