化工单元操作任务四结晶

《化工单元操作任务四结晶》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、任务四　结　晶主讲教师　苏小莉教学目标掌握内容：结晶操作的原理、影响因素；结晶操作的操作条件确定。理解内容：结晶操作的基本过程与方法了解内容：溶液结晶的类型及其设备的结构特点，结晶产量的计算方法；其它结晶方法。结晶方法与原理结晶相平衡结晶推动力结晶操作的影响因素及操作条件的确定重点：难点：结晶操作的影响因素及操作条件的确定概述一、概念结晶：指物质从液态（溶液或熔融体）或蒸汽形成晶体的过程。是获得纯净固态物质的重要方法之一。结晶的方式有：①气体结晶，如火山口硫蒸气冷凝形成硫磺晶体；②液体结晶，如盐湖中因蒸发使溶液达到过饱和

2、而结晶出石盐、硼砂等，又如岩浆熔融体因冷却而结晶出长石、石英、云母等晶体；③固态非晶质结晶，如非晶质的火山玻璃质经过晶化而形成结晶质的石髓。概述二、分类溶液结晶熔融结晶升华结晶沉淀结晶还可分为间歇式和连续式。还分为无搅拌式和有搅拌式。1、能从杂质含量很高的溶液或多组份熔融状态混合物中获得非常纯净的晶体产品；2、对于许多其它方法难以分离的混合物系，同分异构体物系和热敏性物系等，结晶分离方法更为有效；3、结晶操作能耗低，对设备材质要求不高。三、在化工生产中的应用应用在化学、食品、医药、轻纺等工业中，许多产品及中间产品都是以晶

3、体形态出现的。四、特点例如：味精、速溶咖啡、青霉素、红霉素、化肥、洗衣粉等。第一节结晶过程及类型2、对原料冷却因溶解度下降而达到过饱和。二、溶液结晶的类型2、移去部分溶剂的结晶法蒸发结晶法真空结晶法1、不移除溶剂的结晶法（冷却结晶法）一、结晶过程的实质将稀溶液变成过饱和溶液，然后析出结晶。达到过饱和有两种方法:1、用蒸发移去溶剂;第二节结晶的基本原理一、基本概念晶体－内部结构中的质点元（原子、离子、分子）作三维有序规则排列的固态物质。晶格－假设通过原子结点的中心划出许多空间直线所形成的空间格架。晶胞—能反映晶格特征的最小

4、组成单元。(a)晶体结构(b)晶格(c)晶胞晶体按晶格结构可分为七个晶系：六方晶系、四方晶系、三斜晶系、单斜晶系、三方晶系、正交晶系、立方晶系。对于一种晶体物质，可以属于某一种晶系，亦可能是二种晶系的过渡。简单六方六方晶系简单四方体心四方四方晶系底心单斜简单单斜单斜晶系简单三斜三斜晶系三方晶系简单三方底心正交简单正交面心正交体心正交正交晶系简单立方体心立方面心立方立方晶系结晶过程结晶过程是复杂的，晶体的大小不一，形状各异，形成晶簇等现象，因此有时需要重结晶。结晶水若物质结晶时有水合作用，则所得晶体中有一定数量的溶剂分子，

5、成为结晶水。结晶水的含量不仅影响晶体的形状，也影响晶体的性质。通常只有同类的分子或离子才能进行有规律的排列，故结晶过程有高度的选择性。通过结晶溶液中的大部分杂质会留在母液中，再通过过滤、洗涤即可得到纯度高的晶体。二、结晶过程的相平衡1.相平衡与溶解度在一定温度下，将溶液放入溶剂中，由于分子的热运动，必然发生两个过程：溶解度：一定条件下，溶质在某溶剂中可以溶解的最大数量成为溶质的溶解度。常用的表示方法：物质的沉积：溶质分子从液体中扩散到固体表面进行沉积。固体的溶解：溶质分子扩散进入液体内部；质量分数—kg溶质/100kg溶

6、剂体积质量浓度—kg/L几种无机物在水中的溶解度曲线溶解度曲线溶解度曲线有三种类型：①随温度升高而明显增大;②受温度的影响不显著;③溶解度曲线有折点，主要是由于物质的组成有所改变;溶解度曲线对操作的指导意义：(1)对于溶解度曲线随温度变化敏感的物质，可选用变温方法结晶分离；(2)溶解度随温度变化缓慢的物质慢，可采用移除一部分溶剂的方法分离。溶液的过饱和与超溶解度曲线２.溶液的过饱和与介稳区过饱和溶液：溶质浓度超过该条件下的溶解度时，该溶液称为--。过饱和曲线可分成三个区：稳定区不稳区介稳区溶解度曲线以上的区域溶解度曲线以

7、下的区域过饱和区※结晶操作通常都在介稳区中进行※溶质只有在过饱和溶液中才能析出过饱和现象的表示方法：式中：—溶度差过饱和度，Kg溶质/100Kg溶剂；C—操作温度下的过饱和浓度，Kg溶质/100Kg溶剂；C*—操作温度下的溶解度，Kg溶质/100Kg溶剂。式中：△t—温度差过饱和度，K；t*—该溶液在饱和状态时所对应的温度，K；t—该溶液经冷却达到过饱和状态时的温度，K。三、结晶过程的速率1.晶核的形成晶核－过饱和溶液中最初生成的微小晶粒，晶体成长过程中必不可少的。成核方式初级成核二次成核均相初级成核非均相初级成核晶胚－

8、面晶结合成按一定规律排列的细小晶体。溶液达到过饱和状态是结晶的前提；过饱和度是结晶的推动力。晶体的成核方式晶核的生成有三种形式：即初级均相成核、初级非均相成核及二次成核。在高过饱和度下，溶液自发地生成晶核的过程，称为初级均相成核；溶液在外来物（如大气中的微尘）的诱导下生成晶核的过程，称为初级非均相成核；而在含有溶质晶