ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Растворение из "Процессы и аппараты химической технологии Часть 2" В связи с ростом производства различных химических продуктов, повышением требований к их качеству, совершенствованием технологии производства появляется необходимость в разработке новых способов сушки, обеспечивающих высокое качество продукта, максимальную автоматизацию, механизацию и значительную интенсификацию процесса. [c.274] Условная удельная интенсивность процесса (например, съем влаги с 1 любого агшарата) зависит от концентрации материала, точнее-от активной поверхности тепло- и массообмена материала в едиЕшце объема, от максимально допустимых потенциалов переноса теплоты и массы и от гидродинамической (аэродинамической) обстановки. [c.274] Например, при двух различных способах сушки удельная интенсивность испарения может быть одинаковой, если в первом случае поддерживается более высокая концентрация материала, а во втором-более высокие температуры газовой фазы. Анализируя с этой точки зрения каждый сушильный аппарат, можно выявить возможность максимальной интенсификации процесса в нем и соответственно его перспективность для использования в промышленности. [c.274] Под растворением понимают переход вещества в раствор с поверхности частиц. Обычно этот процесс проводят с целью разделения системы, состоящей из растворимых и инертных частиц. При этом предполагается, что растворимые частицы отделены от инертных, а последние не оказывают существенного влияния ни на кинетику растворения, ни на конечные результаты процесса. При обычном физическом растворении исходное твердое вещество может быть вновь полз ено кристаллизащ1ей из раствора. [c.276] Химическое растворение представляет собой гетерогенную химическую реакщ1Ю, продукты которой растворяются в жидком объеме. Возврат к исходному твердому веществу путем кристаллизации здесь невозможен. В условиях химического растворения могут образовываться твердые или газообразные продукты реакции, значительно осложняющие кинетику растворения. Экранизация поверхности растворения твердыми продуктами реакции существенно замедляет процесс, а выделение газообразной фазы ускоряет растворение до определенных пределов, за которыми становится заметным экранирующее действие газовой фазы. Процессы растворения протекают обычно достаточно быстро. Этому способствует непосредственный контакт движущейся (перемешиваемой) жидкости с поверхностью растворяющихся частиц. [c.276] Экстрагированием называется процесс извлечения одного или нескольких компонентов из твердого материала путем избирательного растворения в жидкостях (экстрагентах). Извлекаемые компоненты содержатся в порах твердого тела в виде растворенного вещества или в виде твердой фазы. В первом случае говорят об экстрагировании растворенного вещества, во втором-об экстрагировании твердого вещества. [c.276] Механизм экстрагирования твердого вещества отличается большей сложностью и включает в себя три стадии 1) проникание экстрагента в пористую структуру твердого тела 2) растворение целевого компонента в экстрагенте 3) диффузия растворенного компонента в основную массу жидкости. Конкретные обстоятельства приводят к тому, что каждая из этих стадий может определять скорость всего процесса. Однако чаще всего скорость процесса в целом лимитируется третьей стадией, как наиболее медленной. [c.277] Экстрагирование твердого вещества кинетически неравноценно его растворению. В условиях растворения вещество непосредственно контактирует с движущейся жидкостью, благодаря чему сопротивление массопереносу невелико. В условиях экстрагирования твердого вещества область, содержащая целевой компонент, первоначально занимает весь объем частицы, а с ходом экстрагирования систематически сокращается. [c.277] Извлекаемый компонент только в первый момент экстрагирования находится в контакте с движущейся жидкостью, а впоследствии теряет контакт с нею. Перенос вещества к границам пористого тела происходит с помощью механизма молекулярной диффузии в неподвижной жидкости, заполняющей пористый объем. По этой причине экстрагирование-менее интенсивный процесс по фавнению с растворением. [c.277] Казалось бы, простым средством интенсификации всех упомянутых здесь процессов является уменьшение размеров частиц, поступающих на растворение или экстрагирование. Такой метод, однако, сильно осложняет сопутствующие операции измельчения (перед экстрагированием) и отделения раствора от твердой фазы (после экстрагирования). Действительно, с уменьшением размера частиц возрастает мощность, расходуемая на работу измельчителей или помольных мельниц, возрастают трудности при реализации фильтрования или отстаивания. [c.277] В большинстве случаев растворимость твердых веществ в жидкостях ограничена. При определенной концентрации раствора, называемой концентрацией насыщения (растворимостью), между твердым телом и раствором устанавливается равновесие. Концентрация насыщения-важнейший физико-химический и технологический параметр, с определения которого начинается анализ и расчет любого процесса растворения, поскольку эта величина указывает на емкость растворителя, его способность воспринимать растворяющееся вещество. Кроме того, она является фактором, сильно влияющим на скорость растворения. [c.277] Отметим, что уравнение (22.1) является аналогом уравнения массоотдачи (19.1) для общего случая массопереноса в системах с твердой фазой. [c.278] Из уравнения (22.3) следует, что скорость уменьшения размера при растворении твердых частиц пропорциональна движущей силе (с - с). [c.278] На рис. 22-1 представлены графики функций Ф, и Ф2. Из уравнений (22.8) и (22.9) сравнительно легко определяется время полного растворения, для чего следует положить ф = 0. [c.279] Подробный вывод полученных уравнений приведен в специальной литературе. [c.279] Подсчет времени полного растворения по полученным формулам показывает, что время противоточного растворения тем меньше времени прямоточного растворения, чем ближе параметр а , к единице. При = 0,9 это отношение равно 0,10. [c.280] Последнее уравнение определяет концентрацию насыщения -го компонента в растворе данного состава. [c.280] Вернуться к основной статье