Методы получения особо чистых неорганических веществ - Степин Б.Д.
Скачать (прямая ссылка):
примесей:
Насадка............Кольца Фенске
Размер элемента насадки, мм . . 5 X 0,8 Свободный объем, м3/м3 .... 0,710 Удельная поверхность, м2/м3 . . 1720 Вес единицы объема, кгс/м3 . . 820 Предельная пропускная способность, О ', кг/(м3 -ч)..... 4150*
ВЭТС, см:
вШСЬ,—РС13........ 8,5
81НС13-82С!2....... 15,1
С6Н6-СС14......... 4,4
ВЕП, см:
5ШС!3-РС1з.......... 4,7
51НС13—82С12......... 4,5
С6Нб-СС14......... 4,2
Все сказанное до сих пор о принципе расчета ректификационных колонн при организации процесса глубокой очистки веществ относилось к случаю проведения этого процесса в условиях высокой стерильности.
Влияние внешних загрязнений, т. е. попадание удаляемых в процессе очистки микропримесей из материала аппаратуры, непроточных полостей, значительно искажает процесс глубокой очистки.
В связи с этим нерационально создание громоздких колонн, применение нестерильного материала для изготовления деталей и особенно насадки. Все эти моменты должны учитываться в должной мере при организации ректификационного процесса глубокой очистки веществ от неорганических примесей.
В настоящее время для этих целей применяются колонны различных конструкций: насадочные (с разными режимами
* При относительной нагрузке О/С=0,6 наблюдается переход из одного гидродинамического режима в другой, сопровождающийся максимальным возрастанием ВЕП.
17 Зак. П4
257
массообмена, в том числе и эмульгационные), различные тарельчатые, многотрубные и т. п. Однако вопрос о том, какой конструкции должно быть отдано предпочтение, — до сих пор является дискуссионным.
Трудно согласиться со сторонниками использования в качестве насадки различных металлических, фарфоровых и иных нестерильных материалов при организации процесса глубокой очистки веществ от неорганических примесей.
Строгий расчет процесса глубокой очистки веществ с учетом внешних загрязнений до сих пор не может быть произведен.
Использование формулы
1 с0 - Ь/а " сп- Ь/а
(VI. 58)
либо
1п-
а + Ь а + Ь
(VI. 59)
(где Ь — коэффициент интенсивности загрязнения; а — коэффициент интенсивности очистки; «—растворимость), приведенных в главе, представится возможным в том случае, если величины коэффициента интенсивности загрязнений для наиболее распространенных случаев будут определены и затабулированы.
Нерациональность изготовления колонн больших размеров заставляет обратиться к исследованию вопроса о применении селективных ректификационных процессов, таких как азеотропная, экстрактивная, сорбционная ректификация.
Общие принципы использования процессов экстрактивной и азеотропной ректификации в обычной химической технологии изложены в монографии В. Б. Когана и в ряде других работ [94].
Нами рассматриваются лишь некоторые особенности этого процесса в применении к глубокой очистке веществ.
Применение и расчет
процесса глубокой очистки веществ
экстрактивной ректификацией
Основное уравнение экстрактивной ректификации [94], записанное для средних концентраций, не может быть непосредственно использовано в области, примыкающей к предельному разбавлению, так как при этом требуется учет изменения давления пара при новых равновесных температурах и коэффициентов активности компонентов бинарных смесей в присутствии третьего компонента. Постоянство значений \ц у неэлектролитов в
258
области Генри позволяет произвести интегрирование функции Ф, пропорциональной неидеальной доле изобарно-изотермиче-ского потенциала, не во всем концентрационном интервале, а только в этой «узкой» области.
При этом после ряда преобразований для изотермических условий можно получить простой вывод об обратно пропорциональной зависимости предельных значений относительной летучести и коэффициента активности микрокомпонента для бинарной и тройной систем:
(а)о Ыо
(а)о (\2Р)о
(VI. 60)
где (а)о и (уг)о — предельные значения соответствующих величин для бинарной системы; (ар)0 и (у2р)0 — предельные значения тех же величин в присутствии добавки третьего компонента.
Это выражение может быть переписано как (а)о(у2)о = сопз!
Для изобарического процесса последние выражения трансформируются
(а)оЫо ,1 (у1-61)
Р1/Р2
где произведение (а)о(у2)о и отношение давления пара чистых компонентов при равновесной температуре как к бинарной, так и к тройной системе.
Таким образом, принцип подбора разделяющего агента остается прежним: уменьшение коэффициента активности микрокомпонента от добавки третьего компонента ведет к пропорциональному возрастанию относительной летучести.
На это обстоятельство было указано еще А. М. Розеном [95], как на приближенное равенство для любых концентраций компонентов
/ = ^ЙВ. « У^/у'" (VI. 62)
где / — коэффициент раздвижки; /, & — номер компонента; т, п — число компонентов.
Для предельных концентраций приближенное соотношение становится строгим. Этот достаточно простой вывод подтверждает требование о необходимости большего сродства (вплоть до химического взаимодействия) эффективного разделяющего агента к микропримеси по сравнению с очищаемым веществом. Влияние концентрации разделяющего агента представлено здесь в неявном виде.
