Низкая степень - пересыщение
Cтраница 1
Низкая степень пересыщения достигается прежде всего непрерывным ведением процесса. Для этого реагенты непрерывно подаются в систему и энергично перемешиваемая реакционная масса медленно перетекает через серию экстракторов ( 4 - 8 шт. Чем больше относительный реакционный объем раствора ( или чем больше продолжительность взаимодействия реагентов), тем крупнее и однороднее получаются кристаллы. Опытом установлена продолжительность пребывания пульпы в реакторах для различных типов фосфатного сырья 4 - 7 ч 31 8Б - 87 132 - 150 Необходимая длительность процесса обеспечивается выбором соответствующего объема реакционной аппаратуры. [1]
При низких степенях пересыщения раствора рост кристаллов преобладает над их образованием, и в результате получают крупные кристаллы. Это наблюдается на II ступени процесса получения тг-ксилола ( перекристаллизации осадка и-кристалла с высокой его концентрацией - 80 - 90 %) при температурах значительно более высоких, чем эвтектическая. [2]
При низких степенях пересыщения раствора рост кристаллов преобладает над их образованием, и в результате получают крупные кристаллы. Это наблюдается на II ступени процесса получения га-ксилола ( перекристаллизации осадка га-кристалла с высокой его концентрацией - 80 - 90 %) при температурах значительно более высоких, чем эвтектическая. [3]
 |
Общая классификация снежных кристаллов по Накайя Главная группа Подгруппа Типы. [4] |
Такая форма развивается при низкой степени пересыщения и когда температура ниже той, при которой образуются дендриты. [5]
Кривые / и 2 здесь изображают скорость образования зародышей двух различных веществ, прямая 3 - скорость роста кристаллов. При низкой степени пересыщения зародыши образуются весьма медленно, кристаллы растут быстрее. [6]
После образования винтовой дислокации грань кристалла может расти безостановочно вверх по спиральной лестнице. Подобный рост кристаллов может продолжаться беспрерывно при очень низкой степени пересыщения, гораздо ниже той, которая требует для самопроизвольной кристаллизации с помощью двухмерных зародышей. [7]
 |
Зонная очистка. [8] |
В кристаллизаторах непрерывного действия, где условия течения процесса постоянны в любой точке аппарата, скорости роста и образования кристаллов в этой точке также будут постоянны и будут соответствовать определенному значению абсциссы на рис. IX-16. Если необходимо получить большие кристаллы, следует использовать низкие степени пересыщения, иначе будет образовываться слишком много зародышей. Этот путь приводит к малым скоростям осаждения, при которых большие кристаллы могут быть получены только за счет низкой объемной производительности кристаллизатора. [9]
Очевидно, что образование центров кристаллизации завершается в течение небольшой доли от всего периода осаждения. По данным о скорости генерирования сульфата было вычислено, что произведение концентраций ионов сульфата и бария в 0 01 М растворе ионов бария превышает произведение растворимости только в течение первых 1 - 2 с. Более того, в случае 0 01 М раствора ионов бария сульфаминовая кислота реактивной квалификации содержит сульфата в несколько тысяч раз больше, чем необходимо для достижения насыщения. Поэтому Фишер пришел к выводу, что образование центров кристаллизации часто происходит при прямом смешивании реагентов, но при низкой степени пересыщения. Вместе с тем, Хаберман и Гордон [7] указывают, что при использовании сульфа-миновой кислоты для достижения предельной степени пересыщения ( см. разд. При ОИГР гидратированных оксидов металлов путем повышения рН произведение растворимости при прямом смешивании реагентов никогда не превышается. [10]
В промышленных кристаллизаторах непрерывного действия образование и рост кристаллов происходят одновременно. Относительные скорости образования и роста определяют распределение получаемых кристаллов по размерам. Данные об этих скоростях, пригодные для проектных расчетов, практически отсутствуют. Однако детальное рассмотрение процесса позволяет сделать некоторые выводы, подтвержденные опытом эксплуатации промышленных кристаллизаторов. При низких степенях пересыщения растворов рост кристаллов преобладает над их образованием и поэтому получаются крупные кристаллы. При высоких степенях пересыщения существует обратная зависимость и получаются мелкие кристаллы. Как правило, для получения крупных кристаллов требуется низкая степень пересыщения, так как в противном случае независимо от типа применяемого оборудования и режима работы образуется слишком большое число ядер кристаллизации. Это неизбежно ведет к снижению производительности кристаллизаторов и необходимости в крупногабаритном оборудовании. Следовательно, задача сводится к достижению максимальной производительности кристаллизаторов, совместимой с низкой скоростью образования ядер кристаллизации. Тип применяемого кристаллизационного оборудования, скорость перемешивания, температурный градиент, вязкость жидкой фазы и другие факторы определяют в весьма сложной форме степень пересыщения, которая допустима при необходимости получения крупных кристаллов. Однако оптимальный режим, требуемый для получения кристаллов заданных размеров, может быть выбран только на основе производственного опыта. [11]
Морфология образующихся частиц зависит от целого ряда факторов, но наиболее важным является соотношение скоростей их зарождения и роста, которые в свою очередь в значительной степени зависят от пересыщения системы. Окончательный размер частиц определяется числом центров кристаллизации и скоростью осаждения вещества. Умеренно растворимые вещества, например карбонаты, обычно осаждаются в виде очень мелких частиц. При высоких степенях пересыщения первичный критический центр кристаллизации может быть меньше размера элементарной ячейки решетки и начинает расти, не имея упорядоченной кристаллической структуры. При низких степенях пересыщения образуется хорошо сформированный кристаллический осадок, причем форма частиц зависит от структуры кристалла и от процессов, преобладающих на поверхности раздела фаз в ходе роста. На морфологию осадка сильно влияет скорость роста кристаллов. При низких скоростях образуются компактные кристаллы, форма которых соответствует кристаллической структуре. Ионы в растворе вблизи поверхности раздела кристалл - жидкость играют важную роль в модификации формы кристалла. При высоких степенях пересыщения нередко образуются объемистые осадки с дендритными частицами. При еще больших уровнях пересыщения получаются очень мелкие частицы, способные к агломерации или образованию золей. [12]
В последние годы исследования, связанные с усовершенствованием процессов химической технологии, выдвигают на первый план проектирование кристаллизаторов непрерывного действия и обеспечение их надежной и стабильной работы. Автоматическое регулирование кристаллизаторов непрерывного действия позволяет значительно уменьшить влияние внешних возмущающих факторов. Конструкция кристаллизаторов MSMPR аналогична конструкциям емкостных реакторов непрерывного действия с перемешиванием. Высокая интенсивность перемешивания в этих аппаратах необходима для гомогенизации суспензии. В лабораторных условиях аппараты этого типа используются для исследования кинетики заро-дышеобразования и роста кристаллов. При этом обеспечиваются низкие степени пересыщения и уменьшается возможность образования новых центров кристаллизации. Разновидностями конструкции MSCPR являются вакуумные кристаллизаторы с естественной циркуляцией DTB и принудительной FC. В этих конструкциях пересыщение создается в зоне, свободной от твердой фазы, а снимается в псевдоожиженном слое кристаллов преимущественно на рост кристаллов. В кристаллизаторе модели Кристалл предусмотрена классификация кристаллов. В кристаллизаторах DTB и FC тоже есть классификатор, однако гидравлическая классификация в этих устройствах базируется на способе, основанном на использовании разности плотностей кристаллов и раствора, поэтому они не применяются в случаях малой разности плотностей или небольших размеров кристаллов. Если в многоступенчатых последовательно расположенных кристаллизаторах MSMPR число ступеней неограниченно возрастает, то можно считать, что в этом случае есть возможность получать кристаллы, сравнительно однородные по размеру. Однако в промышленных процессах такие установки практически не могут быть реализованы и для получения эффекта многоступенчатости при сравнительно небольшом количестве аппаратов часть раствора направляют на рециркуляцию. [13]
В промышленных кристаллизаторах непрерывного действия образование и рост кристаллов происходят одновременно. Относительные скорости образования и роста определяют распределение получаемых кристаллов по размерам. Данные об этих скоростях, пригодные для проектных расчетов, практически отсутствуют. Однако детальное рассмотрение процесса позволяет сделать некоторые выводы, подтвержденные опытом эксплуатации промышленных кристаллизаторов. При низких степенях пересыщения растворов рост кристаллов преобладает над их образованием и поэтому получаются крупные кристаллы. При высоких степенях пересыщения существует обратная зависимость и получаются мелкие кристаллы. Как правило, для получения крупных кристаллов требуется низкая степень пересыщения, так как в противном случае независимо от типа применяемого оборудования и режима работы образуется слишком большое число ядер кристаллизации. Это неизбежно ведет к снижению производительности кристаллизаторов и необходимости в крупногабаритном оборудовании. Следовательно, задача сводится к достижению максимальной производительности кристаллизаторов, совместимой с низкой скоростью образования ядер кристаллизации. Тип применяемого кристаллизационного оборудования, скорость перемешивания, температурный градиент, вязкость жидкой фазы и другие факторы определяют в весьма сложной форме степень пересыщения, которая допустима при необходимости получения крупных кристаллов. Однако оптимальный режим, требуемый для получения кристаллов заданных размеров, может быть выбран только на основе производственного опыта. [14]
Основным аппаратом в секции 300 является кристаллизатор, где происходит вымораживание и кристаллизация параксилола. Принципиальное устройство одного из кристаллизаторов приведено на рис. 4.6. Кристаллизатор представляет собой цилиндрический аппарат объемом 38 4 м3, высотой 4 1 м, диаметром 3 м, выполненный из нержавеющей и хромоникелевой сталей. В нижней части он имеет коническое днище, оборудованное тремя выходными патрубками, через которые осуществляется циркуляция суспензии кристаллов внутри конической части и, для равномерного распределения температуры, - с низу в верх конуса. Снаружи кристаллизатор имеет рубашку из нержавеющей стали, куда из уравнительного бачка подается жидкий этилен, который обеспечивает охлаждение продукта внутри кристаллизатора. Образовавшиеся в рубашке в результате реакции испарения этилена пары создают охлаждение и отводятся в верхнюю часть уравнительного бачка, а оттуда - в систему компримирования. Внутри кристаллизатора имеется устройство, приводимое в движение с помощью вала электромотора, вращающегося со скоростью 9 об. / мин, установленного на верхней части кристаллизатора. Устройство имеет на своей внешней части мягкие скребки, с помощью которых со стенок внутренней части удаляю. Это позволяет, во-первых, выравнивать температуру продукта по всему объему кристаллизатора и, во-вторых, не дает возможности выпадать ему в осадок в конусной части и нарушать процесс. Параксилол кристаллизуется в виде гек-согональных призм. При получении из раствора кристаллов следует различать две стадии: образование и рост кристаллов. Образование кристаллов и их последующий рост имеют общую движущую силу - пересыщение раствора, которое достигается охлаждением его до температуры ниже температуры начала кристаллизации. В промышленных кристаллизаторах непрерывного действия кристаллы образуются и растут одновременно. Относительные скорости образования и роста кристаллов определяют по распределению получаемых кристаллов по размерам. Изучение работы промышленных кристаллизаторов позволяет сделать некоторые выводы. При низких степенях пересыщения раствора рост кристаллов преобладает над их образованием и в результате этого получаются крупные кристаллы. [15]
Страницы: 1