重铬酸钠的结晶.doc

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1、第十二章重铬酸钠的结晶第一节重铬酸钠结晶过程的物理化学原理重铬酸钠产品一般为2水物结晶Na2Cr2O7·2H2O。Na2Cr2O7-H2O系统见图12-1所示。重铬酸钠结晶液含Na2Cr2O7约77%，溶液在常压下沸点为132℃。重铬酸钠的溶解度数据列于表12-1。表12-1重铬酸钠的溶解度温度／℃Na2Cr2O7(w)／％固相温度／℃Na2Cr2O7(w)／％固相1020254061.662.864.265.1Na2Cr2O7Na2Cr2O7Na2Cr2O7Na2Cr2O760808310071.

2、878.780.681.1Na2Cr2O7Na2Cr2O7Na2Cr2O7.2H2ONa2Cr2O7.2H2O图12-1Na2Cr2O7-H2O系统图从Na2Cr2O7-H2O系统图知，Na2Cr2O7-H2O系统可以分成以下几个结晶区域。1.［Na2Cr2O7·2H2O+溶液］区域浓度范围Na2Cr2O761.5%～87.9%温度范围-48.2～84.6℃2.水重铬酸钠的结晶其结晶过程在此区域内进行。例如，将含Na2Cr2O774.0%的热溶液冷却，当温度下降至63℃时，与饱和曲线相交，系统进入N

3、a2Cr2O7·2H2O结晶区域，开始析出Na2Cr2O7·2H2O结晶。随着温度的降低，结晶析出越多，液相平衡浓度随着下降。当温度下降至30℃时，它的平衡浓度为64.5%，此时系统的组分为:固相量:Na2Cr2O7·2H2O%=［（74.0-64.5）/（87.9-61.5）］×（298/262）×100%=40.9%液相量:64.5%Na2Cr2O7溶液=（100-40.9）%=59.1%结晶率可由下式算出:结晶率%=40.9/［40.9+59.1×（298/262）×（64.5/100）］×1

4、00%=48.5%若温度继续下降至10℃，此时平衡浓度为61.6%，固相Na2Cr2O7·2H2O量为53.4%，结晶率为60.7%。当温度继续进一步下降至-48.2℃时，达到溶液的低熔点。低于此温度则系统进入结晶区域Na2Cr2O7·2H2O+冰，此时液相全部消失，系统由固相Na2Cr2O7·2H2O及冰组成。在低熔点-48.2℃时，液相的平衡浓度含Na2Cr2O7约61.5%，用此浓度的溶液作为液体产品，可避免冬季冻结。2.［Na2Cr2O7+溶液］区域浓度范围80.7%～100%温度范围84.

5、6～132℃在此结晶区域内获得Na2Cr2O7结晶。当温度下降至84.6℃时，出现下列两种情况:Na2Cr2O7含量低于87.9%时，系统进入结晶区域［Na2Cr2O7·2H2O+溶液］;含量高于87.9%时，系统进入结晶区域［Na2Cr2O7·2H2O+Na2Cr2O7］，此时液相消失。3.［Na2Cr2O7·2H2O+Na2Cr2O7］区域浓度范围Na2Cr2O7，87.9%～100%温度范围-50～84.6℃在此区域内液相消失，系统内全部为固相Na2Cr2O7·2H2O及Na2Cr2O7，例如

6、，将含Na2Cr2O792%的溶液冷却至84.6℃以下时，得下列组分的熔体:Na2Cr2O7·2H2O%=［（100-92）×（298/36）］%=66.2%Na2Cr2O7%=（100-66.2）%=33.8%4.［冰+溶液］区域浓度范围Na2Cr2O70～61.5%温度范围0～-48.2℃在此区域内冷却溶液，得到的固相为冰，不能获得重铬酸钠晶体。例如，将Na2Cr2O7含量为50%的溶液冷却至-20℃时，开始析出冰。继续降低温度，冰量增多，溶液浓度逐渐增浓。如温度下降至-30℃，溶液浓度为55%

7、时，系统组分为:固相量:冰%=［（55-50）/55］×100%=9.1%液相量:55%Na2Cr2O7溶液=（100-9.1）%=90.9%若温度进一步下降至-48.2℃，到达溶液的低熔点。低于此温度，系统进入结晶区域［冰+Na2Cr2O7·2H2O］，此时液相消失，系统全部结晶成冰及Na2Cr2O7·2H2O。第二节重铬酸钠结晶及脱水工艺过程重铬酸钠结晶及脱水工艺流程见图12-2所示。冷却含Na2Cr2O7约77%的重铬酸钠溶液，可获得Na2Cr2O7·2H2O结晶。若用此浓度的浓溶液直接结晶，

8、则形成固液比较高的黏稠悬浮液，为制取品质优良的晶体，应加水将结晶液的浓度调整至含Na2Cr2O774%;也可加入母液调整固液比。加入母液的体积约为结晶液的20%～25%，此时结晶液组分大致为:密度1.91g/cm3（约69°Bé）;Na2Cr2O7·2H2O约1600g/L或Na2Cr2O7约74%。当热溶液冷却至65℃左右，开始析出2水物结晶。结晶过程释出热量，使温度下降速度变慢，形成一段恒温段，至大量结晶形成后，放热量减少，温度继续下降。结晶过程至温度低于40℃时