logo
КАСАТКИН

Способы кристаллизации

Известны следующие способы кристаллизации: кристаллизация с уда­лением части растворителя, кристаллизация с охлаждением или нагрева­нием раствора, комбинированные способы.

Кристаллизация с удалением части растворителя. Частичное удаление растворителя производят или его испарением, или вымораживанием. Наибольшее распространение получило испарение. Растворитель испаряют в выпарных аппаратах (см. главу IX), подводя к нему тепло извне, через стенку. После достижения нужной степени пересыщения, как правило, в тех же аппаратах осуществляют и кристаллизацию. Этот способ кристал­лизации называют изотермическим.

Общий недостаток процесса кристаллизации при выпаривании — это отложение кристаллов (инкрустация) на теплопередающих поверхностях; одновременно концентрируются примеси, имевшиеся в исходном растворе. Для уменьшения количества твердых отложений повышают скорость циркуляции раствора и вводят в аппарат вещества, препятствующие образованию накипи.

Отделение от маточного раствора и промывку кристаллов производят вне аппарата — на фильтрах или центрифугах. Маточные растворы и промывные воды, если они не содержат большого количества нежелатель­ных примесей, возвращают для дальнейшего концентрирования.

Кристаллизация с изменением температуры раствора. Тайой способ называют изогидрическим, так как он осуществляется при постоянном содержании в растворе растворителя. Незначительные потери растворителя за счет его испарения в окружающую среду в открытых кристаллизаторах (см. ниже) в этом случае можно не учитывать. В хими­ческой промышленности наибольшее распространение имеет кристалли­зация солей с положительной растворимостью. Пересыщение растворов таких солей достигается охлаждением раствора. Процесс ведут как в аппа­ратах периодического, так и непрерывного действия, одиночных или многокорпусных, располагаемых ступенчато (каскадом). В качестве охла­ждающей среды применяют главным образом воду. При охлаждении воз­духом процесс протекает гораздо медленнее, но кристаллы получаются более крупными и однородными. Реже в качестве охлаждающей среды используют холодильные рассолы. Для кристаллизации солей с отрица­тельной растворимостью применяют нагревание.

Комбинированные способы. К ним относятся: вакуум-кристаллизация, кристаллизация с испарением части растворителя в токе носителя и дроб­ная кристаллизация.

Вакуум-кристаллизация. При вакуум-кристаллизации испарение рас­творителя происходит не путем подвода тепла через стенку, а за счет отдачи раствором своего физического тепла, которое расходуется на испа­

* Изоморфные вещества — это вещества, образующие с другими веществами кри­сталлы одинаковой формы.

638

Га. XVI. Кристаллизация

рение части растворителя (приблизительно 10 вес, %). Пары откачи­ваются вакуум-насосом. Температура поступающего горячего насыщенного раствора снижается до температуры кипения раствора, соответствующей давлению в аппарате. Процесс протекает адиабатически. Пересы­щение раствора достигается в основном его охлаждением, так как концен­трация при этом изменяется незначительно. Растворитель может испа­ряться не только за счет физического тепла раствора, но и за счет выде­ляющейся теплоты кристаллизации. Испарение с одновременным охла­ждением раствора и кристаллизацией происходит во всем объеме раствора. Это значительно уменьшает отложение кристаллов на стенках аппарата, сокращая непроизводительные затраты времени на его очистку.

Кристаллизация с испарением части растворителя в токе носителя (воздуха). При этом способе часть растворителя испаряется в движущийся непосредственно над раствором воздух. Одновременно раствор охлаж­дается.

Дробная, или фракционированная, кристаллизация. При наличии в растворе одновременно нескольких подлежащих извлечению веществ его подвергают дробной, или фракционированной, кристаллизации, создавая условия для последовательного осаждения этих веществ путем изменения температуры и концентрации раствора.

  1. Yandex.RTB R-A-252273-3
    Yandex.RTB R-A-252273-4