氯化铵结晶演示文稿讲课教案.ppt

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1、氯化铵结晶演示文稿第一节结晶过程的基本原理一、基本概念（一）溶解与结晶溶解：固体的粒子均匀地扩散到液体中结晶：已溶解的溶质从溶液中析出成固体溶解度：在一定温度下，某固态物质在100g溶剂中达到饱和状态时所溶解的质量，叫做这种物质在这种溶剂中的溶解度。溶剂、溶质、溶液若溶解速度和结晶速度分别用u1和u2来表示。则有如下三种情况：1．u1＞u2表现出固体溶质的溶解。2．u1＝u2表示物质的溶解与结晶处在平衡状态。3．u1＜u2表现出溶质结晶析出。（二）过饱和溶液和结晶方法从溶液中析出结晶的三个阶段：过饱和溶液的形成；晶核的生成；晶核的成长。过饱和溶液，即溶液中所含溶质超过该物质的

2、溶解度。换言之，过饱和溶液的浓度大于同温度下饱和溶液的浓度。如果谨慎而缓慢地冷却饱和溶液，并且防止固体颗粒掉进去，则可以不析出结晶。这样制得的过饱和溶液在平静状态下，则可以保持很长时间不变。溶液过饱和的程度称为过饱和度。它是溶液析出结晶的推动力。图解法求过饱和度用温度表示和用浓度表示的过饱和度在数值上是不相等的，两者之比值表示在t2到t1区间，温度每降1℃所析出的氯化铵数量。结晶的“介稳区”、不稳区用温度表示和用浓度表示的过饱和度在数值上是不相等的，两者之比值表示在t2到t1区间，温度每降1℃所析出的氯化铵数量。2．计算法求过饱和度用图解法求过饱和度虽然较为方便，但需要做出溶

3、解度和过饱和度曲线图，由于此图难以准确做出，因此，生产中常用计算法求得：稀释倍率=(9—1)浓度过饱和度=(9—2)温度过饱和度=(9—3)3．结晶方法从饱和溶液中析出结晶的方法有四种：即冷却，蒸发浓缩，共同离子效应和化学反应方法。（1）冷却结晶：将溶液降温冷却，产生过饱和度而结晶。它适用于溶解度随着温度降低而显著减少的物质，如KNO3、NH4Cl等。（2）蒸发浓缩结晶：将部分溶剂蒸发气化，溶液浓缩产生过饱和度而析出结晶。它适用于溶解度随着温度的改变而变化不大的物质，如NaCl等。（3）共同离子效应析出结晶：在溶液中加入同离子的固体盐（强电解质），使溶液中相对不易溶解的组分析

4、出结晶：加入的固体盐溶解进入液相，取代被析出的盐。如联碱生产中的盐析结晶：（4）化学反应生成结晶：利用气体（或液体）与溶液之间的化学反应的生成物，使溶液产生过饱和度而析出结晶。如用氨水吸收二氧化碳制取碳酸氢铵；氨母液Ⅱ碳酸化制得碳酸氢钠等。（三）结晶的“介稳区”及影响结晶的因素1．结晶的“介稳区”过饱和溶液是不稳定的，只要在溶液中投入一小颗晶体或落入灰尘，或振动溶液等，都会引起结晶的析出。溶液所处的这种状态叫做“介稳态”。2．影响结晶粒度的因素为了得到较大粒度的结晶，应使过饱和溶液处于“介稳区”，避免大量析出晶核，使结晶不断成长(1)母液成分的影响图9—2不同母液的“介稳区”

5、氨母液Ⅰ“介稳区”较宽，母液Ⅱ“介稳区”较窄；母液中氯化钠浓度愈小，“介稳区”愈宽。(2)冷却速度影响冷却速度快，过饱和度增大在生产中，太大的过饱和度，容易超越“介稳区”极限，将析出大量晶核，影响结晶长大。因此，结晶过程的冷却速度不宜太快。(3)搅拌强度的影响适当地增加搅拌强度，可以降低过饱和度，如图9-4所示。从而，减少了大量晶核析出的可能。但搅拌强度过大，将使“介稳区”缩小，容易超越“介稳区”而产生细晶，同时使大粒结晶摩擦，撞击而破碎。(4)晶浆固液比的影响母液过饱和度的消失需要一定的结晶表面积。晶浆固液比高，结晶表面积大，有利于过饱和度的消失，使结晶长大，但晶浆固液比过

6、高，会使溢流液夹带结晶多；易酿成结晶器“座死”事故。(5)结晶停留时间的影响结晶的成长需要一定的时间，停留时间愈长，结晶粒子长得愈大。结晶的停留时间为结晶器内结晶盘存量与产量之比。结晶器及晶浆固液比一定时，结晶盘存量也一定；若产量小，则结晶停留时间长，可获得较大粒度的结晶。二、氯化铵结晶生产原理将氨母液Ⅰ冷却降温，使氯化铵溶解度降低而析出结晶，这个过程称为冷析结晶；冷却降温后的母液(半母液Ⅱ)加入氯化钠，由于同离子效应使氯化铵结晶析出，这个过程称为盐析结晶．（一）冷析结晶母液Ⅰ吸收氨气成为氨母液Ⅰ，将母液Ⅰ中溶解度小的碳酸氢钠和碳酸氢铵转化成溶解度大的碳酸钠和碳酸铵。氨母液Ⅰ

7、在冷却时，碳酸钠和碳酸铵可不与氯化铵共同析出。氯化铵的溶解度随温度的降低而显著下降；氯化钠的溶解度随温度的降低而降低不大。两者共同存于饱和溶液中，在25℃以下时，氯化铵溶解度比氯化钠减小得更快（与单独溶解时比较）；并且在氯化铵溶解度随温度降低变小过程中，氯化钠溶解反而变大。氨母液Ⅰ经冷却降温，氯化铵可以单独结晶析出到纯度很高的产品；温度越低，氯化铵析出量越多。NaCl和NH4Cl的共同溶解度NaCl和NH4Cl的单独溶解度氯化铵结晶析出使母液中固定氨浓度降低，固定氨浓度与温度的关系如所示。其曲线方程式为