Материальный баланс.
Рис.7.5. Схемы материальных и тепловых балансов кристаллизации:
а – изогидрическая кристаллизация, б – изотермическая кристаллизация.
Материальный баланс процесса кристаллизации по общим потокам веществ может быть представлена в виде:
(7.4)
- расход начального раствора,
- расход конечного (маточного) раствора,
- расход кристаллов (кристаллической фазы),
- поток выпаренной воды.
Баланс по безводному веществу имеет вид:
(7.5)
хн – начальная концентрация растворенного вещества в растворе,
– конечная концентрация растворенного вещества в растворе (маточный раствор).
Здесь - расход кристаллической фазы в пересчете на растворенное вещества. Определяем как:
(7.6)
где М- молекулярная масса кристалла без растворителя, - молекулярная масса кристалла с учетом растворителя. Например, сульфат меди кристаллизуется при Т=50 как , а при более высоких Т как .
Решая совместно уравнения (7.4) – (7.6) получим расход кристаллической фазы:
(7.7)
Если кристаллическая фаза не включает растворителя тогда 𝝀=1:
(7.8)
При изотермической кристаллизации происходит удаление влаги из насыщенного раствора. Поэтому концентрации начального и маточного раствора равны. Тогда получим:
(7.9)
При изогидрической кристаллизации , и уравнение (7.8) примет вид:
(7.10)
Тепловой баланс.
Тепловой баланс процесса изогридической кристаллизации может быть записан на основе схемы тепловых потоков, представленных на рис.7.5, в виде:
(7.11)
Здесь - расход охлаждающей воды, - теплота кристаллизации, - потери теплоты в окружающую среду, Н – энтальпия, индексы: н – начальный, к – конечный, ох – охлаждающий, т – твердый (кристалл).
Уравнения (7.11) и (7.4) дают возможность определить расход охлаждающей воды на процесс изогидрической кристаллизации:
(7.12)
Тепловой баланс изотермической кристаллизации может быть записана основе схемы тепловых потоков, представленных на рис.7.5, в виде:
(7.13)
Здесь - расход греющего пара; , и - энтальпии греющего пара, конденсата греющего пара, вторичного пара соответственно.
Совместное решение уравнений (7.13) и (7.4) позволяет определить расход греющего пара:
(7.14)
В большинстве случаев при кристаллизации тепло выделяется. В практике кристаллизации теплоту кристаллизации обычно принимает равной по величине и противоположной по знаку теплоте растворения.
Дата добавления: 2018-05-10; просмотров: 916;