ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Фракционная кристаллизация с использованием растворителей из "Основы техники фракционной кристаллизации" Для предотвращения подобных затруднений можно рекомендовать фракционную кристаллизацию с использованием растворителей. Однако при этом возникает необходимость в ряде дополнительных операций в частности требуется растворение исходной смеси отгонка растворителя от очищенного продукта регенерация растворителя. [c.78] В качестве растворителей используют различные вещества, но в каждом конкретном случае выбор наивыгоднейшего из них неизбежно сопряжен с трудоемким экспериментом и представляет часто весьма сложную задачу. При фракционировании неорганических веществ в качестве растворителя чаще всего используют воду, а при разделении органических смесей — спирты, ке-тоны, эфиры, хлорорганические соединения, циклические углеводороды, низкокипящие продукты перегонки нефти и т.д. [2]. В качестве растворителей используют также различные смеси сиирт — вода спирт — эфир сиирт — хлороформ бензин — гек-сан гексан — трихлорэтилен смеси изомеров ксилола и дихлорбензола водные растворы кислот и др. [c.79] Эффективность фракционной кристаллизации из раствора, как и из расплава, существенно зависит от коэффициента распределения, т. е. от отношения концентрации примеси в кристаллической и жидкой фазах. Как и в случае кристаллизации из расплавов, различают [4, 70] равновесный а. и эффективный аэф коэффициенты распределения. [c.79] Равновесный коэффициент а определяется физико-химиче-ским равновесием в системе. В области малых концентраций примеси он может быть постоянным и не зависеть от содержания других примесей в растворе. В области же больших концентраций он, как правило, зависит от концентрации рассматриваемой примеси и от содержания других примесей в растворе. Коэффициент а зависит также от температуры фракционирования и физико-химических свойств растворителя. В случае водных растворов на коэффициент а влияет также pH раствора [4]. [c.79] Эффективный коэффициент Оэф сильно зависит от захвата примесей в процессе роста кристаллов и при разделении получаемой суспензии [70]. Если при кристаллизации образуются хорошо сформировавшиеся кристаллы, а на стадии фильтрации достигается практически полное их отделение от маточника, то аэф приближается к а. Поэтому эффективность очистки кристаллической фазы от примесей, содержаш,ихся в исходной смеси, существенно зависит от режимов процесса кристаллизации и последующей стадии разделения кристаллизата. [c.80] Если при однократной кристаллизации получается продукт с содержанием иримеси меньше допустимого, то выгодно маточник полностью возвращать в цикл для растворения исходной смеси на последующих операциях очистки (рис. 2.21,6). Возврат отработанного маточника можно повторять до тех пор, пока в нем не накопится такое количество примесей, которое вызывает рост их концентраций в получаемом кристаллическом продукте выше допустимой. Маточник с предельным содержанием примесей полностью отводится и на последующую операцию подается чистый растворитель. При такой схеме очистки существенно повышается выход целевого продукта и резко снижается количество отработанного маточника, направляемого на стадию регенерации растворителя. [c.81] При быстром накоплении примесей в маточнике целесообразно использовать схему однократной перекристаллизации с частичным возвратом отработанного маточника (рис. 2.21, и). Часть его М отводится на регенерацию или на последующие стадии переработки, а рециркулирующая часть Л1р используется для растворения исходной смеси. Так как рециркулирующего маточника Мр недостаточно для полного растворения Г, то на растворение подают соответствующее количество свежего растворителя Р. Коэффициент рециркуляции Пр = Мр1М должен быть таким, чтобы содержание примеси в получаемом кристаллическом продукте не превышало предельно допустимого. [c.81] Для увеличения выхода очищенного продукта маточник первой стадии кристаллизации М выгодно также направлять на частичное выпаривание В (рис. 2.21, г). Отогнанный при этом растворитель Рх возвращается на стадию растворения исходной смеси. Упаренный раствор N2 поступает на стадию кристаллизации Кра, в результате которой получается кристаллическая фаза К2- Ее возвращают на стадию растворения Ни а отработанный маточник М2, обогащенный примесями, выводят из системы и направляют на регенерацию растворителя. [c.81] Выход очищенного продукта можно повысить еще больше,, применив двухкратное выпаривание маточных растворов (рис. 2.22, (3). Маточник первой стадии кристаллизации смешивают с кристаллами третьей стадии кристаллизации Кз и частично упаривают на стадии Вь Получаемый при этом раствор N0 направляют на вторую стадию кристаллизации, в результате которой получаются кристаллы К2 и маточник Мо. Кристаллы Ко присоединяют к исходной смеси Р и подают на стадию растворения Яь а маточник М2 упаривают вторично Во. Упаренный раствор N3 направляют на третью ступень кристаллизации, откуда кристаллы Кз возвращаются на стадию Вь а маточиик Мз выводится из системы. [c.81] Многоступенчатую перекристаллизацию из растворов [2, 4, 70] применяют в том случае, если при однократной перекристаллизации не достигается требуемая степень очистки вещества от примесей. Простейшей является схема многоступенчатой перекристаллизации без возврата маточников (рис. 2.22, а). Здесь на каждой ступени перекристаллизации применяют чистый растворитель. При этом получается один очищенный продукт Кп и несколько маточников Ми М , , Мп. Рассматриваемая схема обычно характеризуется низким выходом очищенного продукта и больщими затратами на регенерацию растворителя. [c.82] приведенная на рис. 2.22,6, отличается от предыдущей тем, что из отводимого маточника М дополнительно извлекается целевой продукт. Маточник М] упаривают и дополнительно кристаллизуют. Получаемая при этом кристаллическая фаза Ко возвращается на стадию растворения Нь а маточник Мо выводится из системы. [c.83] Имеются схемы многоступенчатой перекристаллизации с периодическим вводохм исходной смеси, выводом загрязненных маточников и очищаемых продуктов [2, 4]. Одна из таких схем показана на рис. 2.22, г. Исходное вещество вводят в нечеть ые стадии растворения. Очищенное кристаллическое вещество отбирают с четных стадий кристаллизации. Маточник с этих стадий используют для растворения исходного вещества. Отработанные маточники отводятся с нечетных стадий. Существуют и другие более сложные схемы многоступенчатой перекристаллизации [70]. Выбор наивыгоднейшей схемы перекристаллизации должен базироваться на их технико-экономическом сопоставлении в конкретных условиях каждого производства. [c.83] Одной из разновидностей многоступенчатой фракционной кристаллизации является дробная перекристаллизация, основанная, как и другие методы фракционной кристаллизации, на различной растворимости компонентов разделяемой смеси в том или ином растворителе. Обычно ее применяют для разделения смесей, состоящих из компонентов с близкими физико-химическими свойствами, выделения компонентов, содержащихся в небольших количествах в исходной смеси, а также для разделения смесей с тремя компонентами или более. Данный метод используют в тех случаях, когда другими методами кристаллизации нельзя разделить рассматриваемую смесь. Число перекристаллизаций нередко измеряется сотнями [2, 4, 71]. [c.83] Существует несколько схем процесса. Одна из них (треугольная) показана на рис. 2.23, а. Исходная смесь Р подается на первую стадию кристаллизации, где она растворяется в чистом растворителе Р. После охлаждения раствора получаются кристаллическая фаза К и маточник М . Кристаллы передаются на стадию 2а, а маточник М частично упаривается и подается на стадию 2 в. [c.83] При разделении двух компонентов по данной схеме перекристаллизации компонент, менее растворимый в используемом растворителе, концентрируется в левой части схемы, а компонент с более высокой растворимостью — в ее правой части. Если в разделяемой смеси содержатся и другие компоненты с промежуточной растворимостью, то они концентрируются в центральной части схемы. [c.84] Для осуществления дробной перекристаллизации применяют и другие, более сложные схемы, обеспечивающие увеличение выхода очищенных компонентов за счет более рациональной организации процесса разделения. На рис. 2.23, б показана схема дробной кристаллизации с двойным отбором [2, 71]. Здесь в результате четырехкратной перекристаллизации в чистом растворителе достнгастся требуемая степень счистки чс-.гтепого продукта от примесей, обладающих более высокой растворимостью. Очищенный кристаллический продукт отбирают на стадиях, находящихся с левой стороны каскада (стадии 4а, 6Ь, 8с и т. д.), а маточники, обогащенные примесями, отводятся с правой части каскада (стадии 4(1, 6е, 8/ и т.д.). [c.84] Вернуться к основной статье