Введение к работе
Актуальность проблемы. Матод противоточной кристаллизации из расплава (ІЖР) используется в лабораторной практике для разделения смесей и глубокой очистки веществ.
В ИХВВ РАН и на кафедре неорганической химии ННГУ им. Е И. Лобачевского выполнены работы по глубокой очистке ряда летучих неорганических хлоридов 3-5 групп Периодической системы элементов (треххлористого бора,треххлористого галлия,четы-реххлористого титана,четыреххлористого кремния,треххлористого мышьяка), а также аммиака и элементарной серы. В настоящее время этот метод используется в промышленности для выделения п-ксилоловой фракции нефтехимического производства,для очистки дихлорбензола и нафталина,а также для разделения ряда других эвтектикообразутащих систем.
К достоинствам ПКР следует отнести более низкую температуру проведения процесса,что особенно важно при очистке термонестойких веществ, а также для решения задачи уменьшения в процессе очистки загрязняющего действия материала аппаратура
Несмотря на большие потенциальные возможности метода ПКР имеется ряд причин, которые сдерживают его использование для глубокой очистки веществ в промышленном масштабе. К ним прежде всего следует отнести явление увеличения среднего размера кристаллов,движущихся в кристаллизационной колонне. Увеличение среднего размера кристаллов при практически неизменной доле твердой фазы в колонне происходит за счет плавления мелких и роста более крупных кристаллов. При этом уменьшается поверхность массообмена фаз и идет процесс перекристаллизации,что приводит с одной стороны к уменьшению,а с другой стороны к увеличению эффекта очистки. Экспериментально установлено,что в
- 4 -процессе укрупнения кристаллов эффективность очистки в колонне уменьшается. Попытки ее увеличения за счет увеличения высоты колонны не привели к желаемому результату, т. к. одновременно с увеличением высоты колонны происходит и увеличение БЭТС (высоты эквивалентной теоретической ступени разделения). Шесте с тем задача создания высокоэффективного процесса противогочной кристаллизации для глубокой очистки широкого ассортимента веществ является актуальной.
Цель работы состояла в разработке способа механического измельчения кристаллической фазы,исследовании перераспределения кристаллов по размерам в процессе их измельчения и влияния измельчения кристаллов на эффективность очистки веществ в про-тивоточной кристаллизационной колонне.
Научная новизна- Изучено распределение кристаллов по размерам при их механическом измельчении в колонне. Исследовано влияние условий измельчения на распределение кристаллов по размерам. Определена зависимость степени измельчения кристал-
-? -Ч лов от концентрации примеси в интервале 10 - 10 % масс. Получено уравнение для расчета степени измельчения кристаллов в зависимости от природы вещгства.
Практическая ценность работы. Предложен метод измельчения кристаллов и разработана конструкция узлов, измельчения кристаллической фазы в разделительной секции кристаллизационной колонны. Изучено распределение концентрации примеси по высоте кристаллизационной колонны в зависимости от числа измельчащих устройств. Спроектирована и изготовлена противоточная кристаллизационная колонна с механическим измельчением крисгаляичес-
!»
I
- 5 -кой фазы, имеющая 8 -10 теоретических ступеней разделения на ілетре длины разделительной секции колонны. На ней была проведена глубокая очистка бензола,чэтыреххлористого углерода,четы-реххлористого титана, диэтащинка, элементарной серы. Достигнутый уровень чистоты этих веществ отвечает требованиям,предъявляемым к ним в микроэлектронике и волоконной оптике.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на 8-й Всесоюзной конференции по методам получения и анализу высокочистых веществ. (Горький 1988 г.),4-й Всесоюзной конференции по массовой кристаллизации и кристаллизационным методам разделения (Иваново 1990 г.), 11-м Международном симпозиуме по промышленной кристаллизации (ФРГ 1990 г.).
Публикации; По теме диссертации опубликовано 6 статей,4 тезисов,получено 1 авторское свидетельство СССР на изобретение.
Объем работы: Диссертация изложна на 116 страницах машинописного текста,состоит из введения,четырех глав,списка литературы (117 наименований) .содержит 15 таблиц и 19 рисунков.