分离过程-结晶课件.pptVIP

* 蔗糖结晶的粒度分布及粒数密度 筛网（目） 累计质量分率% 筛网直径mm 平均粒度 l/mm 粒数密度lnn +20 3 0.841 0.718 0.51 0.36 0.25 12.45 14.61 16.46 16.98 +28 14 0.595 +35 38 0.425 +48 76 0.295 +65 92 0.205 （3） 真空蒸发冷却法 　　使溶剂在真空下迅速蒸发，并结合绝热冷却，它是将冷却和部分溶剂蒸发相结合的一种结晶方法。 　　其生产设备简单、操作稳定。 （4） 化学反应结晶 　　加入反应剂产生新物质，当该新物质的溶解度超过饱和溶解度时，即有晶体析出。 　　其方法的实质是利用化学反应，对待结晶的物质进行修饰，一方面可以调节其溶解特性，同时也可以进行适当的保护。 6.2.3 结晶机理和动力学 * 二、晶核的形成与成长 溶质从溶液中结晶出来经历两个阶段 1. 晶核的形成 2. 晶体的成长（*） 在饱和溶液中新生成的晶体微粒称为晶核，其大小通常只有几纳米至几十微米。 晶核的成核速度：单位时间内在单位体积溶液中生成新核的质量。 它是决定结晶产品粒度分布的首要动力学因素； 成核速度较大时，将导致大量细小晶体生成。 需要避免过量晶核的产生。 6.2.3 结晶机理和动力学 * 初级均相成核是指溶液在较高过饱和度下自发生成晶核过程。( 容易形成晶核泛滥 ) 初级非均相成核是指溶液在外来固体物的诱导下生成晶核过程。 二次成核则是指含有晶体的过饱和溶液由于晶体间的相互碰撞或晶体与搅拌器（或容器壁）碰撞时导致晶体破碎产生的微小晶体过程。 结晶过程应尽量避免发生初级成核； 工业结晶主要采用二次成核作为晶核主要来源。 6.2.3 结晶机理和动力学 结晶成核机理有三种 初级均相成核 初级非均相成核 二次成核 1．初级成核：在没有晶体存在的条件下自发产生晶核的过程。初级成核分为非均相和均相初级成核。 均相初级成核：洁净的过饱和溶液进入介稳区时，还不能自发地产生晶核，只有进入不稳区后，溶液才能自发地产生晶核。这种在均相过饱和溶液中自发产生晶核的过程。 均相初级成核速率： A→指前因子；Vm→摩尔体积；k→Boltzmann常数； T→绝对温度；σ→表面张力。 比饱和度 6.2.3 结晶机理和动力学 6-3 初级成核过程中晶核的临界粒径与过饱和度有关 在过饱和溶液中，只有大于临界粒径的晶核才能生存并继续生长，小于此值的粒子则会溶解消失。 非均相初级成核：在工业结晶器中发生均相初级成核的机会比较少，实际上溶液中有外来固体物质颗粒，如大气中的灰尘或其他人为引入的固体粒子，在非均相过饱和溶液中自发产生晶核的过程。这些外来杂质粒子对初级成核过程有诱导作用，非均相成核可在比均相成核更低的过饱和度下发生。 6.2.3 结晶机理和动力学 6-4 初级成核速率与过饱和度的经验关联式： Kp→速率常数；△c→过饱和度；a→成核指数,一般a2。 初级成核速率较大，对过饱和度变化非常敏感，很难将其控制在一定的水平。除了超细粒子制造外，一般结晶过程都要尽量避免初级成核的发生。 2．二次成核：在已有晶体的条件下产生晶核的过程。二次成核的机理主要有流体剪应力成核和接触成核。 剪应力成核：当过饱和溶液以较大的流速流过正在生长中的晶体表面时，在流体边界层存在的剪应力能将一些附着于晶体之上的粒子扫落，而成为新的晶核。 6.2.3 结晶机理和动力学 6-5 接触成核：当晶体与其他固体物接触时所产生的晶体表面的碎粒。在过饱和溶液中，晶体只要与固体物进行能量很低的接触，就会产生大量的微粒。 在工业结晶器中，晶体与搅拌桨、器壁间的碰撞，以及晶体与晶体之间的碰撞都有可能发生接触成核。 接触成核的几率往大于剪应力成核。 二次成核速率的影响因素:温度、过饱和度、晶体的粒度与硬度、搅拌桨的材质等。 描述二次成核速率经验表达式： 0h≤4、 0.5I≤3、 0.4j≤2 N为搅拌强度，如转速或搅拌桨叶端线速；MT→悬浮液密度；G→晶体的生长速率 6.2.3 结晶机理和动力学 6-6 3.在工业结晶中，可采用以下措施控制二次成核速率 维持稳定的过饱和度，防止结晶器在局部产生过饱和度的波动； 限制晶体的生长速率，不要通过盲目提高过饱和度的方法达到提高产量的目的； 尽量降低晶体的机械碰撞能量及几率； 对溶液进行加热、过滤等预处理，以消除溶液中可能成为晶核的微粒； 及时从结晶器中移出过量的微粒，同时将符合粒度要求的晶体产品及时排出； 将含有过量细晶的母液移出后加热或稀释，使细晶溶解后送回结晶器； 通过调节溶液酸碱度或加入适宜添加剂等方法改变成核速率。 6.2.3 结晶机理和动力