結(jié)晶過程分析

1、結(jié)晶過程分析 1冷卻結(jié)晶冷卻結(jié)晶法基本上不去除溶劑，溶液的過飽和度系借助冷卻獲得，故適用于溶解度隨溫度降低而顯著下降的物系，如kno3、nano3、mgso4等。冷卻的方法可分為自然冷卻、間壁冷卻或直接接觸冷卻3種。自然冷卻是使溶液在大氣中冷卻而結(jié)晶，其設(shè)備構(gòu)造及操作均較簡(jiǎn)單，但由于冷卻緩慢，生產(chǎn)能力低，不易控制產(chǎn)品質(zhì)量，在較大規(guī)模的生產(chǎn)中已不被采用。間壁冷卻是廣泛應(yīng)用的工業(yè)結(jié)晶方法，與其他結(jié)晶方法相比所消耗的能量較少，但由于冷卻傳熱面上常有晶體析出(晶垢)，使傳熱系數(shù)下降，冷卻傳熱速率較低，甚至影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，故一般多用在產(chǎn)量較小的場(chǎng)合，或生產(chǎn)規(guī)模雖較大但用其他結(jié)晶方法不經(jīng)濟(jì)的場(chǎng)合。直接

2、接觸冷卻法是以空氣或與溶液不互溶的碳?xì)浠衔锘驅(qū)Ｓ玫囊簯B(tài)物質(zhì)為冷卻劑與溶液直接接觸而冷卻，冷卻劑在冷卻過程中則被汽化的方法。直接接觸冷卻法有效地克服了間壁冷卻的缺點(diǎn)，傳熱效率高，沒有晶垢問題，但設(shè)備體積較大。2蒸發(fā)結(jié)晶蒸發(fā)結(jié)晶是使溶液在常壓(沸點(diǎn)溫度下)或減壓(低于正常沸點(diǎn))下蒸發(fā)，部分溶劑汽化，從而獲得過飽和溶液。此法主要適用于溶解度隨溫度的降低而變化不大的物系或具有逆溶解度變化的物系，如n9c1及無水硫酸鈉等。蒸發(fā)結(jié)晶法消耗的熱能最多，加熱面的結(jié)垢問題也會(huì)使操作遇到困難，故除了對(duì)以上兩類物系外，其他場(chǎng)合一般不采用。3真空冷卻結(jié)晶真空冷卻結(jié)晶是使溶液在較高真空度下絕熱蒸發(fā)，一部分溶劑被除去，

3、溶液則因?yàn)槿軇┢瘞ё吡艘徊糠譂摕岫档土藴囟?。此法?shí)質(zhì)上是冷卻與蒸發(fā)兩種效應(yīng)聯(lián)合來產(chǎn)生過飽和度，適用于具有中等溶解度物系的結(jié)晶，如kcl、mgbr2等。該法所用的主體設(shè)備較簡(jiǎn)單，操作穩(wěn)定。最突出之處是器內(nèi)無換熱面，因而不存在晶垢妨礙傳熱而需經(jīng)常清洗的問題，且設(shè)備的防腐蝕問題也比較容易解決，操作人員的勞動(dòng)條件好，勞動(dòng)生產(chǎn)率高，是大規(guī)模生產(chǎn)中首先考慮采用的結(jié)晶方法。 4鹽析結(jié)晶鹽析結(jié)晶是在混合液中加入鹽類或其他物質(zhì)以降低溶質(zhì)的溶解度從而析出溶質(zhì)的方法。所加入的物質(zhì)叫做稀釋劑，它可以是固體、液體或氣體，但加入的物質(zhì)要能與原來的溶劑互溶，又不能溶解要結(jié)晶的物質(zhì)，且和原溶劑要易于分離。一個(gè)典型例子是從

4、硫酸鈉鹽水中生產(chǎn)na2so4h20，通過向硫酸鈉鹽水中加入nag可降低na2so4h2o的溶解度，從而提高na2s04，h2o的結(jié)晶產(chǎn)量。又如，向氯化銨母液中加鹽(氯化鈉)，母液中的氯化銨因溶解度降低而結(jié)晶析出。還有，向有機(jī)混合液中加水，使其中不溶于水的有機(jī)溶質(zhì)析出，這種鹽析方法又稱水析。鹽析的優(yōu)點(diǎn)是直接改變固液相平衡，降低溶解度，從而提高溶質(zhì)的回收率；結(jié)晶過程的溫度比較低，可以避免加熱濃縮對(duì)熱敏物的破壞；在某些情況下，雜質(zhì)在溶劑與稀釋劑的混合物中有較高的溶解度，較多地保留在母液中，這有利于晶體的提純。此法最大的缺點(diǎn)是需配置回收設(shè)備，以處理母液，分離溶劑和稀釋劑。5反應(yīng)沉淀結(jié)晶反應(yīng)沉淀是液相中

5、因化學(xué)反應(yīng)生成的產(chǎn)物以結(jié)晶或無定形物析出的過程。例如，用硫酸吸收焦?fàn)t氣中的氨生成硫酸銨、由鹽水及窯爐氣生產(chǎn)碳酸氫銨等并以結(jié)晶析出，經(jīng)進(jìn)一步固液分離、干燥后獲得產(chǎn)品。沉淀過程首先是反應(yīng)形成過飽和度，然后成核、晶體成長(zhǎng)。與此同時(shí)，還往往包含了微小晶粒的成簇及熟化現(xiàn)象。顯然，沉淀必須以反應(yīng)產(chǎn)物在液相中的濃度超過溶解度為條件，此時(shí)的過飽和度取決于反應(yīng)速率。因此，反應(yīng)條件(包括反應(yīng)物濃度、溫度、ph及混合方式等)對(duì)最終產(chǎn)物晶粒的粒度和晶形有很大影響。6升華結(jié)晶物質(zhì)由固態(tài)直接相變而成為氣態(tài)的過程稱為升華，其逆過程是蒸汽的驟冷直接凝結(jié)成固態(tài)晶體，這就是工業(yè)上升華結(jié)晶的全部過程。工業(yè)上有許多含量要求較高的產(chǎn)品，如碘、萘、蒽醌、氯化鐵、水楊酸等都是通過這一方法生產(chǎn)的。7熔融結(jié)晶熔融結(jié)晶是在接近析出物熔點(diǎn)溫度下，從熔融液體中析出組成不同于原混合物的晶體的操作，過程原理與精餾中因部分冷凝(或部分汽化)而形成不同于原混合物的液相相類似。熔融結(jié)晶過程中，固液兩相需經(jīng)多級(jí)(或連續(xù)逆流)接觸后才能獲得高純度的分離。熔融結(jié)晶主要用作有機(jī)物的提純、分離，以獲得高純度