第七章-间歇结晶
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结晶技术学习目标掌握:结晶的原理,结晶过程的物料衡算和热量衡算,影响结晶操作的因素。
理解:结晶的基本理论,工业结晶设备的结构特点。
了解:溶液结晶的过程及分类,其他结晶方法。
学习要求结晶的过程及分类,结晶的基本原理,结晶操作控制,工业结晶设备,结晶过程中的物料衡算和热量衡算,其他结晶方法。
结晶过程及分类结晶过程结晶是指物质从液态(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。
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,因此许多化工生产过程中都包含着结晶这一个单元操作。
例如,尿酸、碳铵、食盐、味精、蔗糖、速溶咖啡、奶粉、青霉素、红霉素、洗衣粉、纯碱等产品的生产一般都包含有结晶过程。
经过结晶后的产品,均有一定的外形,便于干燥、包装、运输、储存等。
从而可以更好的适应商品市场的需要。
与其他化工分离过程相比,结晶过程有如下特点:1.能从杂质含量很高的溶液或多组分熔融状态混合物中获得非常纯净的晶体产品。
2.对于许多其他方法很难分离的混合物系、热敏性物系和同分异构体物系等,采用结晶方法分离更为有效。
3.结晶操作能耗低,对于设备材质要求不高,一般亦很少有“三废”排放。
结晶过程可以分为溶液结晶、熔融结晶、升华结晶和沉淀结晶4大类,其中溶液结晶是工业中常采用的结晶过程。
工业生产中要将温度为84℃、质量分数为35%的MgSO4原料液进行结晶操作,装置如图2-1所示。
连续真空冷却结晶器顶部用蒸汽喷射泵维持结晶器内部绝对压强为1.3kPa,由于是在真空条件下,此时水的沸点为11.4℃,溶液的沸点为17℃,即原料在较低的温度下即可蒸发达到过饱和而析出MgSO4·7H2O晶体。
结晶过程的实质是将稀溶液变成过饱和溶液后析出晶体。
达到过饱和有两种方法:一种是用蒸发移去溶剂,如上面所述的硫酸镁的结晶过程;另一种是对原料进行冷却,使其溶解度下降而达到过饱和。
当然,工业中实施的结晶是一个很复杂的过程(如需要使晶体具有一定的形状),影响结晶操作的因素也有很多,工业生产中,要根据对不同产品质量要求的不同,选择合适的结晶工艺条件,生产出合格的产品。