注册化工09第九讲

1、液液萃取液液萃取1 概述概述1.1过程目的过程目的-液液混合物的分离液液混合物的分离1.2工业背景工业背景 例如，磺化碱熔法制间苯二酚例如，磺化碱熔法制间苯二酚1.3 基本依据基本依据溶解度的差异溶解度的差异(选择性的溶解度选择性的溶解度)溶剂溶剂S的必要条件的必要条件 与与B相不完全互溶相不完全互溶 对对A有选择性的溶解度有选择性的溶解度1.4 实施方法实施方法液液充分接触传质、分相，液液充分接触传质、分相， 溶剂回收溶剂回收1.5 主要操作费主要操作费溶剂再生溶剂再生 直接精馏是否更经济直接精馏是否更经济萃取适用情况：萃取适用情况： 恒沸物、近沸物恒沸物、近沸物(或或0如：如：NaOH水溶

2、液水溶液w0=10%w1=14% 1=8, w2=23%w3=50% 2=13, 1=40,T-t0须须61)(0 tT例例2 某单效蒸发器某单效蒸发器,将浓度为将浓度为20%(wt),流量为流量为3600kg/h的的NaOH水溶液浓缩至水溶液浓缩至50%,料液进口温料液进口温度为度为20,焓为焓为60kJ/kg。加热蒸汽压强为。加热蒸汽压强为400kPa(绝绝),饱和温度饱和温度143.4,汽化潜热汽化潜热2140kJ/kg。冷凝器的压强为冷凝器的压强为50kPa(绝绝),对应饱和温度对应饱和温度81.2。蒸发器传热系数蒸发器传热系数1100W/m2,器内液层高度约器内液层高度约2.5m,液

3、体密度液体密度1500kg/m3,热损失不计。热损失不计。求：蒸发器传热面积、求：蒸发器传热面积、蒸汽用量、生产强度、蒸蒸汽用量、生产强度、蒸汽的经济性汽的经济性 解：解：F=3600kg/h=1kg/s, w0=0.2, w=0.5, t0=81.2,i0=60kJ/kg, t0=20, r0=2140kJ/kg, T=143.4,K=1100W/m2K, L=2.5m, =1500kg/m3蒸发水量蒸发水量按按w=0.50, , 水沸点水沸点81.2，查得溶液沸点，查得溶液沸点121 =121-81.2=39.8,液柱静压液柱静压”：查查tS(pm)=84.5 ”= tS(pm)- tS(

4、p)=84.5-81.2=3.3)1(0wwFW skg/6 . 0)5 . 02 . 01(1 81. 915005 . 2511050513 gLppm Pa3104 .57 温度差损失温度差损失 =+”=39.8+3.3=43.1溶液沸点溶液沸点 t=t0+=81.2+43.1=124.3查溶液焓查溶液焓 i=630kJ/kg查二次蒸汽焓查二次蒸汽焓 I=2644kJ/kg热量衡算热量衡算 Dr0+Fi0=(F-W)i+WI传热面积传热面积 00)()(riIWiiFD skg/831. 02140)6302644(6 . 0)60630(1 )(0tTKDrA 236 .84)3 .1

5、244 .143(1100102140831. 0m smkgAWU23/1076 .846 . 0 722. 0831. 06 . 0 DW结晶结晶1.1 概述概述结晶操作类型结晶操作类型溶液结晶溶液结晶溶液中析出固态结晶，如海水制盐溶液中析出固态结晶，如海水制盐升华结晶升华结晶气相中析出结晶，如雪气相中析出结晶，如雪熔融结晶熔融结晶 熔融物中析出固态结晶，熔融物中析出固态结晶， 如混合二甲苯制对二甲苯如混合二甲苯制对二甲苯反应沉淀反应沉淀 液相反应，如液相反应，如Fe2O3磁粉磁粉 气相反应，如气相反应，如TiO2钛白粉钛白粉结晶操作特点结晶操作特点分离高纯度晶体分离高纯度晶体 如单晶硅如

6、单晶硅共沸物、热敏性物质的分离，如邻、对硝基苯共沸物、热敏性物质的分离，如邻、对硝基苯结晶热小，能耗比精馏低结晶热小，能耗比精馏低对产物要求对产物要求产物纯度高产物纯度高适当的粒度、粒度分布窄适当的粒度、粒度分布窄晶形晶形(针形、片状、棒状等针形、片状、棒状等)晶系和晶习晶系和晶习晶格晶格-晶体微观粒子几何排列规则的最小单元晶体微观粒子几何排列规则的最小单元晶系晶系-按晶格结构分类按晶格结构分类 同一物质，条件不同，可属不同晶系同一物质，条件不同，可属不同晶系晶习晶习一定环境下，晶体长成的外形一定环境下，晶体长成的外形1.2溶解度及溶液过饱和溶解度及溶液过饱和溶解度曲线溶解度曲线状态：饱和溶液

7、状态：饱和溶液C=C* 不饱和溶液不饱和溶液CC*超溶解度曲线超溶解度曲线(开始析出晶核开始析出晶核)第一介稳区，加入晶种才会结晶第一介稳区，加入晶种才会结晶第二介稳区，会自发成核，需要时间第二介稳区，会自发成核，需要时间(延滞期延滞期)过饱和度表示方法过饱和度表示方法过饱和度过饱和度C=C-C*过饱和度比过饱和度比S=C/C*相对过饱和度相对过饱和度=C/C*形成过饱和状态的方法形成过饱和状态的方法降低温度降低温度(冷却结晶冷却结晶)溶液浓缩溶液浓缩(蒸发蒸发)选用哪种合适，看溶解度曲线形状选用哪种合适，看溶解度曲线形状真空自蒸发：两者兼有真空自蒸发：两者兼有1.3 结晶机理与动力学结晶机理

8、与动力学结晶的两个阶段：晶核生成，晶体成长结晶的两个阶段：晶核生成，晶体成长元素元素线体元素线体元素晶胚晶胚晶核晶核成核机理：成核机理：初级均相成核初级均相成核, C较大时自发生成，不宜采用较大时自发生成，不宜采用初级非均相成核，外来物诱导生成，步骤多初级非均相成核，外来物诱导生成，步骤多二次成核，已有晶体的破碎二次成核，已有晶体的破碎结晶速率结晶速率C大，有利于成核大，有利于成核; C小，有利于晶体成长小，有利于晶体成长扩散过程扩散过程表面反应过程表面反应过程放热过程放热过程晶体成长速率的控制步骤是晶体表面反应速率晶体成长速率的控制步骤是晶体表面反应速率1.4 结晶过程的物料和热量衡算结晶过

9、程的物料和热量衡算结晶热结晶热-生成单位质量溶质晶体所放热量生成单位质量溶质晶体所放热量溶解热溶解热-单位溶质晶体在溶剂中溶解所吸热量单位溶质晶体在溶剂中溶解所吸热量 (易测易测)(无限稀释无限稀释)结晶热结晶热-溶解热溶解热物料衡算物料衡算溶质溶质: Fw1=mw2+(F-W-m)w3注：注：w2不一定为不一定为100%如：如：Na2CO3分子量分子量106，Na2CO310H2O为为286 w2=106/286=0.371热量衡算热量衡算 Fi1+Q=WI+mi2+(F-W-m)i3整理后整理后 Wr = mr结晶结晶 + FCp(t1-t3) + Q汽化潜热汽化潜热 溶液降温放热溶液降温放热 溶液结晶放热溶液结晶放热 外界加热外界加热1.5 结晶设备结晶设备搅拌式冷却结晶器搅拌式冷却结晶器奥斯陆蒸发结晶器奥斯陆蒸发结晶