химический каталог




Основные процессы и аппараты химической технологии. Книга вторая

Автор А.Г.Касаткин

>6. МАТЕРИАЛЬНЫЕ И ТЕПЛОВЫЕ БАЛАНСЫ КРИСТАЛЛИЗАТОРОВ

В наиболее общем случае процесс кристаллизации может сопровождаться охлаждением раствора, частичным испарением растворителя и выпадением кристаллизующегося вещества в виде кристаллогидрата. Если на кристаллизацию поступает St кг раствора с абсолютной концентрацией растворенного вещества а,%, то количество растворителя в этом растворе составляетГ, = [Ш^±] кг.

Допустим, что в процессе кристаллизации W„ кг растворителя удаляется в виде вторичного пара, a WK кг уходят на образование кристаллогидратов. Тогда оставшееся количество растворителя в маточном растворе выразится так; W2 — Wt — W„ — WH.

Обозначив через Мх и М2 молекулярные массы растворенного вещества и растворителя, а через и—число молекул растворителя, присоединившихся к одной молекуле кристаллизующегося вещества, получим: Wv = 5„ lnMi/(Ml -f nMj], где 5К — масса образовавшегося кристаллогидрата. Таким образом: W, = = S, [(100 - а,)/100 ] - S„ Шг1(М1 + пМ2) ] - Wn.

Количество остающегося маточного раствора выразится так-52 = W2 [100/(100 -at)] = S1-Wn- SK, где а3 - концентрация растворенного вещества в маточном растворе, % (масс). Отсюда

С _ С ш w 100 _ / С 100 — А1 О "Мг

)fll\ 100 r

698

699

откуда получаем выражение для количества кристаллического продукта:

SK = [Si (% - i2) + И7по2]/{(100 - aj) - [lOOnMj/f/Mi + n.W,)]} (XV.2) Если процесс кристаллизации протекает без испарения растворителя, то

SK= [Sifo-AJH/KLOO-O.) -[100лМг/(Л1, + ШИ2)]} (XV.2a)

При наличии испарения растворителя, но в случае, когда кристаллы выделяются в безводном виде, имеем:

SK = (Si (а, - о,) + Гпд,]/( 100 - о2) (XV.26)

Наконец, в случае изогидрической кристаллизации и при образовании безводных кристаллов находим:

SK = [S1(a1-e2)l/(100-a!!) (XV.2B)

Обозначив температуры исходного и маточного растворов через tx и fs, а их удельные теплоемкости — через с, и с2, напишем уравнение теплового баланса процесса изогидрической кристаллизации:

+ SKTK + Oacat'„ = SKcK'a + (si— SK) «а'« + Из уравнения теплового баланса находим расход охлаждающей жидкости:

0, = {S1(c1t1-cttr)-\-SKlrK-(c>i-ci)t1} +ШЕ,((;-!1)] (XV.3)

Основные размеры кристаллизатора определяются поверхностью теплообмена, необходимой для охлаждения раствора в заданных пределах температуры и отвода теплоты кристаллизации. Напомним, что величина гк определяется по теплоте растворения с учетом теплоты гидратации в случае образования кристаллогидратов. В случае изотермической кристаллизации путем выпаривания насыщенного раствора справедливы методы расчета выпарных аппаратов, изложенные в главе VIII, если из общего расхода тепла вычесть теплоту образования кристаллов.

Для теплового расчета многоступенчатого вакуум-кристаллизатора обозначим часовые количества растворов при входе в отдельные ступени через Sv Sn, Sm, S„, их удельные теплоемкости — с,, с2, с3, с„, температуры кипения в ступенях — *ь hi h, ••?> 'Л. энтальпии вторичных паров—ilt г3, i„, количества последних — Wnl, Wn2, №„„..., Wm, а количества образовавшихся кристаллов —SKl, SK2, SK3, SK„. Пренебрегая потерями тепла в окружающую среду, напишем уравнение теплового баланса первой ступени:

SKA + SK1rK = (^ - Wm - SK1) су, + Wnl(, + S^f,

ГДЕ C0 И tu — УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ И ТЕМПЕРАТУРА РАСТВОРА ПРИ ВХОДЕ В ПЕРВУЮ СТУПЕНЬ.

700

Так как S„ = S, - WB1 - SBl и Sm = St - WBl - Wn2 -— 5Kl —SK2 кг, то уравнение теплового баланса второй ступени будет иметь следующий вид:

(Sl-W„1-S„)c1tl + SK2r„ = (Si - Wm. - Wm _ SK1 - SK„) o2t2 +

+ ^П2^А ~Г" SK2CK^3

Очевидно, для произвольной m-ой ступени получим:

(Si — Wnl — W„2 — • • ? — Wn (M-1) — SKI — SK2 — SK, (M-L)CM_ILM-T —

— SJOTITK = (S| — Wnj — Wni — Wnm — SKi — SKA — ?•? — SKm) cmtm -JК написанной системе уравнений тепловых балансов необходимо присоединить систему уравнений (по числу ступеней) материальных балансов (XV.2) для всех ступеней. Необходимые для расчета концентрации растворов определяются по принятому распределению температур кипения в ступенях. Зная эти температуры, определяют энтальпии вторичных паров с учетом температурных депрессий. Решение задачи целесообразно с помощью ЭВМ.

Наконец, в случае смешанного метода кристаллизации, осуществляемого путем одновременного охлаждения раствора и испарения части растворителя потоком воздуха, уравнение теплового баланса имеет следующий вид:

VI'I + + ГА = (St -Wn- SK) c2t2 + SKcKt2 + Ll2

где lt И /J — НАЧАЛЬНОЕ И КОНЕЧНОЕ ТЕПЛОСОДЕРЖАНИЯ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА; L — РАСХОД АБСОЛЮТНО СУХОГО ВОЗДУХА.

Зная начальное и конечное влагосодержание воздуха, dt и находим: Wn = L (а\ —а\). Величины /х, /2, dx и d2, как уже известно, определяются по / —d-диаграмме (см. главу XIV).

В. КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ РАСП

страница 129
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170

Скачать книгу "Основные процессы и аппараты химической технологии. Книга вторая" (4.14Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
купить лосины для футбола
шумоизоляция для кинотеатров проектирование
курсы дизайна интерьера м юго-западная
курсы менеджер по персоналу в свао

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(06.12.2016)