Разработка энергосберегающих вариантов выпарной кристаллизации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.08, кандидат наук Бельская, Валентина Игоревна
- Специальность ВАК РФ05.17.08
- Количество страниц 163
Оглавление диссертации кандидат наук Бельская, Валентина Игоревна
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Основные условные обозначения
Глава 1. Анализ литературных данных по вопросам кристаллизации веществ из растворов и использования тепловых насосов
1.1. Основные особенности кристаллизации веществ из растворов
1.2. Кристаллизация путем охлаждения растворов
1.3. Выпарная кристаллизация
1.4. Вакуум-выпарная кристаллизация
1.5. Кристаллизация методом высаливания
1.6. Основные особенности тепловых насосов
1.6.1. Классификация тепловых насосов
1.6.2. Основные типы тепловых насосов
1.7. Использование тепловых насосов при проведении химико-технологических процессов
1.8. Оценка эффективности применения парокомпрессионных тепловых насосов
1.9. Выводы
Глава 2. Сочетание процессов выпаривания и выпарной кристаллизации
2.1. Схемы установок и принцип их работы
2.2. Теоретическое описание процесса
2.3. Анализ влияния различных факторов на процесс разделения
Глава 3. Двухкорпусная выпарная кристаллизация с параллельным питанием корпусов исходным раствором
3.1. Схема установки и принцип ее работы
3.2. Теоретическое описание процесса
3.3. Анализ влияния различных факторов на процесс разделения
Глава 4. Сочетание процессов выпаривания и выпарной
кристаллизации с использованием тепловых насосов
2
4.1. Схемы установок и принцип их работы
4.2. Анализ процесса разделения
Глава 5. Двухкорпусная выпарная кристаллизация с использованием теплового насоса
5.1. Схема установки и принцип ее работы
5.2. Теоретическое описание процесса
5.3. Анализ влияния различных факторов на процесс разделения
Выводы
Список литературы
Приложение
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Процессы и аппараты химической технологии», 05.17.08 шифр ВАК
Разработка ресурсо- и энергосберегающих вариантов процесса перекристаллизации веществ с использованием выпарной и вакуум-выпарной кристаллизаций2021 год, кандидат наук Яковлев Дмитрий Сергеевич
Разработка ресурсо- и энергосберегающих вариантов процесса перекристаллизации веществ с использованием выпарной и вакуум-выпарной кристаллизаций2019 год, кандидат наук Яковлев Дмитрий Сергеевич
Перекристаллизация веществ из растворов с использованием тепловых насосов2013 год, кандидат наук Уваров, Михаил Евгеньевич
Выпарная кристаллизация веществ из водных растворов с использованием тепловых насосов2002 год, кандидат технических наук Наби Лай Бангура
Разработка энергосберегающих вариантов разделения смесей путем сочетания процессов ректификации и фракционной кристаллизации2019 год, кандидат наук Михайлов Михаил Владимирович
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка энергосберегающих вариантов выпарной кристаллизации»
ВВЕДЕНИЕ
Процесс выпарной кристаллизации широко используется для выделения растворенных веществ из различных водных растворов. В данном случае пересыщение достигается за счет частичной отгонки растворителя при упаривании раствора с подводом тепла из внешней среды.
Для реализации данного процесса затрачивается довольно большое количество тепловой энергии, что существенно сказывается на его технико-экономических показателях. Снижение энергоемкости имеет не только экономическое, но и экологическое значение. Уменьшение энергоемкости различных технологических процессов соответственно снижает загрязнение окружающей среды при производстве тепловой и других видов энергии. Здесь уместно отметить, что вопросы снижения энергоемкости процесса выпарной кристаллизации в настоящее время исследованы довольно слабо.
Процесс выпарной кристаллизации по принципу его организации и аппаратурному оформлению в значительной мере напоминает процесс обычного выпаривания. Более того при выделении веществ из разбавленных растворов выпарная кристаллизация часто сочетается с предварительным концентрированием растворов путем их выпаривания. При этом используется два или несколько корпусов. В первых корпусах происходит обычное выпаривание, а в последнем осуществляется процесс выпарной кристаллизации.
По аналогии с процессом выпаривания при проведении выпарной кристаллизации снижение энергетических затрат на её осуществление принципиально может быть достигнуто следующими способами:
• проведение процесса разделения с применением многокорпусных установок, в которых вторичные пары используются для обогрева последующих корпусов;
• использование различных тепловых насосов для сжатия вторичных паров с целью их использования в качестве теплоносителя при
проведении рассматриваемого процесса;
• организация рекуперативного теплообмена между потоками исходного раствора и отводимыми потоками конденсата паров теплоносителей или потоками вторичных паров.
Заметим, что наиболее эффективными являются первые два из указанных выше способов энергосбережения.
В рамках данной диссертационной работы был проведен анализ различных вариантов снижения энергетических затрат в процессе выпарной кристаллизации. При этом было рассмотрено несколько схем проведения данного процесса применительно к выделению неорганических солей из их водных растворов.
Данная диссертация состоит из пяти глав. Первая глава представляет собой краткий обзор литературных данных по вопросам кристаллизации веществ из растворов, а также использования тепловых насосов при проведении химико-технологических процессов. Во второй главе рассмотрено сочетание процессов выпаривания и выпарной кристаллизации применительно к выделению веществ из их разбавленных растворов. В третьей главе выполнен анализ двухкорпусной выпарной кристаллизации с параллельным питанием корпусов исходным раствором. Данный процесс целесообразно использовать для выделения веществ из концентрированных растворов. В четвертой главе рассмотрены различные варианты проведения процесса выпарной кристаллизации с применением парокомпрессионных тепловых насосов. В пятой главе проведен анализ процесса выпарной кристаллизации, в котором многокорпусный процесс разделения осуществляется использованием теплового насоса. Для всех рассматриваемых вариантов процесса выпарной кристаллизации выполнен анализ влияния основных параметров процесса на выход продуктов разделения и энергетические затраты, а также дано сравнение с обычным вариантом однокорпусной выпарной кристаллизации.
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Вн~ расход условного топлива в схеме без теплового насоса; Вт - расход условного топлива в схеме с использованием теплового насоса; вт - удельный расход условного топлива на производство единицы тепловой энергии;
бэ - удельный расход условного топлива на производство единицы
электрической энергии; св - теплоемкость растворенного вещества; ср - теплоемкость растворителя (воды); с?-теплоемкость исходного раствора; с к - теплоемкость кристаллической фазы; См — теплоемкость маточника; £) - расход греющего пара; £>0 - расход свежего греющего пара; Е - расход экстра-пара; Т7 - поток исходного раствора; /в - поверхность теплообмена выпарного аппарата; /к - поверхность теплообмена выпарного кристаллизатора; С - расход конденсата; Св - расход охлаждающей воды; От - расход промежуточного теплоносителя; g - ускорение свободного падения; //-высота труб; / - энтальпия пара; ¿п - энтальпия греющего пара; К - поток кристаллической фазы; кд- коэффициент теплопередачи выпарного аппарата; кК - коэффициент теплопередачи выпарного кристаллизатора; М- поток маточника;
Мв - молекулярная масса растворенного вещества;
Мкг - молекулярная масса кристаллогидрата; N - мощность компрессора; пв - относительный расход условного топлива; р - давление в аппарате; рп - давление греющего пара; - расход тепла;
- расход тепла в выпарном аппарате;
- расход тепла в выпарном кристаллизаторе;
гкр - удельная теплота кристаллизации растворенного вещества; гп - удельная теплота парообразования греющего пара; / - температура;
температура кристаллизации эвтектики; tf- температура исходного раствора; ^ - температура кипения раствора; гп - температура греющего пара; V- поток неконденсирующихся газов; Ж - поток вторичного пара;
хкг - концентрация растворенного вещества в кристаллогидрате;
хЕ - концентрация эвтектики;
хр - концентрация исходного раствора;
хк - концентрация кристаллической фазы;
хм - концентрация маточника;
хн - концентрация насыщенного раствора;
Хм/- концентрация вторичных паров;
А - разность температур потоков, температурный напор;
8 - температурная депрессия при кипении раствора;
8г - гидравлическая депрессия;
дст- толщина стенки труб;
ек - коэффициент преобразования энергии;
г; - коэффициент извлечения;
Цад ~ адиабатический КПД;
Цмех - механический КПД компрессора;
в - температура вторичного пара;
¡л - коэффициент динамической вязкости конденсата;
Хст - коэффициент теплопроводности стенки труб.
Аппараты:
БК - барометрический конденсатор смешения;
ВА - выпарной аппарат;
ВК - выпарной кристаллизатор;
ВН - вакуум-насос;
ДВ - дроссельный вентиль;
И - испаритель;
К - компрессор;
КО - конденсатор;
Н - устройство для насыщения перегретого пара; ПИ - паровой инжектор; С - сепаратор; Т - теплообменник; ТН - тепловой насос; Ф - фильтр.
Глава 1
АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ ПО ВОПРОСАМ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ВЕЩЕСТВ ИЗ РАСТВОРОВ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ
1.1. Основные особенности кристаллизации веществ из растворов
Кристаллизация широко применяется в химической, нефтехимической, металлургической, медицинской, пищевой и других отраслях промышленности для решения следующих задач: выделения кристаллической фазы из растворов и расплавов, разделения смесей на фракции, обогащенные теми или иными компонентами, глубокой очистки веществ от примесей, выращивания монокристаллов. Особенно большое значение процесс кристаллизации имеет в технологии минеральных солей и удобрений, где часто он определяет качество готового продукта.
Процесс кристаллизации происходит только в том случае, когда исходная фаза находится в состоянии пересыщения или переохлаждения. Пересыщенными называют такие растворы, в которых концентрация растворенного вещества выше его растворимости. Поскольку пересыщенные растворы неустойчивы, то из них выделяется избыточное количество растворенного вещества, т.е. происходит процесс кристаллизации [1-4].
Для разделения и очистки веществ довольно часто применяют процесс кристаллизации из раствора. Сущность его заключается в том, что для понижения температуры кристаллизации смеси или снижения её вязкости к разделяемой смеси (или очищаемому веществу) добавляют низкоплавкий компонент (растворитель). Иногда при введении растворителя удается изменить коэффициенты распределения компонентов в жидкой и кристаллической фазах в благоприятную сторону.
Как правило, растворители обладают более высокой летучестью паров, чем растворяемое вещество, что часто позволяет достигать пересыщения
кристаллизующейся смеси не только охлаждением раствора, но и частичным испарением растворителя.
Кристаллизация из растворов применяется в основном для очистки и разделения неорганических веществ. При этом процесс протекает при значительно более низких температурах, чем при кристаллизации расплавов тех же веществ. Особенно часто кристаллизация из растворов применяется при очистке различных солей, углеводов, витаминов, лекарственных препаратов и др. [2, 3, 5-8].
Закономерности процесса кристаллизации зависят от целого ряда факторов, важнейшими из которых являются: состав исходного вещества (смеси, раствора), его физико-химические свойства, вид (характер) диаграммы равновесия фаз рассматриваемой системы, способ создания пересыщения, интенсивность подвода и отвода теплоты, интенсивность перемешивания и ряда других факторов [2, 5, 10].
Как правило, растворимость большинства веществ с повышением температуры увеличивается. При понижении температуры такие растворы становятся пересыщенными и переходят в неустойчивое состояние, продолжительность которого определяется степенью отклонения от равновесия, свойствами растворенного вещества и растворителя. Переход из неравновесного состояния в равновесное сопровождается выпадением кристаллов, т.е. возникновением процесса кристаллизации. На величину предельного (максимального) пересыщения оказывают влияние свойства растворенного вещества и растворителя, температура раствора, скорость охлаждения, наличие примесей, механические воздействия и т.д. Поэтому обычно величину предельного пересыщения определяют экспериментально или оценивают по приближенным эмпирическим уравнениям [3,9-12].
Температура кристаллизации индивидуальных веществ постоянна при определенном давлении. Эта температура зависит от природы жидкой и возникающей твердой фазы. Некоторые вещества могут образовывать
несколько кристаллических фаз, имеющих различное строение решетки, плавление которых может происходить при разных температурах [1,2].
Состав получаемых продуктов и движущая сила процесса кристаллизации определяются равновесием фаз в рассматриваемой системе. При проведении фракционной кристаллизации, а также процесса кристаллизации с использованием растворителей исходное вещество (раствор) состоит, по крайней мере, из двух компонентов. В реальных же условиях часто приходится иметь дело с многокомпонентными смесями.
Для однокомпонентных систем, имеющих только одну твердую фазу и не образующих жидкокристаллических фаз, на диаграмме состояния нонвариантному равновесию отвечает одна тройная точка. Если вещество в твердом состоянии претерпевает полиморфное превращение, то диаграмма состояния усложняется, так как каждой модификации твердого вещества соответствует собственная область равновесного состояния и появляется несколько тройных точек [1,2].
Для бинарных систем в качестве независимых переменных, определяющих равновесие системы, выступают температура Г, давление р и концентрация растворенного вещества х. При этом равновесие фаз удобно представлять в виде диаграмм состояния. В общем случае равновесие в бинарных системах может быть представлено в пространственной системе координат. Однако построение полных диаграмм состояния даже для относительно простых бинарных систем сопряжено с большими экспериментальными трудностями и пока осуществлено для немногих систем.
Учитывая, что давление относительно слабо влияет на равновесие
«конденсированных» систем, изучение равновесия фаз производят обычно
при постоянном (чаще всего при атмосферном) давлении. Полученные при
этом данные можно представить в виде плоской диаграммы равновесия фаз.
Обычно их изображают в координатах температура г - состав (концентрация)
растворенного вещества х. Процесс кристаллизации практически для всех
11
составов раствора происходит в определенном диапазоне температур. Он начинается при достижении в системе температуры ликвидуса (температуры начала кристаллизации), а заканчивается при температуре солидуса (температуре полной кристаллизации). Исключение составляют лишь растворы, имеющие эвтектический состав и состав образующихся кристаллогидратов [1, 2, 5].
В общем случае фазовое равновесие трехкомпонентных систем определяется четырьмя независимыми переменными: температурой, давлением и концентрациями любых двух компонентов. Поэтом графическое представление равновесия в таких системах требует изображения в «четырехмерном пространстве» и может быть реализовано с использованием специальных графических методов. Для практических целей обычно используют более простые изобарические диаграммы фазового равновесия тройных систем: они представляют собой трехгранную призму, основанием которой служит треугольник составов, а по ординате отложены значения температуры [1-3, 5, 12, 13].
Диаграммы фазового равновесия строятся обычно по опытным данным, полученным большей частью методом термического анализа. В основе этого метода лежит постоянство скорости изменения температуры при охлаждении раствора до начала фазового превращения в нем. Появление кристаллов в растворе или переход одной кристаллической модификации в другую сопровождается выделением теплоты фазового превращения. Поэтому при начале фазовых превращений охлаждение замедляется или временно прекращается. Следовательно, всякий излом на кривой охлаждения раствора указывает на начало некоторого превращения. По кривым охлаждения растворов различного состава строятся диаграммы фазового равновесия [3,5,
9]-
При расчете процесса кристаллизации из растворов, а также для
анализа его результатов часто используются так называемые кривые
растворимости, которые описывают функциональную зависимость
12
растворимости вещества в том или ином растворителе от температуры. Следует отметить, что кривые растворимости представляют собой частный случай диаграмм фазового равновесия; они являются отрезками кривых ликвидуса в определенном интервале температур.
Для того чтобы начался процесс кристаллизации в системе необходимо создать определенное пересыщение. Для однокомпонентных систем пересыщения можно достичь путем изменения давления или температуры [1, 3, 4]. Для бинарных и многокомпонентных систем пересыщение можно создать следующими способами [1, 2, 5]:
■ охлаждением смеси через теплообменные поверхности или в результате ее непосредственного контакта с различными хладагентами;
■ частичным испарением легколетучего компонента смеси (чаще всего - растворителя);
■ изменением давления в системе;
■ изменением взаимной растворимости компонентов путем введения дополнительного («высаливающего») компонента;
■ добавлением к разделяемой смеси химических реагентов, образующих с одним или несколькими компонентами смеси химическое соединение, выпадающее в виде кристаллического осадка.
В производственных условиях наиболее часто используются два первых способа. При этом кристаллизацию растворов методом охлаждения обычно применяют для веществ, растворимость которых существенно зависит от температуры. Для веществ, растворимость которых слабо зависит от температуры, пересыщение рационально создавать путем частичной отгонки растворителя. Давление слабо отражается на равновесии конденсированных фаз, поэтому при кристаллизации веществ из растворов оно используется крайне редко. Кристаллизацию методом высаливания используют в случаях, когда по каким-либо причинам другие способы создания пересыщения оказываются нерациональными [5, 6, 9].
Как указывалось выше, для осуществления процесса кристаллизации в растворе необходимо создать пересыщение. По способу его создания процессы кристаллизации с использованием растворителей принято разделять на следующие методы:
■ кристаллизация путем охлаждения раствора;
■ выпарная кристаллизация;
■ вакуум-выпарная кристаллизация;
■ кристаллизация высаливанием.
1.2. Кристаллизация путем охлаждения растворов
Растворимость большинства веществ уменьшается с понижением температуры, поэтому при охлаждении растворов возникает пересыщение, обусловливающее выделение кристаллов. Этот метод получил название изогидрической кристаллизации, поскольку при его осуществлении количество растворителя остается постоянным [2, 3, 5, 7, 13-16].
Процесс массовой кристаллизации из растворов методом охлаждения можно проводить в двух вариантах: путем отвода теплоты от раствора с помощью различных охлаждающих устройств (рубашек, трубчаток, змеевиков и т.д.) или путем непосредственного контакта раствора с охлажденными газами или жидкостями, не смешивающимися с раствором. Последний вариант часто выступает под термином «контактная кристаллизация».
Массовая кристаллизация в аппаратах с внешним охлаждением широко используется для разделения различных технологических смесей, а также для извлечения растворимых веществ из технологических и природных растворов [2, 5, 9]. Выход кристаллов и количество отводимого тепла в данном процессе может быть рассчитан с использованием уравнений материального и теплового балансов [2]. Время пребывания смеси определяется расходом исходной смеси и объемом аппарата. Продолжительность процесса кристаллизации зависит от кинетических
свойств разделяемой смеси (скорости зарождения и роста кристаллов), а также от требуемого размера кристаллов [2, 3, 5, 8, 9].
Для осуществления данного процесса используется разнообразное аппаратурное оформление. При этом отвод тепла от охлаждаемой смеси осуществляется через стенки кристаллизаторов или с использованием охлаждаемых трубчаток, змеевиков и других охлаждающих элементов [2, 5]. В процессе кристаллизации исходная смесь обычно принудительно перемешивается с помощью различных мешалок и шнеков. Охлаждающими агентами служат жидкости, сохраняющие неизменным свое агрегатное состояние (вода, рассолы, органические вещества с низкой температурой плавления и др.), а также испаряющиеся жидкости (аммиак, фреоны, пропан, этан и др.).
Наиболее простыми аппаратами для проведения рассматриваемого процесса являются емкостные кристаллизаторы с охлаждающей рубашкой, в которых кристаллическая смесь перемешивается рамными, якорными, лопастными или пропеллерными мешалками [1, 2, 5, 9, 10]. Объем таких аппаратов может достигать нескольких кубических метров. Чаще всего емкостные кристаллизаторы работают периодически. Недостатком емкостных кристаллизаторов является небольшая поверхность теплообмена.
Для непрерывной кристаллизации часто используют горизонтальные трубчатые аппараты с наружной охлаждающей рубашкой, снабженные шнеком или валом со скребками [1-3, 5, 9]. Исходный раствор подают с одного конца, а готовая суспензия выводится с противоположного конца кристаллизатора. Длина трубчатых кристаллизаторов нередко достигает 30 -40 м. При такой длине их обычно разбивают на отдельные секции длиной 6 -8 м. Эти секции часто располагают друг над другом или по углам шестиугольника. Скребки предотвращают образование кристаллов на теплопередающей поверхности, а также интенсифицируют процессы тепломассообмена.
К аппаратам непрерывного действия относятся также дисковые кристаллизаторы вертикального и горизонтального типов [1, 2]. Такие кристаллизаторы состоят из полых дисков, в которых по кольцевым каналам движется хладагент. Диски собраны в пакет и имеют центральное отверстие, через которое проходит вал с размещенными на нем скребками для перемешивания суспензии. Также для непрерывной кристаллизации веществ из водных растворов иногда используют барабанные кристаллизаторы с внешней охлаждающей рубашкой, конструкция которых напоминает вращающиеся барабанные сушилки [5, 9].
Для кристаллизации неорганических солей из водных растворов используют циркуляционные кристаллизаторы с псевдоожиженным слоем кристаллов. Такие кристаллизаторы обычно состоят из кристаллорастителя, теплообменника, циркуляционного насоса. Охлаждение раствора обычно проводится в трубчатом теплообменнике, откуда пересыщенный раствор поступает в нижнюю часть кристалл орастителя. Рост кристаллов происходит во взвешенном слое. Пройдя через псевдоожиженный слой, маточник осветляется и по циркуляционной трубе возвращается в теплообменник [1-3, 5,9, 12, 13, 17].
Недостатком кристаллизаторов с внешним охлаждением является относительно медленное охлаждение. При этом иногда на охлаждающих поверхностях кристаллизаторов может происходить отложение кристаллической фазы, что снижает интенсивность охлаждения и нарушает выбранный режим кристаллизации.
Значительно улучшить процесс разделения можно при использовании контактных методов охлаждения. Это обусловлено развитой межфазной поверхностью и интенсивным перемешиванием фаз, возможностью проведения процесса при незначительной разности температур между кристаллизующейся смесью и хладагентом, а также отсутствием в кристаллизаторах теплообменных поверхностей, что исключает их
инкрустацию и существенно упрощает конструкцию аппаратов [1,3, 14, 18].
16
Недостатками такого процесса являются: возможность загрязнения продуктов разделения хладагентом, появление дополнительной операции отделения отработанного хладагента от продуктов разделения.
При контактной кристаллизации органических веществ в качестве жидкого хладагента обычно используют воду или водные растворы различных неорганических солей. При кристаллизации неорганических веществ применяют различные органические жидкости. В качестве газообразных хладагентов используют воздух или инертные газы, в качестве испаряющихся хладагентов - бутан, бутилен, бутан-бутиленовые смеси, метилхлорид, а также различные фреоны. Расход хладагента в данном процессе рассчитывают с использованием уравнения теплового баланса [2]. В зависимости от соотношения потоков разделяемой смеси и хладагента, их физико-химических свойств и рабочих условий процесса кристаллизация может происходить в дисперсной или сплошной фазе.
Контактная кристаллизация может осуществляться как в периодическом, так и непрерывном режимах. Периодический процесс чаще всего проводят в емкостных аппаратах. Непрерывный процесс контактной кристаллизации имеет более разнообразное аппаратурное оформление и может осуществляться как в емкостных аппаратах, так и в аппаратах колонного типа с противоточным движением хладагента и кристаллизующегося раствора. Такие аппараты по конструкции напоминают колонные жидкостные экстракторы. Для более полного отделения хладагента от кристаллизующейся смеси эти аппараты обычно снабжаются секциями отстаивания [2, 3, 5, 9]. К достоинствам колонных кристаллизаторов следует отнести отсутствие необходимости в специальном оборудовании для отделения хладагента от кристаллизующейся смеси.
1.3. Выпарная кристаллизация
Этот метод широко используется для выделения растворенных веществ из различных водных растворов. В данном случае пересыщение достигается
за счет частичной отгонки растворителя из раствора. Иногда такой процесс называют изотермической кристаллизацией, так как выпаривание раствора производится при постоянной температуре. Данный процесс выгодно использовать для веществ, растворимость которых слабо зависит от температуры [3, 5, 19-21].
Недостатками выпарной кристаллизации являются:
■ более высокие энергетические затраты по сравнению с кристаллизацией путем охлаждения растворов;
■ некоторые соли склонны к образованию кристаллов на теплопередающих поверхностях, что нарушает теплообмен и приводит к снижению удельной производительности оборудования.
В таком процессе состав маточника остается неизменным, температура кристаллизации зависит от давления в аппарате [5, 16, 22]. Данный процесс, как и большинство других методов кристаллизации, может осуществляться в периодическом и непрерывных режимах.
При осуществлении выпарной кристаллизации наблюдается три характерные стадии: простого нагрева раствора до его температуры кипения, упаривания ненасыщенного раствора и выпарной кристаллизации (рис. 1.1, а). На первой из перечисленных стадий исходный ненасыщенный раствор У7 с концентрацией хр нагревается от исходной температуры до температуры начала кипения гкр. На диаграмме равновесия фаз данный процесс соответствует линии Ра. Температура кипения исходного раствора зависит от давления в системе, концентрации раствора и физико-химических свойств растворенного вещества. На второй стадии происходит простая отгонка растворителя (линия ав). Так как при этом происходит постепенное увеличение концентрации раствора, то температура кипения постепенно растет. В конце данной стадии раствор достигает насыщенного состояния. На последней стадии процесс отгонки растворителя сопровождается выделением кристаллов растворенного вещества КА при постоянной температуре кипения суспензии (линия всГ). При этом состав жидкой фазы обычно равен
Похожие диссертационные работы по специальности «Процессы и аппараты химической технологии», 05.17.08 шифр ВАК
Разделение эвтектикообразующих смесей сочетанием дистилляции и фракционной кристаллизации с использованием тепловых насосов2017 год, кандидат наук Жильцов, Василий Сергеевич
Унос растворенного вещества из выпариваемых растворов вторичными парами выпарных установок2006 год, кандидат технических наук Базанов, Александр Владимирович
Совершенствование конструкции выпарного оборудования для интенсификации процесса регенерации адсорбента2007 год, кандидат технических наук Савичева, Юлия Николаевна
Экспериментальное исследование процесса выпаривания алюминатных растворов в производстве глинозема способом Байера и разработка оборудования2004 год, кандидат технических наук Ронкин, Владимир Михайлович
КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ СОДЫ ИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ АЛЮМИНАТНЫХ РАСТВОРОВ2016 год, кандидат наук Пересторонин Алексей Викторович
Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Бельская, Валентина Игоревна, 2013 год
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гельперин Н.И., Носов Г.А. Основы техники кристаллизации расплавов. - М.: Химия, 1975. - 352 с.
2. Гельперин Н.И., Носов Г.А. Основы техники фракционной кристаллизации. - М.: Химия, 1986. - 304 с.
3. Айнштейн В.Г., Захаров М.К., Носов Г.А. и др. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии. // М.: Логос - Высшая школа, 2002.- 1758 с.
4. Yanfeng Qiu, Ake С. Rasmuson. Crystal growth rate parameters from isothermal desupersaturation experiments. // Chemical Engineering Science, Vol. 46, Issue 7, 1991. - 1659-1667 p.
5. Матусевич Jl.H. Кристаллизация из растворов в химической промышленности. - М.: Химия, 1968. - 304 с.
6. Хамский Е.В. Кристаллизация из растворов. - Л.: Наука, 1967. -
150 с.
7. Sha Z.L., Alatalo Н., Louhi-Kultanen М., Palosaari S. Purification by crystallization from solutions of various viscosities. // Journal of Crystal Growth, Vol. 198-199, Part 1, 1999. - 692-696 p.
8. Myerson Ed. A. S. Handbook of Industrial Crystallization. -Stoneham (USA): Butterworth-Heinemann, 1993.-238 p.
9. Бемфорт А. В. Промышленная кристаллизация. - М.: Химия, 1969.-240с.
10. Mullin J. W. Crystallization. - Oxford: Heinemann, 2001. - 594 p.
11. Boistelle R., Astier J.P. Crystallization mechanisms in solution. -Marseille, France, 1988. - 320 p.
12. J. Ulrich, M. J. Jones. Heat and mass transfer operations -crystallization. // Encyclopedia of Life Support Systems, Chemical engineering end chemical process technology, Vol. 2, 2005. - 1-7 p.
13. Mass crystallization from solutions. GEA Messo PT, 2010. - 20 p.
14. Попов Д.А. Контактная кристаллизация с использованием в качестве хладагента охлажденных растворителей. / Дис. канд. техн. наук. -М.: МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 2009. - 140 с.
15. Luis A. Cisternas, Dale F. Rudd. Process designs for fractional crystallization from solution. // Ind. Eng. Chem. Res., 32 (9), 1993. - 1993-2005 p.
16. Ulrich J., Jones M.J. Industrial Crystallization: Developments in Research and Technology // Chemical Engineering Research and Design, Vol. 82, Issue 12, 2004. - 1567-1570 p.
17. Garside J., Davey R. J., Jones A. G. Advances in industrial crystallization. - Oxford: Butterworth-Heinemann, 1991. - 198 p.
18. Носов Г.А., Мясоеденков B.M. Контактная кристаллизация веществ из водных растворов с использованием теплового насоса. // Химическая технология, 2006, № 1, 32-36 с.
19. Наби Лай Бангура. Выпарная кристаллизация веществ из водных растворов с использованием тепловых насосов. / Дис. канд. техн. наук. - М.: МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 2002. - 160 с.
20. Noushine Shahidzadeh-Bonn, Salima RafaiD, Daniel Bonn and Gerard Wegdam, Salt Crystallization during Evaporation: Impact of Interfacial Properties// American Chemical Society, 24 (16), 2008. - 8599-8605 p.
21. Носов Г.А., Кесоян Г.А, Мясоеденков B.M., Наби Лай Бангура. Выпарная кристаллизация с использованием теплового насоса. // Химическая технология, 2002, № 5, 32-35 с.
22. Jun-Woo Kim, Moon-Soo Shin, Jae-Kyeong Kim, Hyoun-Soo Kim, Kee-Kahb Koo. Evaporation Crystallization of RDX by Ultrasonic Spray. // Ind. Eng. Chem. Res., 50(21), 2011. - 12186-12193 p.
23. Малин Д.У. Кристаллизация. - М.: Металлургия, 1965. - 342 с.
24. Понаморенко В.Г., Ткаченко К.П., Курлянд Ю.А. Кристаллизация в псевдоожиженном слое. - Киев. Техника, 1972. - 131 с.
25. Фролов K.B. Машиностроение. Энциклопедия / т. IV-12 Машины и аппараты химических и нефтехимических производств // под ред. Черпакова Б.И. - М.: Машиностроение, 2004. - 864 с.
26. Мясоеденков В.М., Носов Г.А., Бангура Наби Лай, Кхафи Али. Адиабатная кристаллизация с использованием теплового насоса. // Химическая технология, 2004, № 3, 35-40 с.
27. Мясоеденков В.М., Носов Г.А., Бангура Наби Лай. Оценка эффективности адиабатой кристаллизации с использованием теплового насоса. // Химическая технология, 2004, № 4, 36-47 с.
28. Turchi Е. Vacuum evaporation, when water waste equals zero// Water conditioning & Purification, 2004. - 14-16 p.
29. Гельперин H. И. Тепловой насос. - Л.: Госнаучтехиздат, 1931. -
152 с.
30. Рей Д.А., Макмайкл Д. Тепловые насосы. - М.: Энергоиздат, 1982.-220 с.
31. Литовский Е. И., Левин Л. А. Промышленные тепловые насосы. -М.: Энергоиздат, 1989. - 128 с.
32. Мясоеденков В.М., Носов Г.А., Хайбулина Е.М. Уваров М.Е. Противоточная кристаллизация с тепловым насосом. // Вестник МИТХТ, 2007, т. 2, № 6, 75-83 с.
33. Носов Г.А., Уваров М.Е., Мясоеденков В.М. Перекристаллизация веществ из растворов с применением теплового насоса. // Вестник МИТХТ, 2009, т. 4, № 1,64-68 с.
34. Култыгин Я. Б., Митрясов П. В., Новиков А. Г., Плетнев A.B. Использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии. - Л.: 1989,- 114 с.
35. Уваров М.Е., Носов Г. А. Возможные пути снижения энергетических затрат при очистке веществ методом перекристаллизации. // Успехи в химии и химической технологии, 2009, т. 23, № 7, 85-90 с.
36. Sakashita S., Fujii M., Ohji K. and other. Continuous crystallization system using a heat pump for the sugar refinery. I. Energy saving system // Int. Sugar J., v. 100, №1189, 1998. - 35 p.
37. Мясоеденков B.M., Хайбулина E.M. Эффективность использования теплового насоса в установке противоточной кристаллизации с питанием в центр. // Успехи в химии и химической технологии, 2010, т. 24, № 11, 106-110 с.
38. Craig М., Hales D., Acadia Heat pump. // Product & Technology Review, № 19, 2007. - 34-42 p.
39. Wang, Kai, Kisari, Padmaja, Abdelaziz, Omar. Testing of Crystallization Temperature of a New Working Fluid for Absorption Heat Pump Systems. // Conference: Road to Climate Friendly Chillers, Cairo, Egypt. 2010. -54-67 p.
40. Морозюк T.B. Теория холодильных машин и тепловых насосов. -Одесса: Студия «Негоциант», 2006. - 712 с.
41. Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1981. - 812 с.
42. Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. -М.: Химия, 1972. - 196 с.
43. Helen Jarlros. Thermodynamic modeling of absorption heat pumps. // Master's thesis within the sustainable energy systems program, Chalmers University of Technology, Sweden, 2010. - 4-9 p.
44. Орехов И.И., Тимофеевский Л.С., Караван С.К. Абсорбционные преобразователи теплоты. - Л.: Химия, 1989. - 208 с.
45. Ring, Terry A., Dirksen, James A., Absorption heat pumps having improved efficiency using a crystallization-inhibiting additive. // University of Utah, 2008.- 136 p.
46. Уиннингтон Т. Л., Грин Р. Дж., Лортон Р., Юзелтон Р. Б. Абсорбционный тепловой насос и способ его работы. - Интеротекс Лимитед, 2001.- 126 с.
47. Meunier F. Second Low Analysis of a Solid Adsorption Heat Pump Operating on Reversible Cascade Cycles: Application to the zeolite-water pair // Heat Recovery System, 1985. -V. 5. -№ 2. - p. 133.
48. Pons M. Global analysis of refrigerative adsorption cycles with thermal regeneration (non-uniform temperature) // Int. J. Refrigeration, 1997. - № 6.-p. 411-420.
49. Pons M. Second law analysis of adsorption cycles with thermal regeneration // J. Energy Resources Technology, ASME Trans., 1996. - № 9. - p. 229-236.
50. Зеленко В.Л., Хейфец Л.И. Предельная эффективность адсорбционного теплового насоса // Вести Моск. Ун-та. Сер.2. Химия. -2007.-Т. 48.-№ 1. — с. 12-17.
51. Планов Ю.В. Макрокинетические параметры адсорбентов для тепловых насосов и разделения воздуха. / Дис. канд. хим. наук. - М.: Прософт-М, 2005.
52. Aittimaki A., Harkonen М. Medelling of zeolite / methanol adsorption heat pump process // Heat Recov. Syst. and CHP, 1988. - № 5. - p. 475-482.
53. Douss N. Etude experimentale de cycles de pompe a chaleur a adsorption solide//Entropie, 1990. - №156. - p. 31-32.
54. Shibata Takayuki, Kyaw Kyuaw Study of C02 adsorptivity of adsorbents under high temperature and pressure for inorganic oxide - C02 chemical heat pump. // J. Chem. Eng. Jap., 1996. -№ 5. - p. 830-838.
55. Ulkii S., Mobedi M. Zeolites in htat recovery // Zeolites: Facts, Figures, Future: Proc. 8th Int. Zeolite Conf., Amsterdam, July 10-14, 1989, Amsterdam efe., 1989.-p. 511-518.
56. Tahat M.A. Heat-pump/energy-store using gel and water as a working pair//Appl. Entrgy, 2001. -№ 1. - p. 19-27.
57. Селявина И.Н., Ефремов Г.И., Журавлева Т.Ю. Описание кинетики химического теплового насоса. Энергосбережение - теория и практика: Труды 2 Всероссийской школы - семинара молодых ученых и специалистов, IIМ.: Изд-во МЭИ, 2004. - 277-278 с.
58. Clark Е., Charles R. Chemical heat pumps drive to upgrade waste heat // Chem. Eng. - USA, 1984. - № 4. - p. 50-51.
59. Ижвалов Л.А., Соловей А.И. Разработка гидридных тепловых насосов. // Российский химический журнал , 2001, т. XLV, № 5-6, 112-118 с.
60. Altinisik Kemal, Veziroglu T.Nejat. Metal hydride heat pumps // Int. J. Energy Res., 1991. -№ 7. - p. 549-560.
61. Карпис E.E. Металло-водородно-гидридные тепловые насосы и кондиционеры. //Холодильная техника, 1982, № 5, 55-57 с.
62. Nonnenmacher A., Croll М. Chemical heat pump / heat transformer based on metalhydrogen reactions // Metal-hydrogen Syst. Proc. Int. Symp., 13-15 Apr., 1981. Oxford c.a., 1982.-p. 657-665.
63. Ron M., Josephy Y. Metal hydrides for heat pump application // Z. Phys. Chem. (BRD), 1986. -№ 1-2. - p. 241-259.
64. Lauerhass L.N., Rudd D.F. On the thermodynamics of the chemical heat pump // Chem. Eng. Sci., 1981.-№ 5.-p. 803-807.
65. Ron M., Josephy Y. Metal hydrides for heat pump application // Z. Phys. Chem. (BRD), 1986.-№ 1-2.-p. 241-259.
66. Roldow W. Chemical heat pumps - a thermodynamic scheme // IVA -medd., 1980. - № 229. - p. 33-45.
67. Лихтер Ю.М., Конатантинов B.A., Онишков B.E. Применение тепловых насосов для отопления и вентиляции промышленных зданий химической промышленности. // Химическая промышленность, 1987, № 6, 58-59 с.
68. Wakao Noriaku, Ogasawara Sadao. Thermal pumps and reactions of organic substances // Refrigeration, 1985. - № 687. - p. 55-60.
69. Gabrielie Cecilia, Vamling Lennart. Drop- in replacement of R22 in heat pumps used for district heating - influence of equipment and property limitations // Int. J. Refrig, 2001. - №7. - p. 660-675.
70. Kudra T. Heat-Pump Drying. // Advanced Drying Technologies. - 2nd ed. - New York, 2008. - 500 p.
71. Каганов M. А., Привин M. P. Термоэлектрические тепловые насосы. - Л.: Энергия. Ленинградское отделение, 1970. - 175 с.
72. Коленко Е.А. Термоэлектрические охлаждающие приборы. - Л.: Наука, 1967.-282 с.
73. Королев В.В., Арефьев И.М., Рамазанова А.Г. Магнетокалорический эффект и теплоемкость ферримагнитных наносистем в магнитной жидкости. // Журнал физической химии, 2007, т. 81, № 10, 18761879 с.
74. Matsuki Н., Yamasawa К., Murakami К. // IEEE Trans. Magnetics, 1977. -Mag-13, № 5. - p. 1143-1145.
75. Уокер Г. Машины, работающие по циклу Стирлинга. // Пер. с англ.: -М.: Энергия, 1978. - 152 с.
76. W. Wongsuwan, S. Kumar, P. Neveu, F. Meunier. A review of chemical heat pump technology and applications. // Applied Thermal Engineering, Vol. 21, No. 15, 2001. - 1489-1501 p.
77. Frederick E. BecKer, Alexandra I. Zalcalc. Recovering energy by mechanical vapor recompression.//Chem. Eng. Progr., 81, № 7, 1985. - 45-49 p.
78. Beesley A. H., Rhinesmith R. D. Energy conservation by vapor compression evaporation. // Chem. Eng. Progr., 76, № 8, 1980. - 37-41 p.
79. Jim Carr, Jerom A. Bacchetti. Vapor recompression evaporator halves plant steam load. // Chem. Process. (USA), 46, № 46, 1983. - 80-81 p.
80. Захаров М. К., Носов Г. А., Мясоеденков В. Н. Применение тепловых насосов в процессах химической технологии. // Ученые записки МИТХТ, в. 6, 2002. - 54-63 с.
81. Adnan М. Al-harahsheh. Theoretical analyses of energy saving in indirect contact evaporative crystallization by using combined cycle of vapor recompression heat pump and throttling valve. // Jordan Journal of Mecanical and Industrial Engineering, Vol. 4, № 3, 2010. - 358-363 p.
82. Adnan M. Al-harahsheh. Theoretical analyses of energy saving in a direct contact evaporative crystallization through the installation of heat pump. // Desalination, corrected proof, 2009. - 358-363 p.
83. Айнштейн В.Г., Захаров M.K., Носов Г.А. Оптимизация полного теплового насоса в процессах химической технологии. // Химическая промышленность, 2001, № 1.-е. 18-27.
84. Захаров М.К., Носов Г.А., Айнштейн В.Г. Тепловые насосы в тепло- и массообменных процессах. // Химическая технология, 2001, № 10. -с. 38-47.
85. Мясоеденков В.М., Носов Г.А. Выпарная кристаллизация с использованием парового инжектора. // Вестник МИТХТ, 2006, т. 1, № 2. - с. 67-71.
86. Носов Г.А., Уваров М.Е., Мясоеденком В.М. Перекристаллизация веществ из растворов с регенерацией растворителя методом выпаривания. // Тепловые процессы в технике, 2001, № 4. - с. 187-191.
87. Мясоеденков В.М., Носов Г.А., Хайбулина Е.М. Влияние теплоотдачи на эффективность разделения бинарных смесей при использовании метода противоточной фракционной кристаллизации. // М.: Вестник МИТХТ, 2009, т. 4, № 6, 45-51 с.
88. Adnan М. Al-Harahsheh, A heat pump in a countercurrent crystallization process// Applied Thermal Engineering, Vol. 25, 2005. - 545555 p.
89. Хайбулина Е.М. Разделение смесей методами фракционного плавления и противоточной фракционной кристаллизации с использованием тепловых насосов. / Дис. канд. техн. наук. - М.: МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 2013. - 207 с.
90. Мясоеденков В.М., Носов Г.А., Разина М.Н. Фракционное плавление с использованием теплового насоса. // Вестник МИТХТ, 2007, т. 2, № 1. - с. 18-25.
91. Bramvell J. Morris С.Р. Hydrocarbon Processing. July, 1982. - 117119 p.
92. Prasertsan S., Saen-Saby P. Heat pump olrying of agricultural materials. // Drying Technol. 16, №1-2, 1998. - 235-250 p.
93. Гузев О.Ю., Гончарова C.B. Моделирование кинетики многостадийной сушки биоматериала в сушилке псевдоожиженного слоя с тепловым насосом. // Успехи в химии и химической технологии, 2006, № 1, 78-82 с.
94. Чечеткин A.B., Занемонец H.A. Теплотехника. - М.: Высшая школа, 1986.-344 с.
95. Бэр Г.Д. Техническая термодинамика. - М.: Энергия, 1977. -
518 с.
96. Бродянский В.М. Эксергетический метод термодинамического анализа. - М.: Энергия, 1973. - 294 с.
97. Карасев В.В. Разделение бинарных смесей методом сочетания процессов кристаллизации и ректификации. / Дис. канд. техн. наук. - М: МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 1977. - 200 с.
98. Конде Шейк Мохамед. Разделение бинарных смесей путем сочетания процессов дистилляции, ректификации и фракционной кристаллизации. / Дис. канд. техн. наук. -М.: МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 1992.-202 с.
99. Пивинский A.A. Оценка эффективности парокомпрессионных тепловых насосов и абсорбционных бромистолитиевых понижающих термотрансформаторов. / Дис. канд.техн. наук. - СПб, 2005. - 149 с.
100. Шпенке Д. Отопление и охлаждение помещений посредством теплонасосов. - М., 1969. - 204 с.
101. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков A.A. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. - Л.: Химия, 1976. -576 с.
102. Кесоян Г.А. Технология и применение пищевых фосфатов. - М.: Экономика, 2007. - 360 с.
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.