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1、试谈无水硫酸钠生产中的结晶问题pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。32?《中国井矿盐》1999年第2期(总144期)试谈无水硫酸钠生产中的结晶问题刘云琴 李志鹏 山西南风化工集团股份有限公司第四厂 (山西运城 044000)摘 :本文较详尽地论述了无水硫酸钠生产中的结晶条件和影响结晶的主要要因素。关键词:无水硫酸钠 蒸发结晶 晶核 过饱和度 在溶解———蒸发法生产无水硫酸钠的过程中,结晶是一个十分重要的问题。结晶体在形成和生长过程中的一系列特性,不仅直接影响着产品的产量和质量
2、,而且也是生产能否顺利进行的至关重要的问题。1 结晶条件111 晶核的形成21313 讨论溶解———蒸发法生产无水硫酸钠,蒸发结晶一次完成,结晶是在溶液中进行。溶液中结晶的首要条件就是溶液的过饱和度。当溶液蒸发到一定的过饱和度,由于溶液中其他物质的质点或在外力的作用下,溶液本身析出固相质点,就形成了晶核。如果溶液没有过饱和度,晶核便不能形成。晶核形成速率简化数学表达式是:则每m3母液冷冻至10℃时可析出Na2SO4?31210H2O为(20.66%-4.41%)××1.1322222=0.4694(t/m3母液)=469.4
3、(kg/m3母液)将Na2SO4?H2O用精制后的50℃的10精硝水溶解,送至真空蒸发制得无水Na2SO4。理论上可得Na2SO4为469.4×132=198.59(kg/m3母液)312(1)若夏天采用冷冻制硝需要大量的冷3 总结311 盐析法和冷冻法回收母液,能挽回绝大(收稿日期:1998107117)冻设备,投资大,不经济。根据我矿所处的自然地理环境,冬天采用冷冻制硝完全能满足工艺条件,不需增加冷冻设备。其他设备可利用现有设备母液贮桶、事故搅拌桶和离心机,不需另增设备。(2)冷冻后的母液Na2SO4、NaCl含量都不高
4、,没有很大的利用价值,可排放掉。部分排放母液造成的经济损失。312 两种方法完全可以利用现有设备,不需品。要制取优级硝,必须用粗硝水溶解,再经精制处理,蒸发制得。增加设备,减少设备投资。313 两种方法都不需另增原材料,操作费用低。314 冬天(十一月、十二月、十二月上旬)采用冷冻制硝较好,气温能保证在10℃以下,其于季节用盐析法。315 盐析硝的主含量可达95%～98%(干燥后),但白度不高只有65～74,水不溶物偏高。特别是盐田法回收盐析母液,质量较差,只能作生产硫化碱等不要求较高质量的产《中国井矿盐》1999年第2期(
5、总144期)33?J=dN°Δmθ=knCmaxd式中:J———晶核形成速率;θ———时间;N———单位容积的晶核数目;ΔCm——max—允许使用的最大浓差过饱和度;m———晶核形成动力学的反应级数。也就是说,晶核形成是以过饱和度为推动力的。控制晶核形成速率是产品质量的保证。在生产过程中,晶核的形成主要靠外力和加进晶种。由于蒸发器循环是用循环泵强制循环,使料液始终处于激烈的搅动状态,足以产生晶核。同时,现行生产工艺流程固液分离是采用离心机分离,离心分离后的母液和增稠器顶流都返回到系统中,这两种回流液中均含有晶种,所以本生产所
6、需晶核是绰绰有裕。112 结晶的生长晶核一旦形成,溶质分子在晶核上一层又一层地覆盖,这就叫结晶生长。常见的结晶生长速率的数学表达式是:LnRG=C″ΔCV 式中:RG———结晶生长速率;ΔC———过饱和度;V———溶液与结晶相对平均流速;C″L——、—常数及级数。式中主要考虑了溶液的过饱和度和晶体与溶液间相对流速。可见,结晶生长仍是以过饱和度为推动力的。晶体与溶液间相对流速反映在操作上主要是注意料液的循环流速。结晶生长速率受过饱和度和相对流速控制,也与扩散理论一致。从扩散理论来分析,结晶生长过程是由三个步骤组成。第一步溶质
7、由溶液扩散到晶体表面附近的静止液层。第二步溶质穿过静止液层后,到达晶体表面,生长在晶体表面上,晶体增大,放出结晶热。第三步放出的结晶热再靠扩散传递到溶液的主体去。操作中工况的差异导致结晶生长速率的不同,这是生产中务必注意的一点。113 晶核形成与结晶生长之间的关系晶核形成和结晶生长都是以过饱和度为推动力的,结晶生长的同时,新的晶核也在形当,用以维持结晶的生长速率,保证结晶颗粒达到所要求的粒度。2 生产过程中影响结晶的主要因素成,而且晶核的形成速率和结晶的生长速率都是随过饱和度增大而增大,不过二者因过饱和度的动力学级数不同。如
8、果晶核形成速率大,产品粒径必然小,分布不均匀,影响产品质量。因为晶核形成消除了料液的过饱和度,也就是说,消除了推动力。要使产品有一定的粒度,则必须控制过多的晶核形成。在生产中,不断地从系统中取出一部分产品,保持系统中晶体的数目基本稳定,也就是要使生成的晶核数目与取出的结晶数目基本相提起无水
