Введение к работе
Актуальность работы. Контактная кристаллизация является одним из эффективных методов фракционной кристаллизации. Она позволяет существенно интенсифицировать процесс разделения. Данный процесс довольно часто используется при разделении смесей на фракции, обогащенные теми или иными компонентами, для выделения веществ из растворов, концентрирования разбавленных растворов, опреснения воды, а также для очистки веществ от примесей. Известно несколько вариантов проведения контактной кристаллизации, в которых пересыщение в исходном растворе достигается различными способами. Так, пересыщение раствора может быть достигнуто путем его контакта с охлажденным газом или же путем его смешения с холодной жидкостью, не растворяющейся в исходном растворе. Иногда контактную кристаллизацию проводят путем смешения раствора со сжиженным газом, который при контакте с раствором нагревается и переходит в газообразное состояние. Пересыщение раствора может также быть достигнуто путем частичного испарения растворителя при барботировании нагретого газа через раствор. Недостатком существующих способов контактной кристаллизации является возможность частичного загрязнения хладоагентом продуктов разделения. Это особенно проявляется при использовании жидких хладоагентов. Для исключения загрязнения продуктов разделения хладоагентами возможно применение процесса контактной кристаллизации веществ из их растворов при их смешении с охлажденным жидким и отвержденным чистым растворителем, а также процесса контактной кристаллизации с использованием в качестве хладоагента охлажденных разбавленных растворов выделяемых веществ.
Целью работы является разработка и исследование процесса контактной кристаллизации веществ из растворов с использованием в качестве хладоагентов чистых охлажденных и отвержденных растворителей, а также охлажденных разбавленных растворов выделяемых веществ. Выбранные цели потребовали решения следующих задач:
Выявление возможных вариантов проведения рассматриваемого процесса разделения.
Разработка математических моделей для основных вариантов осуществления процесса контактной кристаллизации с использованием в качестве хладоагента охлажденных растворителей.
Анализ влияния различных технологических параметров на ход процесса разделения.
Оценка области возможного применения рассматриваемых вариантов контактной кристаллизации.
Проведение экспериментов и сравнение их результатов с расчетными данными.
Научная новизна
1. Разработаны математические модели для процесса контактной
кристаллизации с использованием охлажденных и отвержденных чистых
растворителей, а также охлажденных разбавленных растворов.
2. Получены зависимости для расчета относительных расходов
хладоагента для достижения насыщенного состояния, выхода
кристаллической фазы и маточника, а также для оценки коэффициентов
извлечения целевых компонентов с кристаллической фазой.
Выявлено влияние различных технологических параметров на ход процессов разделения и их эффективность.
Показаны области возможного использования рассматриваемых вариантов контактной кристаллизации.
Практическая ценность. Предложенные теоретические зависимости могут быть непосредственно применены для расчетов рассматриваемых процессов контактной кристаллизации и установления их оптимальных технологических параметров. Даны рекомендации по возможному использованию рассматриваемых процессов контактной кристаллизации для разделения смесей с различными физико-химическими свойствами.
Апробация работы и публикации. Материалы диссертации представлены в 10 работах, в том числе в 1 статье, опубликованной в журнале, рекомендованном ВАК, а также в материалах 9 научно-технических конференций.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, списка литературы и семи приложений. Работа изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 43 рисунка, 2 таблицы. Библиография включает 122 наименования.
