Кристаллизация из растворов в химической промышленности - Лебедев И.В.
Скачать (прямая ссылка):
В зависимости от последующего применения кристаллических продуктов к ним предъявляются различные требования. Так, при производстве минеральных удобрений важна не столько химическая чистота получаемых веществ, сколько выделение крупнокристаллического и однородного по размеру зерен продукта. Такой продукт более удобен для внесения в почву, меньше слеживается при хранении на складах; его транспортирование и перегрузка связаны с минимальными потерями. При получении взрывчатых веществ и пиротехнических составов, наоборот, требуется мелкокристаллический продукт. В производстве химических реактивов, в химико-фармацевтической и кинофотопромышленности, в гальванотехнике, а также в некоторых других отраслях промышленности необходимо получение веществ высокой чистоты.
В промышленности используются кристаллизаторы, различающиеся как по методу создания пересыщения, так и по способу работы. Если вопрос о качестве продукта в каждом конкретном случае может быть решен однозначно, то выбор конструкции аппарата, предназначенного для получения такого продукта, представляет собой более сложную задачу.
Конструкции кристаллизаторов разрабатываются на основе немногих крайне упрощенных соотношений, 7
базирующихся главным образом на тепловых и материальных балансах. Выбор кристаллизационного оборудования и его проектирование проводятся обычно исходя из аналогии с аппаратами, уже применяемыми для переработки данных или подобных им производственных растворов, и часто обусловливаются исторически сложившимися традициями. При этом не учитываются специфические особенности кристаллизуемой соли: склонность
к образованию инкрустаций на теплопередающих поверхностях, влияние скорости кристаллизации и интенсивности движения раствора на степень его пересыщения и размер получаемых кристаллов и т. д.
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].
Методы промышленной кристаллизации и конструкции аппаратов освещены в технической литературе недостаточно полно. До самого последнего времени эти вопросы рассматривались лишь в отдельных главах некоторых руководств по химической технологии [5—11] и обзорах работ по кристаллизации, публикуемых в периодических, главным образом зарубежных, изданиях.
В 1956 г. в Варшаве была издана монография С. Ле-щинского «Кристаллизация в химической промышленности» [12], содержащая описание конструкций различных кристаллизаторов. Однако в нее не были включены методики их расчета и слишком мало внимания уделялось теории процесса кристаллизации, что затрудняло анализ работы оборудования и выбор ее оптимального режима.
8 Примерно в таком же плане написана книга А. В. Вам-
форта «Промышленная кристаллизация» [13], вышедшая в Лондоне в конце 1965 г. Следует отметить, что от монографии [12] она выгодно отличается широтой охвата различных видов кристаллизационного оборудования и включает описание практически всех типов аппаратов, используемых в мировой практике. Большое внимание в этой книге уделяется также особенностям работы вспомогательного оборудования. Однако в ней совершенно не рассматривается теория процесса кристаллизации и методика расчета аппаратов [14].
За последнее время изданы монографии А. Ван-Гука [15] и Дж. В. Маллина [16, 17], посвященные вопросам массовой кристаллизации. Первая включает довольно детальный разбор теории процесса кристаллизации в свете новейших исследований, в книге Дж. В. Маллина основное внимание уделено рассмотрению общих вопросов теории кристаллизации (с большим уклоном в сторону кристаллизации из расплавов) и некоторых разделов физической химии. Конструкции кристаллизаторов, представленные в ней выборочно, рассмотрены очень поверхностно и конспективно.
Таким образом, в настоящее время отсутствует обобщающая монография, в которой конструкции кристаллизаторов и особенности их работы были бы рассмотрены в соответствии с теорией процесса кристаллизации и качеством получаемого продукта (крупность кристаллов, их чистота).
При написании данной книги мы сделали попытку восполнить хотя бы в небольшой степени этот пробел, рассмотрев в ней круг вопросов, относящихся только к кристаллизации солей из растворов.
Книга состоит из двух частей. В первой части на базе многочисленных исследований различных авторов, а также собственных оригинальных работ изложены теоретические основы главным образом процесса массовой кристаллизации из водных растворов. Кроме того, сделана попытка дать общую классификацию многочисленных минеральных солей, получаемых в химической технологии, с точки зрения ожидаемого размера
