化工原理 结晶原理的方法设备.ppt

资料卡片 1.联碱法的主要化学原理 NH3+ H20 NH4HCO3 NHAHCO NaCI-NH4CI NaHCO3! 2 NaHCO.如热→Na2CO+H2o+ct 2.小氮肥生产工艺流程 c2变换 脱碳 侯德榜 1890.8.9-1974.8.26 焦炭 半水煤 侯德榜,博士,著 (无烟燥)造气 脱硫 压缩合格原料气 名科学家,中国科学院 空气 技术委员会主任,学部 水蒸汽 铜洗碱洗要员 合成 内容提纲 、结晶原理 、结晶方法 、结晶原理 1、结晶概述 2、结晶过程的特点 结晶原理 3、晶体及特性 4、相平衡与溶解度 5、晶体的形成过程 、结晶原理 1.什么是结晶 所谓结晶是指物质以晶体的状态从溶液、熔融混合物或蒸气中析出的过 程称为结晶( crystal l ization),结晶是生物化工生产中,获得纯固态物质 的一种重要的分离方法,是传质分离过程的一种单元操作。 例如: 岩白菜素(溶液) 加热蒸发 岩白菜素(饱和液) 溶液结晶 ①降温 ②蒸发溶剂 →岩白菜素(晶体) 苯甲酸一禁(混熔物)降温苯甲酸(晶体)+混熔物 加热升华 硫(固体) 硫(蒸气)降温 硫(结晶) 2、结晶过程的特点 (1)能从杂质含量相当多的溶液或多组分的熔融 混合物中形成纯净的晶体。而用其他方法难以分 离的混合物系,采用结晶分离更为有效。如同分 异构体混合物、共沸物系、热敏性物系等 (2)固体产品有特定的晶体结构和形态(如晶形、 粒度分布等)。 (3)能量消耗少,操作温度低,对设备材质要求 不高,三废排放少,有利于环境保护。 (4)结晶产品包装、运输、储存或使用都很方便。 3.晶体及其特性 (1)晶体 固态物质有晶体( crysta)和非晶体(non- crysta)之分。而晶体是指固 态物质的内部质点(如:原子、分子、离子)在三维空间成周期性重复排列的 固体,且具有长程有序。 (2)晶体的特性 由于晶体内部的质点在三维空间成周期性 重复排列,必然导致其有别于非晶体的一些性 质 石墨及其晶体结构 ①长程有序 所谓长程有序是指,晶体的内部质点(原 子、分子、离子)至少在微米级范围内是规则 排列。 金刚石及其晶体结构 ②均匀性 由于在晶体的微观结构上是由许多排列完全相同的基本单位重复出现而 形成的,必然导致晶体各部分的宏观性质是完全均匀一致的。 例如:晶体的密度等。 csC|晶胞 ③各向异性 由于晶体中的内部质点在各个微观方向上的排列情况不同,必然导致其 在不同的方向上,物理性质有所差异。 导电率高 例如:石墨晶体,其各层平行方向上的导 电率是各层垂直方向上的104倍。 又如:云母,晶体在不同方向上,其 导热性质不同。 电率低 K0.s=1(Al、Fe、Mg)2(SiA|)410(OH)2·nH20 云母的化学式 ④对称性 由于晶体内部的微粒,在空间是按一定几何形 式进行有规律的排列,必然导致各种晶体都具有一 定的对称性。 在结晶操作中,我们常可依据晶体的形状及色 泽等外观粗略判断结晶产品的纯度。 NaC|晶体 例如:通过结晶得到的岩白菜素是白色疏松的针状结晶(干燥后会变成 粉末状晶体) 又如:从天然材料中提取并通过结晶得到的 咖啡因是白色(丝光)六角棱柱状结晶(干燥后 会变成粉末状晶体)。 咖啡因晶体 ⑤对X射线的衍射性 由于晶体具有对称性且长程有序,使得晶体 能对X射线发生衍射(X射线衍射法常用于测定晶 体结构)。 X射线衍射图 ⑥固定熔点 晶体具有固定熔点性,非晶体无固定熔点。在 生产中常通过测量固态物质的熔程,检验晶体产品 的纯度。 问题 什么是熔程?