МАШИНОСТРОЕНИЕ

СУБЛИМАЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Сублимацией (возгонкой) называют пе­реход вещества из твердой фазы в газообраз­ную, минуя жидкую фазу. В процессе субли­мации давление пара вблизи твердой поверх­ности ниже равновесного. Десублимация - конденсация вещества из газообразного со­стояния в твердое.

Сублимация и десублимация в совре­менной технологии. Процессы сублимации и десублимации находят широкое применение в химической, металлургической, медицинской, пищевой и других отраслях промышленности. Одним из наиболее распространенных прило­жений процессов сублимации и десублимации является сублимационная сумка - удаление влаги из замороженных материалов путем суб­лимации льда. Этот процесс может быть осу­ществлен при атмосферном давлении (сушка белья на морозе). Однако в естественных усло­виях сублимационная сушка мало интенсивна. В промышленности обычно процесс проводят в вакууме при давлении парогазовой среды ниже давления, соответствующего тройной точке воды (613,3 Па). В этих условиях при подводе энергии, необходимой для сублимации, не происходит плавления льда и его температура остается близкой к равновесной. Материалы, высушенные сублимационным методом, почти полностью сохраняют свои первоначальные свойства и по качеству намного превосходят материалы, обезвоженные другими способами, например распылительной сушкой. Сохраня­ются специфические свойства различных био­логических препаратов. Благодаря этому соз­дается возможность консервирования весьма ценных продуктов, таких как антибиотики, кровь и ее компоненты, кефирные грибки, ма­теринское донорское молоко и др. Пищевые продукты, обезвоженные сублимационным ме­тодом, могут длительно храниться при поло­жительных температурах и после обводнения практически не отличаются от натуральных. При этом сохраняются их питательные свойст­ва, вкус, цвет, запах. Масса продуктов, высу­шенных сублимацией, в 5 - 10 раз меньше пер­воначальной, что важно для их транспортиров­ки [13,20].

Широкие возможности для применения сублимационной сушки открываются в хими­ческой промышленности в связи с появлением криохимической технологии получения мате­риалов с заданным строением и высоким уров­нем эксплуатационных характеристик

Реализуемый метод заключается в том, что посредством достаточно быстрого замора­живания многокомпонентного раствора в по­лученном материале фиксируется пространст­венное распределение компонентов, близкое к их распределению в жидкой фазе. В результате сублимационной сушки полученного заморо­женного раствора получается ультрадисперс­ный порошок с высокой степенью однородно­сти, который в дальнейшем используется для производства уникальных материалов и изде­лий из них [68].

Вещества, получаемые криохимическим методом, отличаются чрезвычайно развитой структурой. Это позволяет применять их в ка­честве дисперсных примесей, добавляемых ме­ханически в другие материалы.

Другой областью применения сублима­ции является очистка веществ. В настоящее время таким методом очищают от примесей бензойную кислоту, камфору, хинизарин, ан- трахинон, хлорид алюминия, йод и многие другие вещества. Определенные технологиче­ские выгоды дает сублимационная очистка не­которых металлов, например магния.

В тех случаях, когда для очистки веществ может быть использована сублимация, то ей следует отдать предпочтение перед кристалли­зацией или экстракцией растворителем.

Сублимацию используют также как фи­зический метод разделения смесей на компо­ненты. В случае очистки смесей целевой ком­понент получают обычно в результате субли­мации, тогда как основная часть примесей ос­тается не сублимированной. В некоторых слу­чаях примеси сублимируются более легко, чем целевой компонент, - тогда его получают в ви­де остатка. Сублимация оказывается полезной как способ удаления компонентов из реакци­онной смеси. Ее используют также как способ получения продуктов с особой кристалличе­ской структурой (с определенной формой и размером зерен). Методом сублимации можно обеспечить контролируемое введение компо­нента в реакционную систему, например, пу­тем испарения твердого тела в поток газа. Если процесс дистилляции сопровождается разло­жением продукта или коррозией, то отдают предпочтение сублимационному методу очист­ки, поскольку в этом случае рабочие темпера­туры значительно ниже, чем соответствующие температуры при дистилляции.

Также широко используется процесс де - сублимации. Прежде всего, следует отметить его применение в технологии получения про­дуктов каталитического окисления углеводо­родов, где с помощью этого процесса выделя­ют фталевый ангидрид, малеиновый ангидрид, антрахинон, а также хлориды [16]. Десублима - ция оказывается полезной как способ удаления компонентов из реакционной смеси. Одной из хорошо развитых областей применения десуб - лимации является нанесение покрытий на по­верхность изделий.

Десублимация применяется для очистки технологических газов. Поступающий на раз­деление методом глубокого охлаждения воздух не должен содержать паров диоксида углерода и воды. Эти вещества в процессе десублимации удаляются из воздуха.

Физические основы процесса. Статика процесса. В условиях равновесия давление па­ров и температура твердого вещества находят­ся в однозначном соответствии. Связь между давлением и температурой фазового перехода определяется по диаграмме состояния (рис. 5.4.1). Кривые фазового равновесия между всеми тремя фазами в координатах температу­ра - давление делят диаграмму на три смежные области: область твердого, жидкого и газооб­разного состояния вещества, пересекаясь в тройной точке В. В этой точке одновременно сосуществуют все три фазы (твердая, жидкая и парообразная). Линия 2 является геометриче­ским местом точек, отвечающих таким величи­нам температуры и давления паров, при кото­рых находятся в равновесии твердое тело и пар. Линия 3 соответствует равновесию в сис­теме жидкость - пар, линия 1 - равновесию в системе твердое тело - жидкость. Линия 4 со­ответствует метастабильным состояниям рав­новесия, характерным для некоторых веществ. В этом случае жидкая фаза может существо­вать при давлении более низком, чем давление тройной точки. Кривая 2 равновесия твердая фаза - пар позволяет определять параметры, при которых возможны процессы сублимации и десублимации.

Термодинамические закономерности суб­лимации и испарения жидкости идентичны. За­висимость между давлением пара и температу­рой в условиях равновесного перехода твердая фаза - пар описывается, также как и на границе жидкость - пар, уравнением Клапейрона - Клаузиуса

СУБЛИМАЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Рис. 5.4.1. Фазовая диаграмма

Dp _ L

DT~T(V2-Vxy

Где Тир - соответственно температура и дав­ление равновесного перехода; L - теплота фа­зового перехода при температуре Г; Vb V2 - молярные объемы сосуществующих фаз.

Уравнение (5.4.1) описывает условия равновесия любых двух фаз в однокомпонент - ной системе. На практике используется также упрощенная интегральная форма данного уравнения в виде

У Т

В табл. 5.4.1 приведены значения А и В для некоторых элементов и соединений.

(5.4.1)

5.4.1. Физические и термодинамические свойства некоторых элементов и соединений

Элемент

Тройная точка

А

В

(соединение)

Г, °С

Р, Па

Zn

419

20

11,12

6750

Mg

660

300

10,82

7680

Mn

1314

430

11,37

1390

Sr

770

210

10,02

7950

Sb

630

17

12,50

10100

Ba

810

9,1

10,06

8910

Cr

1903

600

12,20

20300

A1203

2030

6500

13,40

22000

As203

320

20000

10,10

3700

Fe204

1670

10,5-106

CaJ2

575

105

11,20

6200

A1C13

192

18000

10,80

3000

MgCl2

712

70

9,45

7460

C7H602 (бензойная кислота)

121,7

760

11,50

3400

С7Н603 (салициловая кислота)

159

4500

11,30

3300

СюН9

80,3

1050

10,16

2620

С10н16о

178,5

50000

11,05

2900

С14н8о2

286

8000

12,40

4750

С14Н10

216

2300

11,10

3760

Кинетика процесса. Скорость процесса сублимации определяется количеством тепло­ты, подведенной к поверхности фазового пере­хода. При подводе энергии к поверхности раз­дела газ - твердое вещество динамическое рав­новесие нарушается и количество молекул ве­щества, переходящих в газовую фазу, превы­шает количество десублимирущихся молекул. Скорость процесса J так же, как и в случае фазового перехода пар - жидкость, определя­ется по уравнению Герца - Кнудсена:

Р ф

PnRTn ^nRT^ '

Где Тп и 7ф - температура соответственно пара и поверхности; рп - давление пара вбли­зи поверхности; Рф - давление насыщенного пара при температуре 7ф.

Процессы сублимации и десублимации, как правило, проходят при непрерывном изме­нении условий тепло - и массообмена, так как в процессе изменяются толщина и пористость слоя, шероховатость поверхности, обстановка на границе контакта и др. Этим определяется специфика расчета данных процессов.

Классификация сублимационного обо­рудования. В настоящее время отсутствуют типовые конструкции сублимационной аппара­туры. Это приводит к большому разнообразию аппаратурно-технологического оформления сублимационных процессов, и в то же время крайне затрудняет ее обобщающую классифи­кацию. Ниже приведено деление сублимаци­онной аппаратуры на две группы, объединен­ных в зависимости от давления, при котором проводится процесс: сублимационное оборудо­вание для вакуумной и атмосферной сублима­ции. Первые работают при давлении ниже, вторые при давлении выше давления, соответ­ствующего тройной точке возгоняемого веще­ства.

Вакуумная сублимационная аппаратура и установки - это сублиматоры; вакуумные де- сублиматоры; оборудование для заморажива­ния; установки для сублимационной сушки и очистки веществ в вакууме.

Рп

Атмосферные сублимационные аппараты и установки - это атмосферные сублиматоры; десублиматоры для выделения веществ из па­рогазовой смеси; атмосферные сублимацион­ные установки.

МАШИНОСТРОЕНИЕ

Производство и продажа хонинговальных головок

Хонинговальные головки 36-160 мм. Контакты для заказов хонголовок: Украина: +38 050 457 1330 Россия: delo7.ru - представитель в России hon@msd.com.ua Видео обзор хонов от 60 до 80мм: Видео хонголовок с …

СУШИЛЬНЫЕ ШАХТНЫЕ АППАРАТЫ

Сушильные шахтные аппараты применя­ют для сушки хорошо сыпучих дисперсных материалов (гранулированных, зернистых, мелкокусковых) с небольшой их начальной влажностью [44, 46, 55]. Эти сушилки относят­ся к аппаратам с неактивной (спокойной) гид­родинамикой, …

ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ И ПОДГОТОВКА РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ

Светлые сыпучие ингредиенты и тех­нический углерод по требованиям стандарта должны поступать на заводы резиновой про­мышленности в кондиционном виде, не тре­бующем дополнительной обработки [41]. Од­нако транспортировка и хранение этих мате­риалов в …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.