Skip to content

Green color

PDF Печать E-mail

Металлические конструкцииХимические аппаратыМеханические способы разделения веществ

Механические способы разделения веществ:

1) Разделение твёрдых веществ.

2) Разделение твёрдых веществ с жидкостями.

3) Разделение жидкостей.

 

      Разделение смесей веществ на отдельные компоненты представляет собой одну из важнейших базовых технологических операций в химическом процессе.

      Большая часть природного сырья, как и продукты, получаемые в результате химических реакций, представляют собой смеси веществ, которые для дальнейшей обработки либо конечного использования необходимо разложить на их составные части.

      Способы разделения и необходимые для этого машины и аппараты являются одной из важнейших проблем в химической промышленности. Если рассматривать материальную сторону этого вопроса, то по своей стоимости предназначенное для реализации процессов разделения оборудование зачастую занимает во всей химической установке самую высокую позицию.

      Задача способов разделения состоит в том, чтобы выделить из смеси (системы) веществ один или несколько компонентов.

      Решающим фактором при выборе того или иного способа разделения является агрегатное состояние компонентов смеси веществ и их химические и физические свойства. Поэтому для системного рассмотрения способов разделения принята классификация смеси веществ с учетом их агрегатного состояния (рис. 7-40, 7-41, верхний ряд).

      Итак, различают смеси двух или более твердых веществ, смеси твердого вещества и жидкости, растворы, газовые смеси, газы с частицами твердых веществ или жидкостей, а также смеси двух или более жидкостей.

      Разделение смесей веществ производится по принципу разных физических или химических свойств и с использованием разных механизмов разделения.

      Чаше всего используются механические и термические способы.

      При механических способах разделение осуществляется на основе разных физических свойств под действием механических сил.

      Примеры. При сортировке разные по размеру частицы твёрдого сыпучего материала под действием силы тяжести разделяются на несколько груд с примерно равным размером частиц в каждой.

      При центрифугировании содержащая частицы твёрдого вещества жидкость под действием силы тяжести разделяется на жидкость и твердую фракцию.

      В случае термических способов разделение также происходит на основе разных физических свойств (в большинстве случаев с изменением агрегатного состояния), но путём нагрева или охлаждения.

      Пример. При дистилляции смеси жидкостей разделение осуществляется посредством нагревания смеси и испарения компонента с более низкой температурой кипения.

      Находят применение также способы, основанные на особых физических, химических или физико-химических свойствах.

      Особые физические свойства — например различия в растворимости компонентов двухкомпонентной системы в определенном растворителе — используют, в частности, при экстрагировании.

      В отличие от этого, избирательная реакционная способность в отношении определённых веществ основана на химическом воздействии, как это имеет место, например, при избирательной хемоадсорбции газовых составляющих под влиянием поверхностно-активных веществ.

      Физико-химический механизм разделения действует в случае извлечения одной жидкости из другой. При этом одна жидкость смеси растворяется в растворителе и отделяется, в то время как другая жидкость не растворяется и остаётся.

      Ряд способов разделения основан на электрических и магнитных явлениях.

      Примеры. При магнитной сортировке смесь из разных частиц металла разделяется на магнитные и немагнитные металлы. При электростатическом удалении пыли из газов частицы пыли электрически заряжаются и затем отделяются под действием электростатических сил.

      Одну и ту же задачу разделения можно иногда решить несколькими способами. В случае смесей веществ с твёрдой фракцией используются прежде всего механические и термические способы разделения. Для смесей жидкостей выбирают преимущественно термический и физико-химический механизмы разделения. Газовые смеси могут быть разделены только физико-химическими методами, а вот загрязненные газы — либо механическим, либо электрическим путем.

      Какой способ разделения выбрать для решения конкретно поставленной задачи, зависит от многих признаков смеси, её отдельных компонентов и соответствующих условий производства. Предпочтение отдаётся способам, наиболее подходящим для достижения наилучшего разделения без чрезмерных затрат.