Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 4 (1110091), страница 300
Текст из файла (страница 300)
Для многокомпонентньзх систем ур-ние для р,по форме аналогично ур-нию (!), но зависит от характера взанмод. компонентов. При Д. переход от гомогенной системы х гетерогенной начинается с образования единичных элементов новой фазы-твердых зародышей (хластеров), к-рые после достижения хритич.
размера имеют тенденцию к неограниченяому росту. Энергия кластеров увеличивается с возрастанием числа входящих в них молекул, стремясь асимптотически х пределу, равному теплоте фюгувсго перехода. Термодинамически возможность протекания СД процессов определяется соотношением: 890 жо суБЯИМАция АВ - ЛУУс — ™, где энерпш Гиббса Ьб < 0; ЛЯ вЂ” изменение энтропии системы. При равиовесии !50 = О. С повышением т-ры увеличивается термодинамич. вероятность протекания С. Изменение АНс для молекул, содержащих более 5 атомов, составляет 4 — 8 кДжгзмоль.
Для молекул с мол. массой М < 100 изменение энтропии ЛЯ = 120 — 140, для М > 100— от 140 до 1б0 кДж/(моль.К). Кааетяка. С.— многоствдвйиый процесс, для проведения к-рого необходима дополнит. тепловая энергия. При ее подводе частицы в-ва мигрируют на лов-сти твердой фазы из состояния с лаиб.
прочностью связей в состояние с их меньшей црочностью, а затем в газовую фазу. Одвовремеило из нее происходит Д. частиц. При равиовссии число десублимировавшихся на лов-сти частвц отличается от числа частиц, ударязощихся о пов-стгь Соотношение указаниых потоков определяется т.лаз. коэффициентом конденсации или С. а (О < а ~ 1). Макс.
скорость СД процессов иаиб. просто находят при их проведевии в вакууме по ур-шпо Герца — Киудсеиа: юмф — — аф,-р,) /М~2пЯТ, (3) где р;давление паров в-ва в газовой фазе. Скорости С, и Д. обусловливаются прежде всего скоростью разрушения кристаллов при С. и скоростью кристаллизадии ири До а также скоростями переноса массы от пов-сти твердой фазы в газовый поток. По мере протекания С, и Д. изменяются характеристики твердой фазы (толщила и пористость слоя, шероховатость лов-ств и др.) и соотв.
интенсивность тепло- и массообмеиа с газовой фазой. Алпаратуриое оформление и технологические схемы СД процессов. При их осуществлении необходимо обеспечить ввод в систему твердой фазы и подвод к ней энергии, перемещение пара в газовой фазе, выполнение оси. цели (иапр.„разделения компонентов), отвод тепловой энергии при Д.; выделевие продукта на твердой пов-сти или в объеме газовой фазы, отделение газа-носителя от оставшегося в виде пара или аэрозоля продукта; лоддержалие в системе леобходимъзх давления и т-ры. Оборулование для проведения СД процессов включает системы нагрева и охлаждения, подачи газовых потоков, вакуумные, транслортиронаняя твердой фазы и управления процессом. Аппараты для собственно С. и Д.
чрезвычайно разнообразвы: трубчатые (без оребрения и с разл. оребревием), полочные (в т.ч, с вращающимися полками), роторные вихревые, колонные с псевдоожижевиым слоем, вакуумные камеры и т.д. Основа расчета таких аппаратов-мат. !модели, включающие ур-иия переноса массы, теплоты в импульса в рабочем объеме для паровой фазы и частвц аэрозоля„кииетич. зависимости для разрушения и роста твердой фазы, описание изменеиия пористой струхтуры этой фазы и ее поверхностной шероховатости.
Один из важных параметров СД процессов — кол-во подводимой (отводимой) теплоты. Для С. данный параметр определяется теплотой фазового перехода, в случае Д. предварительно находят необходимую величину охлаждения газа по ур-вию: АНдр. р. „ Лу ф Сгр, Р Ра, зт где ср — степень улавливания в-ва; АНд-энтальпия Дб рю р,-плотиость пара в-ва и газа-носителя; С,-теплоемкость газа-носителя; рюы — давление пара в-ва йа входе в систему, р-общее давление в ней. В зависимости от назначения СД процессов используют разные техлол. схемы их проведеиия. Типичные примеры- схемы очистки разл.
в-в. Очистка включает простую (одиократные С, и Д.) и фракционную С. (миогоступенчатая прямо. и противоточная, а также зонная; см. Кристадлызаяиолные методы разделения смесей). Простая С. может 891 быть вакуумной (рис. 2, а) или с газом-носителем, к-рый удаляется из системы (рис. 2, б) либо рециркулирует в ией (рис. 2, и). При фракционной С.
может асущеспшяться редиркуляция как газообразиого, так и твердого носителей (рис. 2, г), что обеспечивает противоток фаз в сублимац. колонне. В этой схеме инертные твердые иелетучие частицы подаютот в десублиматор-дефлегматор лад сублимац. колонной при т-ре ниже точки Д. пара; здесь часпщы покрьгваются тонкой пленкой твердого десублимата, создающего обратный поток для укрепляющей части сублвмац.
колонны. Более летучие компоненты концентрируются в ее верх. части, менее летучие-в нижней, Противоток паровой фазы осуществляется под воздействием температурного градиента (с возрастаиием т-ры сверху вниз) либо введением в ииж. часть колонны рециркулирующего инертного газалосителя, создающего поднимающийся вверх поток пара. Ряс.2. Степы сублямап.
оапспя а-а: а-Чяптал вакуумвая сублямалпя; бсублямаюы с впсртным тазом-восятслем; е-сублпмаппя с реюылом зазавсюптсля; г-фрысдпоавая сублвьыюы с репвклам» таза-яосятсля я твердого яосатсля; 1-субляматор; 2-дызбюзматор-до1ымматорз 3-остаток е.вв; 4- нагреаат. «овтурс 5-пятавя» б-пар; 7-асвтяль 1дся сублямапвв яз раанааа— каюасублвмапяпу; 8-атла:юзаюыап ковтур; 9-смесь пара а таза-восвтыы; 1П, 11, 13-ватретыв таз-яссятель в сто реплкл; 12-смесь таза.восвтел» в вспро. дссублвмвр.
щюяуата! 14-вспарвтель; М-дссубламатар обратвото потока; 1б-рсвякл твердого восвтел»; ! 7, 18-укрепляющая в яссерпмааююая сеавяв. Приыеаешзе СД врацеесов, К достоинствам зтвх процессов можно отнести: сравнительно высокий равновесный козф. разделения; возможность в случае использования газовых смесей исключить испарение р-рителей (в отличие от абсорбции и ректификации); меньшая рабочая т-ра (чем при дистилляции); удобство улравлеиия процессом нанесения покрытий; возможность получать целевые продукты сразу в товарной форме (дисперсные частицы, монокристаллы, твердые пленки), высокочистые материалы, композиции несплавляемых компонентов (нитевидные кристаллы из иеметаллов в металлич. матрице), тонкие и сверхтонкие порошки металлов, их оксидов.
Благодаря этим и др. достоинствам СД процессы нашли широкое распространевие (особенно начиная с 70-х гг.) в разл. областях науки и техники. Сублимац. очистке подвергают неорг. (Н(С14, А)С13, 12, ряд металлов) и орг. (алтрахинон, белзойвая и салициловая к-ты, цианурхлорид, фталоцванины) в-ва, материалы для микроэлектровики. В криогелиой технике СД процессы применяют для очистки газовых смесей (см. Воздуха разделение).
К сублимац. очистке относят также разделеиие изотопов урала. СД процессы применеот для выделения целевых лродуктов из паровоздушиых смесей (напр., фталевый и малеииовый ангидриды),получения новых в-в (техл. углерод, алмазы в виде монокристаллов или пленок и т.д.). 892 Сублимап. сушку (сунжу вымораживанием) используют в прояз-вах капрона, лавсана и полиэтилена; для очистки ЯЬ2О5, СаР„Еп$, камфоры, пирогаллола, салициловой к-ты и др.; при йолучевии антибиотиков, шпц, продухтов, мед.
препаратов (плазма крови, кровезамевители и т.и.). СД процесыя используют для послойного анализа хвм. состава твердых систем (с использованием метода лазерного испарения); для нанесения защитных покрытий иа микросферы ядерного топлива, на пов-сти разл. в-в при изготовления чувстввт. датчиков (сенсоров) состава и св-в газов, на пов-сти углеродных волокон и изделнй из ннх, а татке на металлвч. пов.сти (напр., хромирование); в технологии полупроводников и сверитроводнвков; при изготовлении светоизлучающих диодов, оптич.
световодов и др. в оптоэлектронике; для записи информации на лазерных оптич. дисках; при создания интегральных схем в микроэлектронике; прн тепловой защите сверхзвуковых анпаратов (см. Абляционные материалы); при создании гаэодннамич. потоков (процессы, протекающие при горении смесевых твердых ракетных топлив, и др.); для термопереводиого печатания (т.е. получения опивков путем переноса красителя при негр. с печатной формы на ткань, бумагу, стронг. и иные материалы).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
