第三章 水盐相图1

E1
B＇ M7
1 A＇ E2 E1 2 3
B＇
H
NiCl2· 2 H2 O a＇ b＇
4 5 c d
e B （ NH4Cl ）
A（Na2SO4） （a）
B （ MgSO4 ）
A（NiCl2） （ b）
图3-25 复杂相图两例
二、共饱点性质的判断 共饱点的相应三角形： 在三元等温图中，与共饱点所代表的 液相平衡的两个固相点及水点所构成 的三角形。 共饱点分类： 相称共饱点—在相应三角形内 不相称共饱点—在相应三角形外/边上
水合物转溶， 绝不是干点
除右边的两情况
异成分复盐
水合物Ⅱ型
三、变温过程分析
t（℃） 100 E100
B （ NaNO3 ）
80 60
E75
N100 N75 N25 E25 E75 E100
Ex 40 E25 20
M
A（KNO3） E100 E75
W
Ex
E25
W（H2O） K25
K75
K100
A （ K NO3 ）
S10脱水转溶 Na2SO4 Na2SO4+NaCl 为Na2SO4析出 析出 共析 3→4 4→5 5→6
W（H2O） 1 Q 2 B＇ A＇ 3 E 4 S10
1→2
2→Q Q（不是干点） Q→E
E（干点）
5
——
S10
S10→B
B
B→6
A（NaCl） 图3-21 水合物Ⅱ型 6
B（Na2SO4）
二、各类相图的等温蒸发过程
2．复杂三元水盐体系蒸发过程分析 （3）同成分复盐
阶段
过程情况
一
浓缩阶段
二
复盐G析出
W（H2O）系统点Leabharlann 液相点 固相点M→F
M→F ——
F→G
F（干点） G
A（Na2CO3）
A＇ E2 E1 F
B＇
G 图3-22 同成分复盐
B（Na2SO4）
二、各类相图的等温蒸发过程
2．复杂三元水盐体系蒸发过程分析 （4）异成分复盐型（系统点1的蒸发过程）
例题：设钾石盐中含70%NaCl、30%KCl，试确定其分离流程、产率。
（一）工艺过程分析
1.溶解：先加100℃的热水到一定量的原 料——钾石盐中，随着水份的加入新 系统点应沿着KA连线向A的方向移动 （连线规则）为使产品的产率最大， 加水量应控制在新系统组成点达到AK 与BE100的交点L处。此时KCl完全溶解， NaCl溶解一部分，这是在100℃时KCl 完全溶解得到NaCl单独结晶量最大的 极限点。NaCl（产品）、E100（母液） 2.过滤：
G
4＇ B （K2SO4）
图3-23 异成分复盐
二、各类相图的等温蒸发过程
2．复杂三元水盐体系蒸发过程分析
（5）固体溶液型—1（系统点1的蒸发过程）
阶 段 一 二
W（H2O）
过程情况 系统点
液相点 固相点
浓缩阶段 1→2
1→2 ——
固体溶液析出
1＇ 1 2 3 4 L
B＇
2→6
2→L（干点）
S＇
A＇
二、各类相图的等温蒸发过程
1．简单三元水盐体系蒸发过程分析
阶段 过程情况 系统点 液相点 固相点
一 浓缩阶段 M→N M→N ——
二 KCl析出 N→Q N→E B
三 KCl+NaCl共 析 Q→S E（干点） B→S
A（NaCl）
W（H2O） M A＇ L E N P Q R B＇
S
D
B（KCl）
A
D
B
P F E C
W
图3-18 [例3-1]附图
第三章 三元水盐体系相图
第一节 图形表示法
第二节 简单三元水盐体系相图
第三节 复杂三元水盐体系相图
第四节 两条规则在相图中的运用
第五节 等温蒸发过程分析
第六节 三元水盐体系相图的应用
第五节 等温蒸发过程分析
一、一些专业术语
二、各类相图的等温蒸发过程
NaCl（产品） E100（母液）
BNaCl
100 90 80 70 60 50 40 30 20 E25 M25 10 K
L
N E100
0
25 C
100 C
0
3.冷却：将母液E100冷却到25℃，此点对 25℃来说处于KCl结晶区，其对应的液 相组成点应位于CE100的延长线与25℃ 的溶解度曲线的交点的M25处。
L
N E100
0
重复前过程按M25NE100这个三角形循环，原 料钾石盐就能分离成NaCl（副产品）和 KCl（产品）。
20 E25 M25 10
25 C
100 C
0
AH2O 0
10
20
30
40
50
60 70
80 90 100
CKCl
图3-28 25℃和100℃下NaCl—KCl—H2O三元相图 （钾石盐分离示意图）
（2）计算NaCl析出量：
M NaCl LE100 LE ML LE100 M NaCl 100 1000 M H 2O ML BE100 BE100 BE100


BNaCl
产率：
NaCl
M NaCl 100% 700
100 90 80 70 60 50 40 30 20 E25 M25 10 K
图3-26 变温蒸发过程
B （ NaNO3 ）
图3-27 同插法图例
第三章 三元水盐体系相图
第一节 图形表示法
第二节 简单三元水盐体系相图
第三节 复杂三元水盐体系相图
第四节 两条规则在相图中的运用
第五节 等温蒸发过程分析
第六节 三元水盐体系相图的应用
第六节 三元水盐体系相图的应用
实例分析—
钾石盐分离制取氯化钾相图分析
CKCl
图3-28 25℃和100℃下NaCl—KCl—H2O三元相图 （钾石盐分离示意图）
BNaCl
100 90 80 70 60 50 40 30 20 E25 M25 10 K
L
N E100
0
25 C
100 C
0
AH2O 0
图3-28
10
20
30
40
50
60 70
80 90 100
CKCl
25℃和100℃下NaCl—KCl—H2O三元相图 （钾石盐分离示意图）
2＇ L ＇
3＇ 5 4＇ S 6
S→6
A（RbCl）
B（KCl）
图3-24 固体溶液相图
二、各类相图的等温蒸发过程
2．复杂三元水盐体系蒸发过程分析
（5）固体溶液型—2（系统点1＇的蒸发过程）
阶 段 过程情况 一 浓缩阶段 二 固体溶液析出
1＇ W（H2O）
1 2 3 4 L
B＇
系统点
液相点 固相点
三、共饱点性质的判断
四、变温过程分析
一、一些专业术语
1）蒸干：指系统经蒸发失水至全部成为固相的操作。 此时系统中已看不到液相，但水分仍可能以结晶水 的形式存在于固相的水合盐、水合复盐或固体溶液 中。 2）干点：指蒸干时瞬间消失的液相点。通常作为干点 的都是液相点，偶尔可能在系统点上。一般说在某 点蒸干，即指干点。
AH2O 0
10
20
30
40
50
60 70
80 90 100
CKCl
图3-28 25℃和100℃下NaCl—KCl—H2O三元相图 （钾石盐分离示意图）
4.过滤：
BNaCl
100 90
KCl（产品）
母液M25
去溶解钾石盐 NaCl（产品） N E100（母液）
80 70 60 50 40 30 K
[例3-1]根据上述所学规则，试判断图3-18中下列过程 是否可以实现？
（1）D(D点)+W→A+B （2）C(C点)-W→B+E(E点) （3）F(F点)-B→A+D+W （4）E-W→B+D 注：各物料量均不为零。 答： （1）不符合向背规则，不能实现。 （2）符合重心规则，可以实现。 （3）符合向背法则和重心规则，可 以实现。 （4）不符合重心规则，不能实现。
图3-29 浸取法分离钾石盐原则流程 图
（二）工艺计算
取1000kg钾石盐原料为计算基准，介绍图解法， 比值法及待定系数法三种计算方法。
（A）图解法：其原理是利用直线杠杆规则，在相
图上直接测量有关线段进行计算。
（A）图解法：
BNaCl
100
（1）计算1000kg 钾石盐100℃ 加水溶解到达系统点L时所 需水量：
1000 LA 1000LK M H 2O M H 2O LK LA
90 80 70 60 50 40 30 20 E25 M25 10 K
L
N E100
0
25 C
100 C
0
AH2O 0
10
20
30
40
50
60 70
80 90 100
CKCl
图3-28 25℃和100℃下NaCl—KCl—H2O三元相图 （钾石盐分离示意图）
例题— 设钾石盐中含 70%NaCl、30%KCl， 试确定其分离流程 及产率。 解— 原料钾石盐的组成 点位于图中K点
BNaCl
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 K
L
N E25
M25
25 C
0
E100
100 C
0
AH2O 0
10
20
30
40
50
60 70
80 90 100
一、一些专业术语
3）蒸发射线：连接水顶点W与被蒸发系统点的射线，其方向是 背离水的顶点的。用于表示系统的蒸发过程。反之，加水时 叫稀释线。 4）结晶线：一般指在一固一液或二固一液平衡区中，连接液 相点和其平衡固相点之间的连线。它表达了结晶过程中液相 的变化及与之相对应的固相的组成情况。
5）操作线：一般指进行某种化工操作时其操作过程中系统点 移动的轨迹方向和路线，一般是一条或几条线，如升、降温， 等温蒸发，混合配料等操作时所作的线段。在二至五元体系 相图的变温过程中，又常将某液相点叫操作点。
BNaCl
100 90 80 70 60 50 40 30 20 E25 M25 10 K
母液循环 钾石盐
补充水
加热
溶解
冷却到 25℃
L
N E100
0
过滤
过滤
25 C
100 C
0
AH2O 0
10
20
30
40
50
60 70
80 90 100
CKCl
NaCl
KCl
图3-28 25℃和100℃下NaCl—KCl—H2O三元相图 （钾石盐分离示意图）
二、共饱点性质的判断
共饱点名称
几何位置特 征
相称共饱点
在相应三角形内 （包括三角形 边上） 不变
不相称共饱 点（1）
在相应三角形之 外
不相称共饱 点（2）
在退化为直线的 三角形之外
二固一液区 内蒸发时 固相析出情 况、是否 干点 实 例
如固相的量变少 液相组成改变 发生固相转溶， 是条件干点
变
固相都析出， 是绝对干点
阶段 一 二 三 四 五
过程情况
浓缩 阶段
K2SO4 析出
K2SO4溶解 +Gla析出
Gla 析出
Na2SO4+Gla 共析
W（H2O） 1
系统点
1→2
2→3
3→4
4→5
5→6
A＇ E
P 2 3 4
1＇ B＇ 2＇
液相点
1→2
2→P
P（不是干点） P→E
E（干点） 5
3＇
固相点
——
B
B→G
G
G→6 A（Na2SO4） 6
图3-19 简单相图
二、各类相图的等温蒸发过程
2．复杂三元水盐体系蒸发过程分析 （1）水合物Ⅰ型
阶段 过程情 况 系统点 一
浓缩阶 段 1→2
二
三
四
W（H2O） 1 A＇ 2 E 3 4 B＇
S10析出 S10+NaCl S10脱水 共析 Na2SO4析出 2→3 3→4 4→5
M
D N
S10
液相点
固相点
1→2
——
2→E
S10
E（干点）
S10→4
——
4→5
F
A （ NaCl）
5
B
（Na2SO4）
图3-20 水合物Ⅰ型
二、各类相图的等温蒸发过程
2．复杂三元水盐体系蒸发过程分析 （2）水合物Ⅱ型
阶段 一 二 三 四 五
过程 情况 系统 点 液相 点 固相 点
浓缩 阶段 1→2
S10 析出 2→3
高温母液：
L
M E100 1000 M H2O M NaCl
N E100
0
25 C
100 C
0
AH2O 0
10
20
30
40
50
60 70
80 90 100
CKCl
图3-28 25℃和100℃下NaCl—KCl—H2O三元相图 （钾石盐分离示意图）
BNaCl
复习—简单三元水盐体系相图
KCl B NaCl+KCl+LE 4 KCl+L M 2 5 L E 3 4 2 1 P NaCl A
N 3 NaCl+LE 1 A＇
B＇ 6
W 图3-10 NaCl－KCl－H2O体系20℃相图
复习—复杂三元水盐体系相图
B KCl
100 80 60
B%
40 B+LB
b
1＇→2＇
1＇→2＇ ——
2＇→4＇
2＇→L＇（干 点） S＇→4＇
A＇
2＇ L ＇
3＇ 5 S＇ A（RbCl） 4＇ S 6 B（KCl）
图3-24 固体溶液相图
二、各类相图的等温蒸发过程
2．复杂三元水盐体系蒸发过程分析 （6）复杂相图
W （ H2 O ）
W （ H2 O ）
A＇ PE2 A1
20
B+D B+D+A +LB+D D D+LD M+D+A M 40 a 60 80 100 M+LM D+M+LB+M
² » ± ¥ º Í E O H2O 20
E1
A%
A MgCl2
图3-31
复习—两条规则在相图中的运用
一、直线杠杆规则 二、等含量规则
表3- 点、线、面意义
三、向背规则
四、定比例规则 五、交叉位置规则 六、共轭位置规则 七、重心位置规则