ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Сублимация из "Кристаллизация " До сих пор при обсуждении процессов промышленной кристаллизации рассматривалось только осаждение твердой фазы из пересыщенной или переохлажденной жидкой фазы. Однако кристаллизация твердого вещества может быть произведена из пересыщенной паровой фазы. Этот процесс обычно известен под. [c.232] В конденсационной части процесса жидкая фаза не должна появляться. Пересыщенный пар должен конденсироваться непосредственно Д 0 кристаллического твердого состояния. Недавно было опубликовано два обзора [20, 21] о промышленном применении методов сублимации. [c.233] На рис. 96 изображены как истинная сублимация, так и псевдосублимация. Если имеют дело с веществом с тройной точкой при давлении выше атмосферного, то происходит истинная сублимация. Этот процесс изображен в виде цикла AB DE. Исходное твердое вещество А нагревается до некоторой температуры, представленной в точке В. Увеличение упругости пара вещества изменяется по кривой сублимации от А до В. Конденсационная сторона процесса представлена штриховой линией B DE. По мере того, как пар проходит из испарителя в конденсатор, он может слегка охлаждаться, и разбавляется, как только смешивается с таким инертным газом, как воздух. Следовательно, точка С, соответствующая температуре и парциальному давлению газа, несколько ниже точки В и может быть принята за состояние на входе в конденсатор. После того как пар входит в конденсатор, он смешивается с более инертным газом и парциальное давление вещества и его температура падают до некоторой точки D. Затем пар охлаждается при постоянном давлении до состояния, представленного точкой Е, соответствуюшей температуре конденсатора. [c.234] Если тройная точка вешества приходится на давление ниже атмосферного, то нагрев твердого вещества может легко привести к тому, что его температура и упругость паров превысят значения для тройной точки. Тогда твердое вешество растворится в испарителе путь от А до В на рис. 96. представляет такой процесс. Однако на стадии конденсации необходимо соблюдать осторожность парциальное давление вещества в потоке пара, в.ходящего в конденсатор, должно быть ниже давления, соответствующего тройной точке, чтобы избежать конденсации с переходом в жидкость. Понижение парциального давления может быть достигнуто разбавлением паров инертным газом, но обычно достаточным оказывается снижение давления над раствором. Точ ка С на рис. 96 соответствует состоянию на входе в конденсатор, а путь конденсации представлен линией DE. [c.234] Для удобства метод сублимации можно подразделить на три типа простая сублимация, вакуумная сублимация и сублимация в токе носителя. При простой сублимации твердый материал нагревается и испаряется пары диффундируют по направлению к конденсатору, причем движущей силой для диффузии служит разность парциальных давлений между поверхностями для испарения и конденсации. Путь пара между испарителем и конденсатором должен быть как можно короче, чтобы как можно меньшим было сопротивление потоку. [c.234] Простая сублимация применяется уже в течение нескольких веков хлористый аммоний, йод и цветы серы были получены этим методом, часто на самом примитивном оборудовании. [c.234] Вакуумная сублимация представляет собой естественное развитие простой сублимации. Переход пара из испарителя в конденсатор интенсифицируют благодаря снижению давления в конденсаторе, увеличивая таким образом движущую силу процесса — разность парциальных давлений. Йод, пирогаллоловая кислота и многие металлы были очищены этим методом. Выходящие из конденсатора газы обычно проходят через циклон или скруббер для предотвращения падения вакуума и снижения до минимума потерь продукта. [c.235] Если в качестве носителя применяется пар, то он может охлаждаться и конденсироваться при непосредственном контакте с капельками холодной воды. Таким образом достигается эффективное восстаиовление сублимата, но продукт получается влажным. [c.235] Промышленная очистка салициловой кислоты служит хорошим примером применения вышеуказанного вида сублимации. В качестве несущего газа можно применять воздух, но так как салициловая кислота обезуглероживается в горячем воздухе, то предпочитают применять смесь воздуха с углекислым газом. [c.235] Типичная установка для непрерывной сублихмации показана на рис. 98. Материал, содержащий примеси, распыляется в мельнице и горячий воздух ИЛИ любой другой газ или смесь раздувает мелкие частицы, которые легко испаряются и попадают в ряд сепараторов. Ими служат, например, циклоны, где нелетучие твердые примеси удаляются. Для удаления последних следов примеси могут применяться фильтры, установленные на пути прохождения пара. Затем пары проходят через ряд конденсаторов. Отработанные газы можно применять по1вторно или же выпускать в атмосферу через циклон или мокрый скруббер. [c.236] Применение уравнения (7) для определения выхода кристаллов в процессе сублимации иллюстрируется следующим примером. [c.237] Пример. Предполагается очистить салициловую кислоту (точка плавления 159° С) методом транспортной сублимации с применением воздуха при 150° С в качестве несущего газа. Пары проходят через ряд конденсаторов, температура внутри которых 40° С, а давление 760 мм рт. ст. Скорость потока воздуха 2500 кг ч, ожидаемое падение давления между испарителем и последним конденсатором 152,4 мм вод. ст. Давление пара салициловой кислоты при 150 и 40° С составляет 10,8 и 0,017 мм рт. ст. соответственно. Требуется вычислить максимально возможную скорость сублимации и количество несконденсирован-ной салициловой кислоты, оставшейся в выходящих газах. [c.237] Максимальная скорость сублимации рассчитывается на осно вании предположения, что поток воздуха, выходящего из испарителя, насыщен парами салициловой кислоты. Молекулярные веса салициловой кислоты 138, воздуха 29. [c.237] Следовательно, скорость сублимации равна 169 кг]ч, в то время как потеря за счет конденсированных выходящих газов составляет всего 0,265 кг/ч. [c.237] Этим оптимальным условиям может отвечать испаритель с движущимся слоем (сыпучего тела), но если воздух просто вдувается над бункерами или лотками, содержащими твердое вещество, то насыщение не достигается и действительная скорость сублимации будет меньше расчетной. В некоторых случаях достигаемая степень насыщения может составлять лишь 10% от расчетного значения. Поэтому нет необходимости говорить здесь о важности постройки эффективного испарителя. [c.238] Подсчету поддается только минимальная потеря продукта р выходящих газах. Любые другие потери с носителем, которые могут достигать значительной величины, будут зЗвисеть от конструкции конденсатора и не могут быть рассчитаны теоретически. Эффективный скруббер может, конечно, снизить или устранить эти потери. [c.238] Конденсаторы для сублимации имеют форму больших охлаждаемых водой камер, которые обычно обеспечивают очень низкие скорости теплопередачи, пожалуй, не больше, чем 5— 10 ккал1м -Ч °С, так как сублимируемое вещество осаждается на стенках конденсатора и затрудняет теплопередачу. Кроме того, скорости пара внутри камер обычно очень малы. Охлаждение паров холодным воздухом в камере может увеличить скорость теплоотвода, но при этом происходит избыточное зарождение центров кристаллизации. Если это случается, то материал осаждается в виде мелкого снега. [c.238] Стевки конденсатора можно поддерживать в чистоте с помощью скребков или щеток, установленных внутри конденсатора, и другими способами. В сублимационных установках паропроводы должны иметь большие площади поперечного сечения, быть достаточно изолированы и при необходимости обеспечены источниками подогрева для предотвращения наращивания сублимирующего вещества на стенках. [c.238] Вернуться к основной статье