И.Л. Кнунянц - Химическая энциклопедия, том 2 (1110088), страница 337
Текст из файла (страница 337)
Адлуктявная нрясталлюацня, Метод основан иа способнскти олного или песк. компонентов разделяемой сзчеся образовывать с к.-л. дополнительно вводимым в-аом мол. комплексы либо кминраты (канальные, клеточные). Получаемая прв этом кристаллич. фаза распадасгся при нагр. на инлнвнлуальные компоненты. Склонносп ряла в-в к образоюнию мол. саед. прн крнсталлизапин используют в осн. длк фракцнаяиравання нек-рых смесей орг. в-в. Так, дла выделения л-коппола ю его счесп с нзомерамн в расплав вводят СС1, или БЬВги образующие с и-ксилолом мол. соел., но не взанмодейств)юшис с м- и о-кснлоламн.
В качестве клатратообразуюших е-в применяют карбамнл, гндрохинан, металлоорг. сосл и др. Напр., способность карбамнла образовывать кочплсксы с углеводородами и нх производными широко используют лля выделения парафинов нз нефтепродуктов (см Лепарафииизпяи ч) Смеси неорг. саед. часто разделяют с помощью гнлрохннона, к-рый даст устойчивыс клатраты, напр. с ЯОп О,, НС1, Нзб, а также с благораднымн газамя (Аг, Кг. Хе) Для фракцнанировання смесей ароматич. саед., в частности лля извлечения бепзола, применяют комплекс Н1(СН), ННз С„Н„Нек-рыс газы (продан, хладопы) н низхокиняшйе жйдкасти образуют хрнсталлнч комплексы с золой (см г"азоеие еиг)рамы) прн т-рах, значительно пре.
вы|паюпшх т.ру сс замерзания. Это используют, яапр., длл ацресненяя морской воды. Алдуктяаная крясталлиэадия обычно провадятса в емкостных аппаратах для массовой кристаллизадци и вкшочает слеп. стадия: смешение разделяемой сзчеси со вспомогат. а-вом, образование крнсталлич. осацка, отделение его ат маточннка. промывку осадка и его разложение, отлеление пралукта от вспомогат. в-ва. Недостатки: высокие ул.
расхол (Ю- 20 хт на 1 кг крнсталлнч. продукта) н стоимость еспомагвт а-в. болыпое число сгалнй Зигтрактивяаа крясталлизкяяя Сугдносгь метода заключается в изменении фазового равновесна в разделяемой системе при ввепсинн а иес вспомагат, в-в. Процесс осушссгвляип а обычной крнсталлизап аппаратуре в двух вариантах: по алному нз них доподнит.
компонентом служит р-рнтель, образующий с исходной смесью гомаг. Р-р, по другому жстрагент, растворжоший примеси, ио не смешиваюшяйся с асп компонентом. В первом случае принципиальная (ем 1 технол. схема включает след. стадии: разделение, напр., бинарной смеси массовой кристаллизацией на один чистый компонент и первый матачннк, смешение последнего с вспомагат. в-вом, кристаллизацию тройной смеси с выделением др.
чистого компонента, регенерацию р-рителя нз второго маточника, смешение остатка, содержащего нек-рые кол-ва обоих компонентов, с исходной смесью. Во втором случае в результате смешения разделяемой системы с экстрагентом обраэуетса гетерог, смесь н возникают два слоя". олин содержат очищенный продукт, другой — преим. нежелательные примеси и экстрагент. При этом разделение исходной смеси осуществляется за счет суммарного эффекта экстракцяи я кристаллизации. Процесс имеет такие же недостатки, как и аддуктивнаа кристаллизапла. Экстрактивную кристаллизацию применяют лля фракционироаания смесей, образующих эвтектикн (напр., смесь м- и л-ксилолов, р-ритель — и-гептан) и мол.
комплексы (напр., смесь м- и л-крезолов, р-рнтель — уксусная к-та). Довольно часто зкстрактявную кристаллизацию сочетают с массовая и направленной крнсталлизацией, а также с зонной плавкой, что значятельно повьппает эффективность очистки в-в с помощью указанных методов. Так, зкстрактивную зоняую перекрнсталлнэацию с р-рителямн (бензол, нафталин) используют для очистки насыщ. углеводородов н полистирола, экстрактявные направленную кристаллизацию я зонную плавку с эксграгеятами-длл очистки металлов (вспомогат. в-ва-легкоплавкне металлы, соли, окснды) н разнообразных орг.
в-в (зксграгенты-те же, что н при экгтрпляии лсидкастиой, напр. трнбутнлфасфат, иафтеновые «-тм, апкилфенолы, первичяые н вторичные амины). Фрапеюяяаа яаавлеяие. Деление метало в раздел еяня смесей на фракционные кристаллизацию и плавление условна, т.к. эти методы обычно взаимосвязаны. Рассматриваемый процесс проводят путем частичного медленного выплааленик предварительно эакристаллязоаанного расплава в аппаратах с вяутр, теплообменнымн устройствамн, камерал «потеннв>, трубчатых (в т.ч.
пленочных) и др. При этом разлеленне может ироисхолить в одном иля исск. аппаратах. В первом случае исходная смесь сначала охлаждаегся до полного нлн частичного эатвердевання. Далее образовавшаяся кристаллич. фаза медленно нагревается, прячем часть ее (преим.
низкоплавкнй компонент) перехолят в жидкое состояние, отлелается от кристаллов и свободно стекает Оставшаяся часть твердой фазы (обогащенная высокаплавким компонентам) при быстром нагреве полносп ю расплавляется и отводнтся нэ аппарата в виде конечного продукта. Во втором случае расплав предварительно полностью отверждаетса на барабанном илн ленточном крнсталлизаторе, затем кристаллнч. масса медленно нагревается а спец. аппарате, частично расплавляясь. Полученную суснензню обычно выдерхшвают в течение определенного времени прн т-ре выше г, и далее подвергают фильтрованию.
После отделения жидкости остается кристаллнч. продукт, обогащенный высокоплавким компонентом. Оси. достоинство процесса-возможность сочетания преимущесгв фракционной кристаллизации и плавления, высокая праиэвоюггельиасть; яедастаток — невозможность эффективного разделенна смесей, образующих твердме р-ры. Примеры прямеиения: отделение парафина от нефтяных масел, очистка сырого бензола ат примесей (в частности, серосодержаших), очистка носков, выделение нафталина ю его фракций и др. Фракционная сублнмапня. Метод состоит в частичном испарении твердой исходной смеси Сублимация неразрывна связана с кристаллизацией из газовой фазы — десублнмацней, л и н к-рой зарождение и рост кристаллов происходят во жем ьеме аппарата илн только на его охлаждаемых пов-сгях.
Установка для сублимации (рис. 5) состоит ю бункера, куда поступает разделяемая смесь, сублиматора и вспомогат. емкостей. Сублнматор -труба с вращающимся шнеком, 1044 перемешаюшнм смесь из левой секции аппарата, к-рая обогреввстся электрич. током, в правую, снабженную охлаждающим устройством. Т. обр., на пути от места загрузки примерно до середины сублнматора тверлая смесь частично испаряется. В правой секции из газовой фазы конденсируется готовый продукт, к-рый срезается шнеком со стенок аппарата н направляется в спец. сборник; оставшаяся после сублимлцяи масса выгружается в емкость для отвала.
Раа. 5 Устапоака лла сублпмаппо; ! — бупкср; 2-субллмагор с абп р аксмоб алссгрлс. током Гу) и омапласмоя 54) сокпаамп; 5, б - стшрлшл соога. гогокога оралукга л отпала. Осн. досуЪинство-большая эффективность разделения (как правило, для систем твердое тело — газ она всегда выше, чем для систем твердое тело — жидкость); недостаток — значительно большие по сравнению с фракционными кристаллизацией и плавлением затраты энергии. Примеры применения: очистка от примесей промежут. продуктов в произ-вах красителей (антрахинона, бензантрона, 2-метилантрахинона и др.), очистка терефталевой н бензойной к-т (фракционная десублимацнв).по аналогии с протнвоточной кристаллизацией (см, ниже) перспекунвнб использование противоточно й сублимации с непрерывным массообменом между кристаллами и паровой фазой (напр., разделение систем Хг — НГ антрацен — карбазол, очистка А)С!а).
Многократная перекрнсталлнзашп! Метолы олнократных кристаллизацнн н плавления часто не обеспечивают требуемой степени разделения смесей илн достаточного выхода целевого компонента. Д))я улучшения этих показателей применяют многократную перекристаллизацию р-роа нли расплавов, что дает воэможность получать целевые продукты с содержанием осн. в-ва 99% и более. Один из вариантов многократной перекристаллнзации— дробная кристаллизация, осуществляемая только нз р-ров. По этому методу исходную смесь разлеляют путем массовой кристаллизации на две фракции -кристаллич.
фазу н маточную жидкость; каждую из них делят на две новые фракции (соотв. добавлением к кристаллам свежего р-рителя с повторной кристаллизацией и выпариванием маточника). Такое лробление продолжают до тех пор, пока не достигают необходимой степени разделенна. Условие построения рациональной технол. схемы †требование миниму числа фракций прн заданном числе ступеней (кристаллиэаторов). Для этого процесс проводят такам образом, чтобы отдельные промеукут.
фракпни имели одинаковые оуставы н мотли быть объединены. Оси, достоинство прошкин-возможность разделения смесей носк, компонентов с близкими фнз.-хям. св-вами (напр., смесей Хг н НГ илн РЗЭ); нелостатки: низкая производительность, большое число стадий. ц! и Л Рас. б. Слома млогокраглоа л! яа шрс!Чспагслапшпт. м! Для повышения производительности используют многократную перекрнсталлнзацию с рецнркуляцией кристаллов (маточиика), осууцествляемой в песк.
последовательно соединенных аппаратах — ступенях (рас. 6). Исходная эвтектнч, смесь И подастся в ступень 1, тле образуются кристаллы К,; последние после отделеяив от маточника М, расплввляютса в поступают на кристаллизацию в ступень 2, ! 045 КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ 527 а вьшелнвшнеся в ней кристаллы К!-в ступень 3. Мвточннки М, и М, направляются на вход в предыдущие ступени, а пролукт П выводится из ступени 3. Для разлеления смесей, образующих твердые р-ры, на индивидуальные компоненты применяют многократную перекристаллизации! с протипотоком маточной жидкости н твердой фазы н возвратом части готового продукта.
Осн. достоияство многократной перекрнствллизации — возможность достижения высоких степеней очис)ки; недостаток-большая продолжительность. Протнвоточнвя крнсталлиэацвв а непрерывным массообменвм. Многократная перекристадяизацив с протнвоточным двюкением криствллнч. фазы н маточного р-ра м.б. осушествлена в одном аппарате с непрерывным межфаэиым массообменом. По прннаипу действия противоточные крис. таллнзаторы аналогичны насадочным ректификац. колоннам (см.
)(осадочные ллплрпты). Кристаллы, образуюшнеся при охлаждении в верх, части шнекового кристаллнзатора (рис. 7), перемешаютса в ниж. часть аппарата, где они плавятся, и расплав поднимается вверх навстречу кристаллам. Исходная смесь с концентрапией х, подастся в среднюю часть кристаллизатора, высокоплввкий продукт с концентрацией х, выводитсв снизу, а низкоплавкий с концентрацией х. -сверху. В лаб. шнековых штпаратах и пустотелых колоннах с транспортом кристаллов под действием силы тяжести, диаметр к-рых не превьпцает 30 см, высокие степени разделения достигаются даже в случае смесей, образуюшнх тверлые р-ры (системы бена зол-тнофен и в-дихлорбензол — илибромбензол удалось разделить на практически чистые компоненты).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
