Материальный и тепловой балансы кристаллизации

 

Материальный баланс процесса кристаллизации по общим потокам веществ может быть представлен в виде

 

, (7.6)

 

а баланс по безводному веществу – в виде

 

, (7.7)

 

где , и – потоки исходного, маточного растворов и полученных кристаллов, соответственно; – поток выпаренной воды; и – концентрации соответственно исходного и маточного растворов; – отношение молекулярных масс безводной соли и кристаллогидрата.

Количество получаемого продукта находят путем совместного решения уравнений (7.6) и (7.7):

. (7.8)

В случае изогидрической кристаллизации количество выпаренной воды 0 и уравнение (7.8) сводится к виду

. (7.9)

Для процесса кристаллизации методом удаления растворителя из насыщенного раствора () уравнение (7.8) принимает вид:

. (7.10)

Тепловой баланс процесса изогидрической кристаллизации может быть записан в виде равенства на основе схемы тепловых потоков, представленных на рис. 7.6:

, (7.11)

 

где – поток охлаждающей воды; , , , , – теплоемкости исходного и маточного растворов, охлаждающей воды и кристаллов, соответственно; , , , , – температуры исходного и маточного растворов, охлаждающей воды и кристаллов, соответственно; – теплота кристаллизации; – потери тепла в окружающую среду.

 

 

Рис. 7.6 Схема тепловых потоков при изогидрической кристаллизации

 

Уравнения (7.11) и (7.6) позволяют определить расход охлаждающей воды на процесс изогидрической кристаллизации:

 

. (7.12)

 

Тепловой баланс процесса кристаллизации методом удаления растворителя при нагревании раствора глухим паром может быть записан на основе схемы тепловых потоков, представленных на рис.7.7:

 

, (7.13)

 

где – расход греющего пара; , , – энтальпии греющего пара, конденсата и удаленного в виде пара растворителя, соответственно.

По уравнениям (7.6) и (713) определяют расход греющего пара:

 

. (7.14)

 

При кристаллизации солей из растворов молекулы и атомы растворенного вещества значительно сближаются друг с другом, что вызывает тепловой эффект, в большинстве случаев положительный. В практике кристаллизации теплоту кристаллизации обычно принимают равной по величине и противоположной по знаку теплоте растворения.

 

Рис. 7.7. Схема тепловых потоков при кристаллизации

методом удаления растворителя