第三章 水盐相图1

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
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。
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＇
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
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）
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
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：
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
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）
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
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
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
[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。
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。
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）
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
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）
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）
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
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：
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
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
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 Βιβλιοθήκη Baidu25
M25
25 C
0
E100
100 C
0
AH2O 0
10
20
30
40
50
60 70
80 90 100
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
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
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
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。
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 ）
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）
（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
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）