无机化工生产技术第二版课件 教学课件 作者 郑广俭 张志华 主编第四章.ppt

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1、第四章碳酸氢铵能力与素质目标1.具有分析三元体系相图相变过程的能力；2.具有利用相图分析工艺过程和工艺条件的初步能力；3.具有查阅文献资料的能力；4.具有节能减排、降低能耗的意识；5.具有安全生产的意识；6.具有环境保护和技术经济意识。知识目标1．掌握：简单三元体系和复杂三元体系相图的点、线、面意义及相变过程分析；杠杆规则、直线规则及向量法则；碳酸氢铵生产碳化过程的相图分析。2．理解：三元体系相图的表示方法；浓氨水吸收CO2的平衡与速度；NH3-CO2-H2O体系的恒温及多温相图；影响结晶大小的因素；碳酸氢铵生产的工艺流程

2、。3．了解碳酸氢铵生产的简要概况。第一节三元水盐体系相图一、三元体系恒温相图的表示法二、简单三元体系相图三、复杂的三元体系相图一、三元体系恒温相图的表示法1．等边三角形表示法2．直角等腰三角形表示法1．等边三角形表示法等边三角形表示法如图4-1所示。体系的组成常以质量分数表示，也可用摩尔分数。三角形的各顶点代表纯组分，每一边代表二组分体系，三角形内各点代表三组分体系。在三角形的平面上，把每边都分成一百等份，然后通过各分点作各边的平行线，就可以完整地表示三角形中任何体系的组成。图4-1三元相图的等边三角形表示法图4-2三元相

3、图的直角等腰三角形表示法2．直角等腰三角形表示法直角等腰三角形表示法，如图4-2所示。体系可用l00g或l00mol为基准，横坐标表示C盐的百分含量，纵坐标表示B盐的百分含量，坐标原点A表示纯水的组成点。在这种图形上，水的含量不能直接读出，但可以很方便地计算出来。如图中M点，可通过M点分别作AB和AC的垂线，则体系M中B盐的百分含量为b，C盐的百分含量为c，水的百分含量为100-(b+c)。水的百分含量也可以通过M点作斜边BC的平行线交AB和AC边于ml、m2、从Bm1或Cm2线段的长度读出水的百分含量a。二、简单三元体系

4、相图1．相图的绘制2．相图上点、线、面的意义3．相变过程的分析1．相图的绘制要研究相图则应首先绘制相图，三元相图的绘制过程如下：①查出该体系盐在一定温度下的溶解度数据，并用适宜的方法将溶液组成表示出来，或通过实验测定体系盐的溶解度数据；②选定合适的相图表示方法；③将体系盐的溶解度数据逐点标入相图内，再把这些溶解度点连成一条曲线，这条曲线就是盐的溶解度曲线或饱和曲线；④将两条溶解度曲线的结点与对应的两种纯盐组成点连结起来，就得到完整的三元体系相图。温度液相℃质量分数/%溶解度/(g/100g水)固相NaClKC1H2ONaC

5、lKCl2526.4523.7521.0020.4020.O015.0010.005.000.00O.005.0010.0011.1511.3014.5018.2022.1026.4073.5571.2569.0068.4568.7070.5071.8072.9073.6036.033.330.429.829.121.213.96.90.00.07.014.516.316.420.625.330.335.8NaClNaClNaClNaCl+KClKClKClKClKClKCl表4-1NaCl-KCl-H2O体系的溶解度2．

6、相图上点、线、面的意义图4-3和图4-4中，bE和cE是由实验数据绘出的两条溶解度曲线。三角形三个顶点A、B及C分别代表纯水、纯NaCl及纯KCl。曲线bE表示在25℃时有KCl存在的条件下NaCl的溶解度，即与液相成平衡的固相为NaCl。曲线cE表示在25℃时有NaCl存在时KCl的溶解度，即与液相成平衡的固相为KCl。b和c点分别相当于纯NaCl和纯KCl在水中的溶解度。E点是bE和cE两条曲线的交点，所以为KCl和NaCl两种盐的共同饱和点，即与液相成平衡的固相为KCl和NaCl两种盐。图4-325℃时NaCl-K

7、Cl-H2O体系相图图4-425℃时NaCl-KCl-H2O体系相图(等边三角形法)(等腰直角三角形法)2．相图上点、线、面的意义下面用相律讨论各点、线、面的意义。对于b点c点，组分数为2，相数为2，由相律公式知：F＝C-P+0＝2-2＝0，自由度为零。表示在固定温度的条件下，这样的点是无变量点，即如果随便改变哪个强度变量都会发生相的变化。对于E点，组分数为3，相数为3，则：F＝C-P+0＝3-3＝0，也是无变量点。对于bE和cE线上的任何一点，组分数均为3，相数均为2，则：F=C-P+0＝3-2=1，即表示可以改变一个强

8、度变量(组成)而不会发生相的变化。对于两相区BbE和CcE，组分数为3，相数为2，则：F＝C-P+0＝3-2=1，为单变量区。对于三相区BEC，组分数为3，相数为3，则：F＝C-P+0＝3-3=0，为无变量区。因此，在三相区内于恒温条件下进行的各种过程中，溶液的浓度都是不变的。对于不饱和区AbEc，组分