Графический расчет процесса упарки. Графический расчет процесса отделения кристаллического калий хлор от маточного щелока.

Различают два вида упарки: изотермическую и неизотермическую(адиабатическую). При изотермической упарке температура раствора на входе и выходе выпарного аппарата одинакова, а затраты теплоты на испарение компенсируются за счет внешних источников.

При адиабатической выпарке испарение растворителя происходит в условиях, когда затраты теплоты испарения компенсируются за счет теплосодержания раствора, и при таком испарении температура раствора на выходе вакуум-выпарного аппарата всегда ниже, чем на входе в него(рис.).

Состав раствора при изотермической упарке изображается концом луча испарения являющегося плечом конноды  проходящей через точку исходного раствора (здесь Н – пар). Обычно при построениях на диаграммах отрезки конноды  не отбрасывают и лучом испарения называют луч

При изотермической упарке после испарения достаточно большого количества растворителя луч испарения пересекает линию насыщения, например в ()  При дальнейшей упарке состав системы перемешается в ()

()  изображает смесь кристаллов KCl и маточного раствора , т.к. находится в секторе BEM. Пересечение () , определяется пересечением луча  с линией насыщения EM, т.е. построением конноды

() лежит на границе BE областей двухфазных и трехфазных равновесий. Поскольку BE есть коннода, то жидкая фаза системы  представляет собой эвтонический раствор Е.Из описанного следует, что в то время как состав системы перемещается вдоль отрезка состав жидкой фазы проходит кривую  При дальнейшей упарке суспензии  ее состав перемещеется внутрь трехфазной области ABE()  что свидетельствует о появлении в суспензии  наряду с KCl также и кристаллов NaCl.

Жидкая фаза при этом имеет эвтоничекий состав, но ее количество уменьшается.

В случае одновременной кристаллизации двух или большего числа солей ход процесса кристаллизации уже не описывается «лучами кристаллизации», и их построение в известной мере условно. Тем не менее ход кристаллизации в ()  можно представить ломаной  и тогда лучи  и АdE можно условно считать соответственно лучами кристаллизации KCl и NaCl:

Расчет количества испаренной воды и количество выпавших кристаллов  производится по правилу рычага. Если, например, рассматривать упарки до достижения () , то имеем соотношение:

При неизотермической упарке растворов построение луча испарения принцип не отличается от случая только что рассмотренного(т.е.изотермического). Все отличие состоит в построении лучей кристаллизации, концы которых после испарения каждой порции растворителя должны заканчиваться на разных изотермах, определяемых на основании расчета теплового баланса каждой ступени упарки.

Определение кристаллического KCl от маточного щелока.

Введем некоторые определения.

Т.к. разделение(кр.KCl и мат. щелока) не бывает идеальным, в общем случае это разделение сопровождается образованием двух частей:

- одна – подвижная, которую называют «слив»(в производстве фильтрат, слив отстойников, маточный щелок, фугат);

- другая - малоподвижная, обогащенная твердой фазой, которую мы будем называть «остаток»(в производстве: кек, шлам отстойников, пульпа, кристаллизат) На рисунке показан процесс разделения суспензии  накристаллы KCl и маточный раствор . Состав слива по мере выделения KCl из  перемещается вдоль луча кристаллизации в сторону равновесного маточного раствора  и проходит путь . Если в результате разделения слив представляет собой чистый маточный раствор, то он изображается () .

В том случае, если слив содержит взвесь кристаллов, то его изображается () и () . Состав остатка при идеальном разделении изображается () (чистый, сухой KCl).Однако в практических условиях состав остатка в зависимости от количества жидкой фазы(по мере ёё убыли) проходит ()  и не доходит до () .Количество удерживаемой остатком жидкой фазы (измеряемое влажностью остатка) определяется многими условиями, например вязкостью маточного раствора, крупностью кристаллов осадка, способом кристаллизации, способом разделения раствора и кристаллов и т.д.

Влажность остатка можно определить непосредственно по диаграмме(см.рис), если провести через фигуративные ()  прямые, параллельные гипотенузе АВ. Применительно к технологии калийных удобрений можно считать, что влажность солевого шлама отстойников – 30-60%; кека барабанных вакуум-фильтров – 5-7%. В тех случаях, когда кристаллы соли имеют размер 1-2 мм и почти изометрическую форму, на центрифугах можно получить остаток с влажностью 1,5-2%.

Влажность кристаллов KCl определяет количество примесей в последнем(H₂O+NaCl).

Если остаток B₁ подвергнуть сушке, то высушенный продукт изобразиться () . Содержание NaCl в таком продукте высокое и полученный продукт имеет низкое качество. Если остаток изображается () . Или () , то после его сушки можно получить более чистый продукт

Поскольку основной источник примесей в кристаллах солей – маточный раствор, то эффективным способом очистки является промывка остатка чистой водой. Так состав остатка  после добавления промывной воды перемещается в () , а после отделения маточного раствора – в () .

После сушки промытого остатка  получаем продукт ., содержащий меньше NaCl, чем продукт  который можно получить при сушке непромытого остатка .