化工单元操作任务四结晶.ppt

概 述 概 述 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。 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。 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；而在含有溶质晶体的溶液中的成核过程，称为二次成核。二次成核也属于非均相成核过程，它是在晶体之间或晶体与其他固体（器壁、搅拌器等）碰撞时所产生的微小晶粒的诱导下发生的。 rcr—结晶热，溶质在结晶过程中放出的潜热,J/Kg； rs—溶剂汽化热,J/Kg; Cp—原料液的质量热容,J/Kg.k； t1、t2—溶液的初始及最终温度K。 （2）真空冷却结晶 此时，溶剂蒸发量B为未知量，需通过热量衡算求出。 第六节 其它结晶方法简介 一、熔融结晶 待分离组份间的凝固点的不同而实现组份分离的过程，多用于有机物的分离提纯，而冶金材料精制或高分子材料加工时的熔炼过程也属于熔融结晶。 二、沉淀结晶 化学结晶：通过加入反应试剂或调节PH值，生产溶解度很小的产物而析出结晶产品。 如：用氨水吸收二氧化碳制取碳酸氢铵(NH4HCO3)； 用液氨和二氧化碳反应生成尿素； 盐析结晶：在物系中加入某种物质，从而使溶质在溶剂中溶解度降低而析出。 三、升华结晶 如：在联合制碱法中，向低温的饱和氯化铵母液中加入NaCl，利用共同离子效应，使母液中的氯化铵尽可能多地结晶出来，以提高其收率 物质直接从固态变成气态的过程。升华后的物质冷凝便获得结晶产品。 * * 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 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。 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。 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。 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，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