Презентация на тему "Кристаллизация"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Кристаллизация

  Платон

• 
  Слайд 2
  

  процесс фазового перехода вещества из жидкого состояния в твёрдое кристаллическое с образованием кристаллов.

• 
  Слайд 3
  

   Этот метод очистки можно использовать только при значительной концентрации загрязнений в ПСВ и способности их обра­зовывать кристаллы. Обычно предварительный процесс – выпаривание сточ­ной воды, чтобы создать повышенную концен­трацию загрязнений, при кото­рой возможна их кристаллизация. Для ускоре­ния процесса кристаллизации загрязнений сточная вода охлаждается и пере­мешивается. Выпаривание и кристаллизация сточной воды осуществляются обычно в естественных пру­дах и водоёмах. Этот способ очистки ПСВ неэкономичен, поэтому широкого применения не полу­чил.  СПВ- Производственные сточные воды 

• 
  Слайд 4
  

  Методы кристаллизации применяют следующие методы кристаллизации: 1) изогидрическая кристаллизация, т.е. кристаллизация охлаждением горячих насыщенных растворов (без потери растворителя); 2) изотермическая кристаллизация, осуществляется удалением части растворителя путем выпаривания; 3) вакуум-кристаллизация при которой горячий насыщенный раствор, попадая в область пониженного давления, охлаждается до температуры насыщения, соответствующей этому давлению, за счет самоиспарения части растворителя; 4) кристаллизация высоливанием, осуществляется добавлением к раствору вещества, понижающего растворимость выделяемой соли; 5) кристаллизация вымораживанием (применяется преимущественно для выделения отдельных компонентов из естественных рассолов ); 6) кристаллизация в результате химической реакции (этим путем, например, в коксо- химическом производстве в больших масштабах получают кристаллический сульфат аммония при кристаллизации растворов серной кислоты аммиаком, содержащимся в коксовом газе); 7) сублимация кристаллизация из пересыщенной паровой фазы, в процессе которой продукт переходит в твердое состояние из парообразного, минуя жидкую фазу и некоторые другие виды кристаллизации, имеющие узкую область применения.

• 
  Слайд 5
  

  Перевод исходного раствора, характеризуемого в пересыщенное состояние можно осуществить и за счет частичного удаления растворителя при выпаривании раствора. Такой метод получил название изотермической кристаллизации, так как выпаривание насыщенного раствора происходит при постоянной температуре его кипения. 1) Изогидрическая кристаллизация

• 
  Слайд 6
  

  Кинетика процесса изотермической кристаллизации, начинающейся после достижения равновесного состава жидкой и твердой фаз, определяется, таким образом, соотношением скоростей диффузии припоя в основной металл и основного металла в зону сплавления. При определенном пересыщении жидкости происходит выделение из нее твердого раствора. Диффузия припоя в твердую фазу снова вызывает пересыщение и последующее выделение из жидкости твердого раствора до тех пор, пока в зоне сплавления не останется жидкой фазы и не произойдет полная изотермическая кристаллизация. В результате в момент завершения кристаллизации состав центральной части зоны сплавления соответствует солидусу  состояния. Первоначально выделявшийся при кристаллизации на подложку твердый раствор вследствие диффузии в твердой фазе с течением времени обедняется припоем, концентрация которого понижается от равновесной, соответствующей солидусу, до нуля на границе диффузионной зоны с основным металлом исходной концентрации.. 2) Изотермическая кристаллизация

• 
  Слайд 7
  

  Существуют самые различные конструкции вакуум-кристаллизаторов периодического и непрерывного действия. Наибольшее распространение получили многокорпусные вакуум-кристаллизаторы, позволяющие наиболее экономично использовать тепло. Чтобы сделать установку более компактной, часто в одном корпуса размещают 3-4 ступени. При этом кристаллизатор обычно выполняют в виде горизонтально расположенного цилиндра (рисунок 45). В каждой камере поддерживается свой постепенно повышающийся вакуум. Рисунок( 1) — Вакуум-кристаллизатор1 — цилиндрический корпус; 2 — лопастная мешалка; 3 — перегородка; 4 — штуцер для выхода суспензии; 5 — оросительное уст¬ройство; 6 — штуцер для подвода раствора. 3) вакуум-кристаллизация

• 
  Слайд 8
  

  4) кристаллизация высоливанием При добавлении к раствору вещества, понижающего растворимость выделяемой соли, можно вызвать пересыщение раствора и кристаллизацию. Подобный метод кристаллизации получил название высаливания. Вещества, добавляемые в раствор, обычно имеют одинаковый ион с кристаллизуемой солью. Характерными примерами процессов высаливания являются: кристаллизация железного купороса из травильных растворов при добавлении в них концентрированной серной кислоты, высаливаниеNaCI из рассолов за счет введения в них хлористого магния или хлористого кальция; получение безводного сульфата натрия добавлением к его растворам NaCI; высаливание поваренной солью хлористого бария из гидросульфидных щелоков и др. Высаливающее вещество лучше вводить в раствор в виде насыщенного раствора, так как при добавлении твердого высаливателя на нем может осаждаться кристаллизующаяся соль, что вызовет замедление или даже прекращение растворения осадителя.

• 
  Слайд 9
  

  Метод вымораживания является одним из методов фракционной кристаллизации. Фракционную кристаллизацию широко используют в хи­мической, коксохимической, нефтехимической, металлурги­ческой, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности. С помощью данного процесса решают следующие задачи разделение технологических смесей на фракции, обога­щенные тем или иным компонентом; выделение различных веществ из природных и техноло­гических растворов; глубокая очистка веществ от примесей; концентрирование разбавленных растворов при вымо­раживании растворителя; выделение из газовых смесей ценных или вредных ком­понентов. 5) кристаллизация вымораживанием

• 
  Слайд 10
  

  6) кристаллизация в результате химической реакции Пересыщение можно создать за счет проведения химических реакций. Образующееся в результате вещество выделяется в виде кристаллической фазы из раствора. Такой химический метод кристаллизации используется в аналитической практике, а также в ряде технологических схем. Так, например, при очистке природных и сточных вод чаще всего проводят кристаллизацию карбонатов, сульфатов и гидроокисей металлов, обладающих незначительной растворимостью. Использование при очистке кристаллизации труднорастворимых соединений обусловлено главным образом одной причиной полнотой осаждения. Следует, однако, отметить, что в определенных условиях остаточные пересыщения при кристаллизации труднорастворимых соединений могут быть значительными. Наблюдаемая картина связана с особой способностью таких веществ образовывать устойчивые пересыщенные растворы. Так как пересыщенные растворы веществ с малой растворимостью образуются в результате химических реакций, в принципе можно добиться очень большого исходного пересыщения. Следовательно, одной из отличительных черт осаждения труднорастворимых соединений является то, что они кристаллизуются в широком интервале пересыщений, а это дает возможность проводить процесс фазообразования в самых разнообразных вариантах. Создавая различные исходные пересыщения, можно вести осаждение и очень быстро, и очень медленно, получая при этом осадки разнообразного гранулометрического состава. От скорости кристаллизации в свою очередь зависят конечные размеры и форма кристаллов.

• 
  Слайд 11
  

  В жидкостях и твёрдых телах всегда имеется некоторое число молекул, энергия которых достаточна для преодоления притяжения к другим молекулам и которые способны оторваться от поверхности жидкости или твёрдых тел. Этот процесс для жидкости называется испарением (парообразованием), а для твёрдых тел сублимация (возгонка). Скорость испарения зависит от: 1) Плотности поверхности жидкости. 2) Температуры. 3) Движения молекул над поверхностью жидкости или газа. 4) Род вещества. Для большинства твёрдых тел процесс сублимации при обычной температуре незначителен. Интенсивно сублимируют такие твёрдые вещества как нафталин. Особенно интенсивно сублимация происходит в вакууме. Если твёрдое тело нагревать, то его внутренняя энергия, которая складывается из энергии колеб. частиц в узлах решетки, и энергия взаимодействия этих частиц возрастает. . 7) сублимация

• 
  Слайд 12
  

  Для получения крупнокристаллич. однородных продуктов часто применяют кристаллизаторы с псевдоожиженным слоем (рис. 2). Исходный р-р вместе с циркулирующим осветленным маточником подается насосом в теплообменник, где в результате охлаждения р-р пересыщается и поступает по циркуляц. трубе в ниж. часть кристаллорастворителя, в к-ром кристаллыподдерживаются во взвешенном состоянии восходящим потоком р-ра. Кристаллизация происходит в осн. на готовых центрах кристаллизации, при этом крупные кристаллы осаждаются на дно аппарата, откуда удаляются в виде сгущенной суспензии. Осветленный маточник разделяется на две части: одна отводится из верх, части аппарата, другая подается на рециркуляцию. 

• 
  Слайд 13

  Схемы установок

• 
  Слайд 14
  
• 
  Слайд 15
  

  Рис. 3. Вальцевый кристаллизатор: 1 барабан; 2 ванна; 3 нож; 4 труба для подачи хладагента; 5 форсунка; 6расплав; 7 отвержденный продукт. В вальцевом аппарате (рис. 3) продукт кристаллизуется на наружной пов-сти охлаждаемого изнутри вращающегося полого барабана (вальца), частично погруженного в ванну с расплавом; кристаллы снимаются с барабана неподвижным ножом. В дисковых аппаратах отверждение продуктов происходит на пов-сти охлаждаемых изнутри вращающихся дисков. 

• 
  Слайд 16
  

  Рис. 4. Ленточный кристаллизатор: 1 лента; 2 приводные барабаны; 3 питающий бункер; 4 охлаждающее устройство; 5 отверждснный продукт. Для получения продуктов в виде тонких пластинок или чешуек используют непрерывно действующие ленточные, вальцевые и дисковые кристаллизаторы, где отверждение происходит значительно интенсивнее, чем в формах. В ленточном кристаллизаторе (рис. 4) исходный расплав  тонким слоем подается на движущуюся металлич. ленту, на к-рой он охлаждается до полного затвердевания.

• 
  Слайд 17
  

  Рис. 5. Кристаллизатор с псевдоожиженмым слоем: I насос: 2 теплообмeнник: 3 циркуляционная труба; 4 кристаллорастворитель.

• 
  Слайд 18
  

  Для получения крупнокристаллич. однородных продуктов часто применяют кристаллизаторы с псевдоожиженным слоем (рис. 6). Исходный р-р вместе с циркулирующим осветленным маточником подается насосом в теплообменник, где в результате охлаждения р-р пересыщается и поступает по циркуляц. трубе в ниж. часть кристаллорастворителя, в к-ром кристаллыподдерживаются во взвешенном состоянии восходящим потоком р-ра. Кристаллизация происходит в осн. на готовых центрах кристаллизации, при этом крупные кристаллы осаждаются на дно аппарата, откуда удаляются в виде сгущенной суспензии. Осветленный маточник разделяется на две части: одна отводится из верх, части аппарата, другая подается на рециркуляцию. 

• 
  Слайд 19
  

  Рис. 7. Выпарной кристаллита гор: 1 выносная греющая камера: 2 сепаратор: 3 циркуляционная труба; 4 отделитель кристаллов. Рис. 8. Вакуум-кристаллизатор: 1 - сепаратор: 2 - циркуляционная труба: 3 барометрическая труба; 4 гидрозатвор

• 
  Слайд 20
  

  По конструкции выпарные кристаллизаторы в значит. степени напоминают выпарные аппараты (см. Выпаривание) и могут иметь внутр. или выносную (рис. 7) греющие камеры. В таком кристаллизаторе исходный и циркулирующий р-ры, проходя через камеру, нагреваются до т-ры кипения. Образовавшаяся парожидкостная смесь поступает в сепаратор, где паротделяется от р-ра. Кристаллы, осаждающиеся в сепараторе, вместе с маточной жидкостью направляются в спец. аппарат, в к-ром отделяются от нее и выводятся в виде конц. суспензии;  В кристаллизаторе с естеств. циркуляцией (рис. 8) исходный р-р подается в ниж. часть циркуляц. трубы и вместе с циркулирующей суспензией поднимается вверх, где в результате понижения давления вскипает. Образовавшиеся пары проходят через сепаратор и поступают в барометрич. конденсатор. Пересыщенный р-р и выделившиеся кристаллы движутся вниз по барометрич. трубе, откуда кристаллы вместе с частью маточной жидкости выводятся в гидрозатвор. Для поддержания разрежения используют вакуум-насосы или пароструйные инжекторы.

• 
  Слайд 21

  Зачёт!