d
C
e3
KNO3、NaNO3和NaCl NaCl、KCl和KNO3的
e4 a
KCl
e2
P2 P1
D
b
e1
KNO3
NaCl
C
A
[ Cl -]
NaNO3
[Na + ]
B
图5-1 K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统于100℃下的恒温立体相图
第一节 硝酸钾生产的相图分析
P1
C
A
二、K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统相图 1．恒温图 几何体代表的相区 P1 体积ce3p2p1e2Cc LC+C NaCl结晶及其 饱和溶液的两相区 体积de4p2e3dD LD+D KCl结晶及其饱 和溶液的两相区 体积ae1p1e4aA LA+A KNO3结晶及其 饱和溶液的两相区 体积be2p1e1bB LB+B NaNO3结晶及其 饱和溶液的两相区
C
C e2
B
e1
C
e2
P2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱP1
a
C
C
b
B
d
图5-2 多相区划分图
e3
e4 a
KCl
e2
P2 P1
D
b
e1
KNO3
NaCl
C
A
[ Cl -]
NaNO3
[Na + ]
B
图5-1 K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统于100℃下的恒温立体
第一节 硝酸钾生产的相图分析
二、K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统相 图 1．恒温图 体积e2p1BC LB+C+（B+C） NaNO3、NaCl结晶及其共饱液的 三相区，见图5-2（b），此外还 有四个三相区。
MC = Mb
固体量 M C bP2 = 母液量 M ′ bC
P2
原料a（或a’） 蒸发
′
A
NaCl
CP2’
KCl
E
'
B
C P2
过滤
5
O
C
d
NaCl 过滤 母液返回系统
K
' P1
a a'
b
100 C
0
冷却蒸 发
F
H
KNO3
P1 G
P2
图6-7
图6-6 K 、Na //Cl-、NO3-–H2O四元交互系统100℃和5℃干盐图
O
1.0
D
C
0
O
P2
K P1
t¡æ
0.4 0.6 0.8
3
1.0NaNO3
B
图6-5 K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统多温相图
第一节 硝酸钾生产的相图分析
三、转化法制取硝酸钾生产的基本方法
点 固相 NaCl A B NaCl KCl 39.2 液相 g/100g水 KCl 55.7 KNO3 NaNO3 Na+ 100 液相 K+ 100 mol/100mol干盐 NO3Cl100 100 H 2O 827 739
第五章 四元水盐体系相图的应用
• 第一节 硝酸钾生产的相图分析
• 第二节 加水法从人造光卤石制取氯化 钾的相图分析
第一节 硝酸钾生产的相图分析
一、硝酸钾生产概述
硝酸钾（KNO3）是含氮、钾元素的复合肥料，主要用 于园艺作物。硝酸也用于食品工业和玻璃工业，还用来 制造火药和烟火。 在自然界中天然硝酸钾的矿藏量不多。我国古代最 早制出硝酸钾并用于制取火药。直到目前，广大农村仍 从草木灰提取硝酸钾。
D
KNO3
C
三、转化法制取硝酸钾生产的基本方法
（一）、不循环法流程 3.冷却盐析：把母液b冷却到5℃，b点落入KNO3结晶区。5℃蒸发此溶液，则 液相沿bP2’方向移动，到达P2’时，NaCl、KCl同时饱和，但未析出。滤去 KNO3得母液P2’，过程操作线b→P2’返回系统，配入一定量的原料NaNO3和 KCl可开始第二个循环，每次循环该过程的液相点都在b、P2’间变化。 ’ bP KNO3析出量MC可由直线CP2’求出，即 2
2.蒸发盐析（NaCl）：
e4 a
KCl
d
C
e3
e2
P2 P1
D
b
e1
KNO3
NaCl
C
A
[ Cl -]
NaNO3
P1 P2
LA+C
KNO3和NaCl的共饱线
[Na + ]
B
图5-1 K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统于100℃下的恒温立体相图
第一节 硝酸钾生产的相图分析
二、K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统相图 1．恒温图 三盐共饱点 • P1 LA+B+C 的共饱点 • P2 LA+D+C 共饱点
2．投影图
KCl
1.0 0.8
0.6
D
E3
NaCl
C
[ Cl ]
-
O
K
0.4
0.2
E4
P2
0.2 0.4
[Na +] 图6-3 100℃下K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统相图
KNO3
A
E1
P1
E2
0.8 1.0NaNO3
0.6
B
第一节 硝酸钾生产的相图分析
二、K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统相图 3．多温图
A
NaCl KCl
E
'
B
C P2
原料a（或a’） 蒸发 过滤
5
O
C
d
NaCl 过滤 母液返回系统
K
' P1
a a'
b
100 C
0
冷却蒸 发
F
H
KNO3
P1 G
P2
图6-7
图6-6 K 、Na //Cl-、NO3-–H2O四元交互系统100℃和5℃干盐图
NaNO 3 + +
D
KNO3
C
三、转化法制取硝酸钾生产的基本方法
（二）、循环法流程
1.a’点配料（非等摩尔点配料）： MB a D 配料点a’为对角线BD和AP2连线的交点， MD a B KCl和NaNO3的配料比 由图中可以清楚地看到NaNO3是过量的，也就是说它是非等当量（mol）点 配料，a’点处于100℃时的NaCl结晶区中 1000 C KCl NaCl KCl+NaNO3 a’； E A B
固体的量M A ab 母液量M b aA
原料a（或a’）
Ab
A
NaCl
KCl
E
'
B
C P2
蒸发 过滤
5
O
C
d
NaCl 过滤 母液返回系统
K
' P1
a a'
b
100 C
0
冷却蒸 发
F
H
KNO3
P1 G
P2
图6-7
图6-6 K 、Na //Cl-、NO3-–H2O四元交互系统100℃和5℃干盐图
NaNO 3 + +
29.1 38.5
0.64
14.0 20.7
44.3 -
88 77
12 23
57 22
43 78
480 650
第一节 硝酸钾生产的相图分析
三、转化法制取硝酸钾生产的基本方法
NaCl KCl
E A B 1.根据（手册提供的）数据，绘出100℃及 5℃的干盐相图，如图5-6： ' O 5 C C P2 2.分析相图，制定出原则流程，由图我们可 以清楚地看出： 由5℃时的恒温干盐图可知，其KNO3的结晶 K a d 区（即饱和面）很大，而NaCl的结晶区 a' b ' P1 很小。 0 100 C F 相反，由100℃时的恒温干盐相图可知， H P2 P1 NaCl的结晶区很大，而KNO3的结晶区 （即饱和面）很小，根据以上两个特点， G D C 我们可以确定制取KNO3的流程。 NaNO3 KNO3 + + ①采取100℃时蒸发法提取NaCl；②采取冷 图5-6 K 、Na //Cl 、NO3 –H2O四元交互系统100℃和5℃干盐图 却法析出KNO3。
第一节 硝酸钾生产的相图分析
二、K+、Na+//Cl-、NO3-+H2O系统相图 1．恒温图 单固相溶解度曲面
面积ae1p1e4a 面积be2p1e1b 面积ce3p2p1e2c LA LB KNO3的饱和面 NaNO3的饱和面
d
C
e3
e4 a
KCl
e2
P2 P1
D
b
e1
KNO3
NaCl
C
LC NaCl的饱和面
C P2
原料a（或a’） 蒸发 过滤
'
5
O
C
d
NaCl 过滤 母液返回系统
K
' P1
a a'
b
100 C
0
冷却蒸 发
F
H
KNO3
P1 G
P2
图6-7
图6-6 K 、Na //Cl-、NO3-–H2O四元交互系统100℃和5℃干盐图
NaNO 3 + +