无机化工单元工艺.ppt

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1、无机化工单元工艺现在学习的是第1页，共43页3.1 盐水体系相图及其应用盐水体系相图及其应用 引引 言言 在化学矿物综合利用、化学肥料和无机盐的工在化学矿物综合利用、化学肥料和无机盐的工业生产中，制定新的工艺流程、生产工艺及改善和业生产中，制定新的工艺流程、生产工艺及改善和强化生产操作时，会遇到盐类在水中的溶解度问题；强化生产操作时，会遇到盐类在水中的溶解度问题；在海洋化学化工、三废处理及盐矿地质等生产和研在海洋化学化工、三废处理及盐矿地质等生产和研究领域中，也涉及盐类在水中的溶解度问题。究领域中，也涉及盐类在水中的溶解度问题。针对这类问题，就需要使用针对这类问题，就需要使用盐水体系相图盐水体

2、系相图这一工具这一工具现在学习的是第2页，共43页引引 言言n某种盐类之所以能从几种盐的混合溶液中以纯态析某种盐类之所以能从几种盐的混合溶液中以纯态析出，是由于它们的溶解度各不相同，而且随温度的出，是由于它们的溶解度各不相同，而且随温度的变化也有区别。变化也有区别。n相图相图（phase diagramphase diagram）是多相体系在平衡时各相组成是多相体系在平衡时各相组成与温度或压力的关系图。与温度或压力的关系图。相图的应用：相图的应用：1.1.工业生产中就是利用盐类溶解度的变化规律，通过工业生产中就是利用盐类溶解度的变化规律，通过对其相图的分析来分离纯盐；制备盐类的水合盐；由对其相

3、图的分析来分离纯盐；制备盐类的水合盐；由单盐合成各种复盐，或将复盐分解为单盐。单盐合成各种复盐，或将复盐分解为单盐。2.2.指导生产流程的安排，如何选择生产工艺，制备合格指导生产流程的安排，如何选择生产工艺，制备合格产品应该蒸发多少水量或者添加多少水量产品应该蒸发多少水量或者添加多少水量现在学习的是第3页，共43页1.相律相律 相变是自然界普遍存在的一种突变现象，也是物相变是自然界普遍存在的一种突变现象，也是物理化学中充满难题和机遇的领域之一。理化学中充满难题和机遇的领域之一。相变现象丰富多彩，如大海里的相变现象丰富多彩，如大海里的万顷碧波万顷碧波，初秋，初秋早晨湖面上的早晨湖面上的袅袅轻烟袅

4、袅轻烟和高山上的和高山上的缕缕薄雾缕缕薄雾，夏天黄昏，夏天黄昏时万里云空中的时万里云空中的朵朵彩云朵朵彩云及冬日雪后琳琅满目的及冬日雪后琳琅满目的雪花雪花和冰晶和冰晶便是水的各种相态。由此可见自然界中相变的便是水的各种相态。由此可见自然界中相变的千姿百态之一斑。千姿百态之一斑。相变也是充满意外发现的领域，如超导（相变也是充满意外发现的领域，如超导（1911年）、年）、超流都是科学史上与相变有关的重大发现。超流都是科学史上与相变有关的重大发现。现在学习的是第4页，共43页1.相律相律(1)(1)相（相（phase）体系内部物理和化学性质完全均匀的体系内部物理和化学性质完全均匀的部分称为相。相与相

5、之间在指定条件下有明显的界面，部分称为相。相与相之间在指定条件下有明显的界面，在界面上宏观性质的改变是飞跃式的。体系中相的总数在界面上宏观性质的改变是飞跃式的。体系中相的总数称为相数，用称为相数，用 表示。表示。气体气体 不论有多少种气体混合，只有一个气相。不论有多少种气体混合，只有一个气相。液体液体 按其互溶程度可以组成一相、两相或三相共按其互溶程度可以组成一相、两相或三相共存。存。固体固体 一般有一种固体便有一个相。两种固体粉末一般有一种固体便有一个相。两种固体粉末无论混合得多么均匀，仍是两个相（固体溶液除外，无论混合得多么均匀，仍是两个相（固体溶液除外，它是单相）。它是单相）。现在学习的

6、是第5页，共43页1.相律相律(2)(2)独立组分数（独立组分数（number of independent component）在平衡体系所处的条件下，能够在平衡体系所处的条件下，能够确保各相组成所需的确保各相组成所需的最少独立物种数最少独立物种数（或是能随心所欲地改变其数量的物质数（或是能随心所欲地改变其数量的物质数目）称为独立组分数。它的数值等于体系中所有物种数目）称为独立组分数。它的数值等于体系中所有物种数 N N 减去体系中独立的化学平衡数减去体系中独立的化学平衡数s s，再减去各物种间的浓度限，再减去各物种间的浓度限制条件制条件r r。定义：定义：C=N-(s+r)C=N-(s+r

7、)现在学习的是第6页，共43页1.相律相律n独立组分数计算实例：独立组分数计算实例：在在Na2CO3-H2O体系中，计有体系中，计有Na2CO3、Na2CO3.H2O、Na2CO3.7H2O、Na2CO3.10H2O及及H2O等等5种物质，存在三个化学反应：种物质，存在三个化学反应：Na2CO3+H2O=Na2CO3.H2O Na2CO3+7H2O=Na2CO3.7H2O Na2CO3+10H2O=Na2CO3.10H2O解：解：N=5;s=3;r=0 故：故：C=5-(3+0)=2 对盐水体系，更为简单的方法来确定其体系的独立组对盐水体系，更为简单的方法来确定其体系的独立组分数，即体系中各种

8、盐的不同离子数（注意：不考分数，即体系中各种盐的不同离子数（注意：不考虑它们的进一步电离和水解生成的离子数）为体系虑它们的进一步电离和水解生成的离子数）为体系的独立组分数。的独立组分数。现在学习的是第7页，共43页1.相律相律（3 3）自由度（）自由度（degrees of freedom）确定平衡体系的确定平衡体系的状态所必须的独立状态所必须的独立强度变量强度变量的数目称为自由度，用字母的数目称为自由度，用字母 f 表示。这些强度变量通常是压力、温度和浓度等。表示。这些强度变量通常是压力、温度和浓度等。如果已指定某个强度变量，除该变量以外的其它强如果已指定某个强度变量，除该变量以外的其它强度

9、变量数称为度变量数称为条件自由度条件自由度，用，用 表示。表示。例如：指定了压力，例如：指定了压力，指定了压力和温度，指定了压力和温度，在盐水体系中，自由度为温度和盐类的浓度在盐水体系中，自由度为温度和盐类的浓度现在学习的是第8页，共43页1.相律相律n相律是相律是Gibbs用热力学远离推导出来的，其数学表用热力学远离推导出来的，其数学表达式为：达式为：F=C-P+n.（1）式中：式中：F:体系的自由度；体系的自由度；C：独立组分数；：独立组分数；P：相数；：相数；n：影响平衡的外界因素。：影响平衡的外界因素。由于影响相平衡的外界因素一般只有温度和压力，故由于影响相平衡的外界因素一般只有温度和

10、压力，故相律又可写为：相律又可写为：F=C-P+2.（2）对于盐水体系，通常不必研究气相的组成，压力会液对于盐水体系，通常不必研究气相的组成，压力会液固平衡的影响也极其微弱，可不予考虑。故相律可固平衡的影响也极其微弱，可不予考虑。故相律可简化为：简化为：F=C-P+1（3）称为凝聚体系相律称为凝聚体系相律现在学习的是第9页，共43页例题现在学习的是第10页，共43页2.溶解度的表示方法及其单位换算溶解度的表示方法及其单位换算n溶解度数据是盐水体系相图绘制的基础，表示方法主要有：wt%、质量%、mol%、g盐/100g水、mol盐/100g水、mol/mol干盐等单位。现在学习的是第11页，共4

11、3页2.溶解度的表示方法及其单位换算溶解度的表示方法及其单位换算n例题：25oC时NaCl 和NH4Cl的共饱液，其中含有NaCl 17.28%、含NH4Cl 15.86%，将其换算为其他单位：（1）以 g盐/100g水表示 NaCl NH4Cl现在学习的是第12页，共43页3.1.2 二元盐水体系相图及应用二元盐水体系相图及应用n1.二元盐水体系相图的绘制及杠杆规则 绘制某一体系的相图，获取溶解度数据有两条途径：（1）查阅有关资料和文献，查找该体系的溶解度数据；（2）实验测定 获取溶解度数据后，需选择合适的相图表示方法，将这些溶解度数据标绘在相图上，并将每种盐的溶解度数据代表点连结起来，就得

12、到溶解度曲线或者饱和曲线。现在学习的是第13页，共43页n以NH4Cl-H2O二元体系为例，讨论二元相图的绘制。n根据相律：F=C-P+1=2-1+1=2。n选择温度和NH4Cl浓度为独立变量，把已查到的溶解度数据描于坐标中，并用光滑曲线连接起来，就得到了二元体系的相图。1.二元盐水体系相图的绘制及杠杆规则二元盐水体系相图的绘制及杠杆规则现在学习的是第14页，共43页n曲线AE的意义：其一，可理解为不同NH4Cl浓度溶液的冰点曲线；其二，可理解为在不同温度下冰在NH4Cl中的溶解度曲线。在AE线上，冰固相与溶液共存曲线EB的意义：NH4Cl在水中的溶解度曲线在EB线上，NH4Cl固相与溶液共存

13、。1.二元盐水体系相图的绘制及杠杆规则二元盐水体系相图的绘制及杠杆规则现在学习的是第15页，共43页n连线规则：连线规则：组成不同的两个体系在等温组成不同的两个体系在等温下混合成为一个新体系，或者一个体系下混合成为一个新体系，或者一个体系在等温下分为两个不同组成的新体系，在等温下分为两个不同组成的新体系，那么在二元体系相图中，三个体系在同那么在二元体系相图中，三个体系在同一水平线上，且两个分体系各居于总体一水平线上，且两个分体系各居于总体系的两侧。系的两侧。n杠杆规则：杠杆规则：两个分体系的量与其到总体两个分体系的量与其到总体系的距离成反比。系的距离成反比。1.二元盐水体系相图的绘制及杠杆规则

14、二元盐水体系相图的绘制及杠杆规则现在学习的是第16页，共43页n设有两个温度相同而组成不同的体系P和Q，其质量分别为p和q（kg），其NH4Cl含量分别为XP和XQ，在等温下将其混合成为一个新体系R，设其NH4Cl浓度为XR，作混合前后的NH4Cl物料衡算：整理后得：根据和比定理，并令p+q=r,则可推导出：1.二元盐水体系相图的绘制及杠杆规则二元盐水体系相图的绘制及杠杆规则现在学习的是第17页，共43页n例：某例：某17 17 不饱和溶液不饱和溶液M M0 0，将其冷却至，将其冷却至M M1 1时开始结时开始结冰；冷却至冰；冷却至M M2 2时析出冰时析出冰S S2 2，溶液则浓缩为，溶液则

15、浓缩为L L2 2。可根据。可根据杠杆规则计算浓缩液杠杆规则计算浓缩液L L2 2和冰的质量比：和冰的质量比：继续冷却至继续冷却至M M3 3时，固相点为时，固相点为C C，液相点为，液相点为E,E,进一步冷进一步冷却，体系全部转化为冰和固体却，体系全部转化为冰和固体NHNH4 4ClCl的混合物。的混合物。55 55 的不饱和溶液的不饱和溶液N N0 0当降温至当降温至N N1 1时，时，NHNH4 4ClCl开始饱和；开始饱和；但体系冷却到但体系冷却到N N2 2时，固相点为时，固相点为S2(NHS2(NH4 4Cl)Cl)，液相点为，液相点为L L2 2;继续降温，体系点至继续降温，体系

16、点至N N3 3时，液相点为时，液相点为E,E,固相点为固相点为D,D,此时此时NHNH4 4ClCl的析出量最大，再降温时，体系转化为冰和的析出量最大，再降温时，体系转化为冰和固体固体NHNH4 4ClCl的混合物。的混合物。2.各种化工过程在相图上的表示各种化工过程在相图上的表示（1）加热和冷却）加热和冷却现在学习的是第18页，共43页2.各种化工过程在相图上的表示各种化工过程在相图上的表示N0为不饱和溶液，在55下等温蒸发时，下等温蒸发时，蒸发至蒸发至N4N4点时点时NHNH4 4ClCl开始饱和，继续蒸发，开始饱和，继续蒸发，NHNH4 4ClCl固体不断析出。当体系点蒸发至固体不断析

17、出。当体系点蒸发至N N5 5时，根据杠杆规则可分别计算蒸发的水时，根据杠杆规则可分别计算蒸发的水量和析出的固体量和析出的固体NHNH4 4ClCl的量：的量：蒸干时，体系到达蒸干时，体系到达N N6 6点，此时全部为点，此时全部为NHNH4 4ClCl固体。固体。（2）等温蒸发和加水过程）等温蒸发和加水过程现在学习的是第19页，共43页 以图以图3-13-1中的中的N N0 0不饱和溶液为例，当在不饱和溶液为例，当在55 55 下向其中加入下向其中加入NHNH4 4ClCl固体时，固体时，NHNH4 4ClCl固体就要溶解。当加固体就要溶解。当加NHNH4 4ClCl固体使体系成为固体使体系

18、成为饱和溶液饱和溶液N4N4时，再向体系中加时，再向体系中加NHNH4 4ClCl固体固体便不会溶解了。便不会溶解了。NHNH4 4ClCl固体加入量可用杠固体加入量可用杠杆规则计算：杆规则计算：2.各种化工过程在相图上的表示各种化工过程在相图上的表示（3）溶解过程）溶解过程现在学习的是第20页，共43页 首先用热水溶解粗氯化铵，在常压沸腾的状态下使溶首先用热水溶解粗氯化铵，在常压沸腾的状态下使溶液饱和。通过静置沉降去除不溶性杂质，如液饱和。通过静置沉降去除不溶性杂质，如CaCOCaCO3 3等。等。清液在结晶器中降至室温，使清液在结晶器中降至室温，使NHNH4 4ClCl结晶析出，经过滤、结

19、晶析出，经过滤、洗涤、气流干燥制成精氯化铵。可溶性杂质洗涤、气流干燥制成精氯化铵。可溶性杂质NaClNaCl等等留在母液中，返回用其重新加热溶解粗氯化铵。当母留在母液中，返回用其重新加热溶解粗氯化铵。当母液循环多次后，可溶性杂质累积会影响精制氯化铵的液循环多次后，可溶性杂质累积会影响精制氯化铵的纯度、需将循环母液排放一部分。纯度、需将循环母液排放一部分。3.相图的应用相图的应用氯化铵的精制过程氯化铵的精制过程现在学习的是第21页，共43页 25 的的NHNH4 4ClCl母液母液P P1 1在加热的情况下不断将在加热的情况下不断将粗氯化铵溶解，当温度达粗氯化铵溶解，当温度达115.6 115.

20、6 时可制时可制得得NHNH4 4ClCl饱和溶液饱和溶液B B。在此温度下去除不溶性。在此温度下去除不溶性杂质，然后将溶液杂质，然后将溶液B B冷却至冷却至R R1 1，析出固体，析出固体NHNH4 4Cl QCl Q1 1，得到母液，得到母液P P1 1,母液加热溶解粗氯母液加热溶解粗氯化铵并得饱和液化铵并得饱和液B,B,如此循环生产。如此循环生产。以精制以精制1000Kg NH1000Kg NH4 4ClCl为基准，由杠杆规则为基准，由杠杆规则可计算所需要的循环母液可计算所需要的循环母液P1P1的量：的量：3.相图的应用相图的应用例题例题现在学习的是第22页，共43页nNaCl-KCl-

21、H2O、NaHCO3-Na2CO3-H2O、NH3-CO2-H2O、CaO-P2O5-H2O、MgSO4-HBO3-H2O、MgCl2-HBO3-H2O等都等都是三元盐水体系。前面两种具有共同离子的两种盐和水组成的三元是三元盐水体系。前面两种具有共同离子的两种盐和水组成的三元盐水体系；中间两种是有碱性氧化物、酸性氧化物和水组成的三元盐水体系；中间两种是有碱性氧化物、酸性氧化物和水组成的三元盐水体系；后两种则由一种盐、一种弱电解质和水组成的三元盐水盐水体系；后两种则由一种盐、一种弱电解质和水组成的三元盐水体系。体系。n由相律可知，三元盐水体系中的独立组分数由相律可知，三元盐水体系中的独立组分数C

22、=3，体系中最少的相，体系中最少的相数为数为1，由凝聚相相律公式：，由凝聚相相律公式：F=C-P+1，可计算，可计算体系最大的自由度体系最大的自由度为：为：F=3-1+1=3。说明温度和两种盐浓度都可以独立变化。说明温度和两种盐浓度都可以独立变化。-需要立体图需要立体图来描述三元盐水体系的平衡状态。来描述三元盐水体系的平衡状态。缺点缺点：绘制和应用：绘制和应用不方便。不方便。n在实际中，一般采用在实际中，一般采用等温相图等温相图即固定温度（自由度减少即固定温度（自由度减少1个）个）的方法，用平面图表示出三元体系的平衡状态。等温相图的表示方法的方法，用平面图表示出三元体系的平衡状态。等温相图的表

23、示方法有有3种：种：等边三角形、直角等腰三角形和直角坐标法等边三角形、直角等腰三角形和直角坐标法3.1.3三元盐水体系相图及应用三元盐水体系相图及应用现在学习的是第23页，共43页等温相图等温相图等边三角形等边三角形n体系的组成以质量百分数或者摩体系的组成以质量百分数或者摩尔百分数为单位，即体系中尔百分数为单位，即体系中3个个组分的浓度之和为组分的浓度之和为100%。n三角形的三角形的3个顶点分别代表一个顶点分别代表一种纯物质，每条边表示一个种纯物质，每条边表示一个二元体系，三角形内各点代二元体系，三角形内各点代表三元体系。表三元体系。n怎样来确定各组分的含量？怎样来确定各组分的含量？方法方法

24、-：过等边三角形内任一点：过等边三角形内任一点M M做平行于各边的直线在各边所截线做平行于各边的直线在各边所截线段段a a、b b、c c之和等于等边三角形的一边之长。之和等于等边三角形的一边之长。方法二：从等边三角形内任一点方法二：从等边三角形内任一点N N分别向三条边做垂线，则各垂线之分别向三条边做垂线，则各垂线之和等于等边三角形之高。和等于等边三角形之高。现在学习的是第24页，共43页等温相图等温相图等腰直角三角形表示法等腰直角三角形表示法n组成以质量百分数或者摩尔百分组成以质量百分数或者摩尔百分数为单位。数为单位。n直角三角形的直角顶点直角三角形的直角顶点O代表纯代表纯水，其他两个顶点

25、分别代表两水，其他两个顶点分别代表两种纯盐。直角边分别表示两种种纯盐。直角边分别表示两种盐的水溶液，斜边表示两种盐盐的水溶液，斜边表示两种盐的混合物。的混合物。n怎样来确定各组分的含量？怎样来确定各组分的含量？自等腰直角三角形中的任一点自等腰直角三角形中的任一点R R的组成，自的组成，自R R点分别作两条直角边点分别作两条直角边的垂线，垂足分别为的垂线，垂足分别为a a和和b b，a a点处的刻度即为点处的刻度即为A A盐的百分含量，盐的百分含量，b b点处的刻度即为点处的刻度即为B B盐的百分含量盐的百分含量现在学习的是第25页，共43页等温相图等温相图直角坐标表示法直角坐标表示法1n以以g

26、（mol）盐）盐/100 g（mol）H2O为浓度单位。为浓度单位。n直角坐标的原点表示纯水，两种直角坐标的原点表示纯水，两种盐的组成点在两坐标轴的无穷处，盐的组成点在两坐标轴的无穷处，a、b点分别表示点分别表示A和和B单盐的溶解单盐的溶解度。度。aE和和bE分别为分别为A盐和盐和B盐的盐的溶解度曲线。溶解度曲线。n怎样来确定各组分的含量？怎样来确定各组分的含量？直角坐标中的任一点直角坐标中的任一点n n的组成，自的组成，自n n点分别作两条坐标轴的垂线，垂足分点分别作两条坐标轴的垂线，垂足分别为别为a a和和b b，a a点处的刻度即为点处的刻度即为A A盐的百分含量，盐的百分含量，b b点

27、处的刻度点处的刻度即为即为B B盐的百分含量盐的百分含量ab现在学习的是第26页，共43页等温相图等温相图直角坐标表示法直角坐标表示法2n以以g（mol）/100 g（mol）干盐为浓度）干盐为浓度单位。单位。n横轴为两种干盐的组成轴，横轴左端点横轴为两种干盐的组成轴，横轴左端点表示纯表示纯A盐，右端点表示纯盐，右端点表示纯B盐，由左右盐，由左右两端引出的纵轴为水轴，纯水点在纵轴两端引出的纵轴为水轴，纯水点在纵轴的无穷远处。的无穷远处。n相图中相图中a、b两点代表两点代表A和和B单盐的溶解单盐的溶解度，度，aE和和bE分别为分别为A盐和盐和B盐的溶解度盐的溶解度曲线，曲线，E点为点为A、B两盐

28、共饱和点。两盐共饱和点。n怎样来确定各组分的含量？怎样来确定各组分的含量？直角坐标中的任一点直角坐标中的任一点n n的组成，自的组成，自n n点分别作两条坐标轴的垂线，点分别作两条坐标轴的垂线，垂足分别为垂足分别为a a和和b b，a a点处的刻度即为点处的刻度即为A A盐的百分含量，盐的百分含量，b b点处点处的刻度即为的刻度即为B B盐的百分含量盐的百分含量ab现在学习的是第27页，共43页三元盐水体系的连线规则和杠杆规则三元盐水体系的连线规则和杠杆规则n连线规则：连线规则：两个不同组分的体系两个不同组分的体系P和和Q混合成为一个新体系混合成为一个新体系R，或一，或一个体系个体系R分为两个

29、不同组成的新分为两个不同组成的新体系体系P和和Q，在相图上，在相图上P、Q和和R三三点在一条直线上，并且点在一条直线上，并且R点在点在P和和Q的中间，的中间，P和和Q体系分居在体系分居在R体系体系的两侧。的两侧。n杠杆规则杠杆规则：R体系分为不同组成的体系分为不同组成的P和和Q体系，或者体系，或者P和和Q两体系混合两体系混合为一个为一个R体系，则体系，则P和和Q的量与其的量与其到到R体系的距离成反比。体系的距离成反比。现在学习的是第28页，共43页三元盐水体系的连线规则和杠杆规则三元盐水体系的连线规则和杠杆规则n设设P体系的质量为体系的质量为p，其中，其中A和和B物物质的含量分别为质的含量分别

30、为yP和和xp；Q体系的体系的质量为质量为q，其中，其中A和和B物质的含量分物质的含量分别为别为yq和和xq；P和和Q两体系混合为两体系混合为R体体系的质量为系的质量为r，其中，其中A、B物质的含物质的含量分别为量分别为yR和和xR。n作混合前后总物料衡算，得：作混合前后总物料衡算，得：p+q=rA物料衡算：物料衡算：pyP+qyq=r yRB物料衡算：物料衡算：pxp+qxq=r xR三式整理可得：三式整理可得：现在学习的是第29页，共43页三元盐水体系的连线规则和杠杆规则三元盐水体系的连线规则和杠杆规则n过过P、R和和Q点分别作横轴的平行线和垂线，则有：点分别作横轴的平行线和垂线，则有：相

31、似三角形对应边的比例关系得：相似三角形对应边的比例关系得：根据和比定理可知：根据和比定理可知：现在学习的是第30页，共43页各种化工过程在相图上的表示各种化工过程在相图上的表示n蒸发射线（蒸发向量）：从水点出蒸发射线（蒸发向量）：从水点出发经过原始体系点发经过原始体系点m0的射线。蒸发的射线。蒸发水量越多，体系点离水量越多，体系点离m0就越远。就越远。nNaCl的结晶射线（结晶向量）：从的结晶射线（结晶向量）：从NaCl固相点固相点A出发经过出发经过m2的射线的射线Am2。等温蒸发和结晶过程等温蒸发和结晶过程现在学习的是第31页，共43页n加水溶解过程是蒸发的逆过程。加水溶解过程是蒸发的逆过程

32、。例：例：NaCl和和NH4Cl的混合物，的混合物，其组成表示在相图上为其组成表示在相图上为AB边边上的上的P点，当加水使体系达到点，当加水使体系达到OP线和线和AE线的交点线的交点R时，混时，混合物中的合物中的NH4Cl全部溶解，剩全部溶解，剩下固相为纯下固相为纯NaCl。继续加水，。继续加水，体系超过体系超过R点，部分点，部分NaCl溶溶解，所得到的解，所得到的NaCl固体量就固体量就减少。减少。各种化工过程在相图上的表示各种化工过程在相图上的表示n加水溶解过程加水溶解过程现在学习的是第32页，共43页各种化工过程在相图上的表示各种化工过程在相图上的表示盐析的概念盐析的概念：向一个体系中加

33、入某种盐，以改向一个体系中加入某种盐，以改变体系的组成，使体系改变后落在我们需要的变体系的组成，使体系改变后落在我们需要的盐的结晶区，从而分离出这种盐的固体。盐的结晶区，从而分离出这种盐的固体。原理原理：一种盐类的存在会使另一种盐的溶解度下：一种盐类的存在会使另一种盐的溶解度下降。降。例：在不饱和溶液例：在不饱和溶液Q0中加入中加入NaCl固体，根据连固体，根据连线规则，体系将沿线规则，体系将沿Q0 A线向线向A点移动。当加入点移动。当加入NaCl固体量为某一适宜值时，体系点落在固体量为某一适宜值时，体系点落在Q0 A和和BE线的交点线的交点Q处，则所加入的处，则所加入的NaCl固体溶固体溶解

34、进入共饱和液解进入共饱和液E中，而原溶液中中，而原溶液中NH4Cl将部将部分析出。若加入的分析出。若加入的NaCl过多，体系点会超过过多，体系点会超过Q点进入到两盐共晶区，析出点进入到两盐共晶区，析出NaCl和和NH4Cl的混合物，得不到纯的的混合物，得不到纯的NH4Cl。n加盐和盐析过程加盐和盐析过程现在学习的是第33页，共43页各种化工过程在相图上的表示各种化工过程在相图上的表示n通过改变温度，可能使体系从通过改变温度，可能使体系从一个相区移到另一相区，利用一个相区移到另一相区，利用此可以来分离体系中的盐类。此可以来分离体系中的盐类。例：某一体系例：某一体系Q，在，在25 时，它位于时，它

35、位于两盐共晶区内，但当温度声到两盐共晶区内，但当温度声到100 时，便处于时，便处于NaCl的结晶的结晶区中。图中的体系点区中。图中的体系点M，在，在100 时处于不饱和区，但冷却到时处于不饱和区，但冷却到25 时，它又落到了时，它又落到了NH4Cl结晶区而结晶区而析出析出NH4Cl固体。固体。n加热和冷却过程加热和冷却过程现在学习的是第34页，共43页简单三元盐水体系相图及应用简单三元盐水体系相图及应用（1）浸取法分离钾石盐矿）浸取法分离钾石盐矿图图3-9 KCl-NaCl-H2O相图的相图的特点特点：a.当温度从当温度从100 降到降到25 时，时，KCl的溶的溶解度降低较多，而解度降低较

36、多，而NaCl的溶解度降低很的溶解度降低很少；少；b.25 共饱和液中共饱和液中NaCl的含量比的含量比100下下 NaCl 的含量要大；的含量要大；c.100 共饱和液落在共饱和液落在25KCl的结晶的结晶区内。区内。现在学习的是第35页，共43页简单三元盐水体系相图及应用简单三元盐水体系相图及应用n含含KCl和和NaCl的混合物的分离方案：的混合物的分离方案：（1）钾石盐高温溶解分离）钾石盐高温溶解分离NaCl（2）共饱和液）共饱和液E100冷却至冷却至25分离分离KCl（3）100下饱和液下饱和液Q溶解溶解钾石盐分离钾石盐分离NaCl现在学习的是第36页，共43页简单三元盐水体系相图及应

37、用简单三元盐水体系相图及应用（2）相图计算）相图计算-图解法图解法n图解法是图解法是运用连线规则和杠杆规则运用连线规则和杠杆规则进行计算的一种方法，具有进行计算的一种方法，具有简单、直观和计算快捷等特点，但其准确性与相图的准确简单、直观和计算快捷等特点，但其准确性与相图的准确性有很大的联系。性有很大的联系。n以以100kg钾石盐（钾石盐（NaCl 70%,KCl 30%）为计算标准，结合）为计算标准，结合NaCl-KCl-H2O 三元相图进行计算。三元相图进行计算。首先首先,从相图上读取体系点的组成从相图上读取体系点的组成：体系点体系点KCl%NaCl%H2O%钾石盐钾石盐30 70 E100

38、 21.6 16.8 61.6 L 16.2 38 Q 12.5 18.7 63.8 N 17.4 33现在学习的是第37页，共43页相图计算相图计算-图解法图解法第一步：第一步：100100下加水溶解钾石盐，分离下加水溶解钾石盐，分离NaClNaCl。设加入水量为设加入水量为G GH2OH2O,分离固体分离固体NaClNaCl为为G GNaClNaCl。根据杠杆规则：。根据杠杆规则：体系体系LL 得到固体得到固体NaClNaCl共饱和液共饱和液现在学习的是第38页，共43页相图计算相图计算-图解法图解法第二步第二步,E,E100100降温到降温到2525冷却析出冷却析出KClKCl。设析出的

39、固体设析出的固体KClGKClGKClKCl，得到母液，得到母液Q Q为为G GQ Q。现在学习的是第39页，共43页第三步第三步100100下饱和液下饱和液Q Q溶解钾石盐分离溶解钾石盐分离NaClNaCl。设需要的母液设需要的母液QGQGQ,Q,分离分离NaClNaCl、KClKCl各为各为G GNaClNaCl,G,GKClKCl。100100分离固体分离固体NaClNaCl冷却至冷却至2525分离固体分离固体KClKCl现在学习的是第40页，共43页相图计算相图计算-待定系数法待定系数法利用物质不灭定律，对各组分进行物料衡算利用物质不灭定律，对各组分进行物料衡算。第一步：第一步：100

40、100下加水溶解钾石盐，分离下加水溶解钾石盐，分离NaClNaCl。设加水量为设加水量为w w（kgkg），母液），母液E E100100为为x x（kgkg）、）、分离固相分离固相NaClNaCl为为y y（kgkg），作该过程的物料衡算：），作该过程的物料衡算：解得解得现在学习的是第41页，共43页相图计算相图计算-待定系数法待定系数法第二步第二步,E100降温到降温到25冷却析出冷却析出KCl。设母液。设母液Q为为m（kg），），析出析出KCl为为n（kg），总物料衡算：），总物料衡算：解得解得现在学习的是第42页，共43页相图计算相图计算-比值法比值法n利用进行某一过程前后某一组分的量不发生变化，而组成发生变化的特点，来求解的。现在学习的是第43页，共43页