氯化钠蒸发结晶过程及晶体成长因素分析_精品文档资料下载.pdf

1、若有 NaCl 晶核进人就能生长成晶体，即上图中 AB 线和 CD 线之间的介稳区；3 当卤水继续蒸发溶质 NaCl 含量超过过饱和线 CD 线进人过饱和区（不稳区），则会自发地产生较多 NaCl 晶核。三个区域以介稳区为最重要（当料液中有晶体存在的条件下即使在介稳区中也会有晶核发生，而介稳区极易受外界影响即有无晶种、晶种大小、多少，有无搅拌、振动及杂质等等因索），晶体的成长应控制在此区域内进行。而 NaCl 与其它盐类比较，其介稳区范围非常窄。所以要获得较大粒径的晶体较难。而溶液的过饱和度C 是结晶成长的推动力，是关键因素，其关系式如下：C=C2C1（g/L）（1）式中：C溶液的过饱和度（g

2、/L）；C1 溶液在同一温度下的平衡饱和浓度（g/L）；C2 溶液的实际过饱和浓度（g/L）。要使结晶成长，必须使溶液达到过饱和，并控制在介稳区内，溶液的过饱和度完全用于晶种成长而消失。在实际的运行过程中溶液的实际过饱和度远比其最大的过饱和浓度低。有资料讲：最大允许过饱和度又取决于系统的性质通常为0.55g/L，一般情况下溶液的实际过饱和浓度 C 值宜控制在 1.50g/L 左右，为最大过饱和浓度Cmax 的 1030%氯化钠的饱和溶解度温度0102030406080100饱和溶解度g/100g 水35.735.836.036.336.637.338.439.8%26.326.3626.472

3、6.6326.7927.1727.7528.47氯化钠的沸点升高%浓度101102103104105107沸点6.1911.0314.6717.6920.3225.09氯化钠饱和水溶液的密度温度0102030405060708090密度 kg/L溶液1.2091.2041.2001.1961.1911.1871.1831.1781.1751.170硫酸钠的饱和溶解度温度0102030406080100饱和溶解度g/100g 水4.89.019.440.848.845.343.742.5%4.588.2616.2528.9832.831.1830.4129.84硫酸镁的饱和溶解度温度010203

4、0406080100饱和溶解度g/100g 水30.935.540.845.555.164.274%23.626.228.9831.2735.5339.142.53二、NaCl 晶核晶体的成长根据化工单元操作普遍扩散理论分析，晶体成长与以下几个因素密切相关。2.1 晶体成长的推动力是溶液的过饱和浓度差和传质速度。过饱和溶液中溶质扩散到晶核附近的相对静止液层并穿过相对静止溶液层到达晶体表面结晶生长在其表面上，使其晶体长大，并放出结晶热，热量再依靠扩散传递到溶液中去。如图 3 所示。溶液的过饱和度亦可用下式求得：过饱和度=产盐量（g/h）/循环量（L/h）（g/L）（2）1.5=1000000/循

5、环量，循环量=666667L/h，（即当产盐量为 1t/h，时需 666.7m3/h的循环量）2.2 溶液的温度：在相同的时间和相同的溶液过饱和浓度差条件下，溶液的温度越高，溶液的粘度越小，溶质的扩散速度越快，晶体的成长速度也快。因此，溶液温度高时容易得到粒径较大的产品，如图 4。2.3 溶液中的杂质浓度及悬浮物的变化：在相同的温度条件下，溶液中杂质含量及悬浮物增加，则溶液浓度增高。溶液粘度上升，溶液的扩散速度下降，晶体的成长速度也减小。2.4 晶体在蒸发结晶器内停留时间：根据溶液中 NaCl 的成核速率与产品排出速率基本一致,NaCl 晶体的成长速率和产品粒径的要求，从而确定晶体在蒸发结晶器

6、内的停留时间。据资料介绍，产品平均粒径0.4mm 时其停留时间应在 1 小时以上。晶体生长速率公式如下（按球形计）：Ra=（6/）V（kg/m2s）（3）式中：Ra晶体生长速率（kg/m2s）；晶体容积系数，按球形计=1/6；R表面积换算系数，按球形计：=；晶体密度（kg/m3）；V晶体平均成长系数（m/s）。2.5 循环溶液流量：当加热蒸汽量一定时循环溶液流量和溶液的过饱和度成反比的函数关系，而循环流量又确定了蒸发结晶器各部位的流速大小，速度大又引起晶体之间、晶体与器壁之间的碰撞加剧，致使晶体破碎成二次晶核的可能性增大，对产品粒径影响也很大，因此要有适当的流量。2.6 盐浆浓度：指参加循环料

7、液中的晶体浓度，又叫固液比，在其它条件一定的前提下，盐浆浓度高则蒸发结晶器内晶体的保有量多。晶体停留时间增长有利于料液过饱和度的消除和晶体成长。但盐浆浓度过高，晶体之间、晶体与器壁之间碰撞机率增多，晶体被破碎成二次晶核的机率也多，对晶体成长也不利，所以应控制适当的晶体浓度才行，一般的固液比控制在 20%左右为宜。根据以上数据，氯化钠蒸发结晶的终点应设计为 60 度、43%（此时溶液含氯化钠固体量 21.74%，不适合离心机的分离，需增加增稠槽。）根据以上数据，氯化钠蒸发结晶的终点应设计为 90 度、40%（此时溶液含氯化钠固体量 23.134%，不适合离心机的分离，需增加增稠槽。）石家庄博特 15831942419 号左工编辑