变化的影响较小，曲线比较平坦，还有
一部分物质的溶解度曲线中间有折点， 折点表明物质的组成发生变化。 溶解度曲线上各点表示溶液里溶质的量 达到了对应温度下的溶解度，这种溶液 不能再溶解更多的溶质，是饱和溶液。 在曲线下方的区域，表示在某一温度时， 溶液里溶质的质量小于此温度下的温解 度，还能继续溶解更多的溶质，这种溶 液叫做不饱和溶液。
• 特点：
11.1 结晶过程的基本原理
① 结晶操作可从含杂质量较多的溶液中分离出高纯度的晶 体（形成混晶的情况除外）。 ② 因沸点相近的组分其熔点可能显著区别，故高熔点混合 物、相对挥发度小的物系及共沸物、热敏性物质等难分 离物系，可考虑采用结晶操作加以分离。 ③ 结晶操作能耗低，对设备要求不高，一般无“三废”排 放。 此外，结晶产品的外观优美，生产操作弹性较大，是 很多产品进行大规模生产的最好、紧经济的方法，也是 小规模制备某些纯净物质的最方便的方法。
• 什么是结晶？ • 结晶操作有哪些特点： • 常见的结晶方法有几种？
化工单元操作过程之结晶
1
本章涉及的名记术语
化工单元操作过程之结晶
2
本章培训目标 • 1.熟知结晶过程的基本概念，掌握结晶操作的基本
原理。
• 2.会对结晶过程进行简单物料衡算。
• 3.了解晶体生成的过程，能根据结晶操作的影响因
素进行主要环节的控制。
不同无机盐在水中的溶解度曲线
化工单元操作过程之结晶 10
（1）过饱和溶液和过饱和度 11.1.3 过饱和曲线
关于饱和溶液的几个概念：
① 当溶液浓度正好等于溶质的溶解度时，即液固达到平衡状态
时，该溶液称为饱和溶液;
② 当溶液浓度低于溶质溶解度时，该溶液为不饱和溶液;
③ 若溶液浓度大于溶解度，则形成过饱和溶液。
化工单元操作过程之结晶 5
11.1.1 • 溶解性
溶解与结晶
• 一种物质溶解在另一种物质中的能力叫溶解性。
• 溶解性的大小与溶质和溶剂的性质有关。相似 相溶理论认为，溶质能溶解在与它结构相似的
溶剂中。如油脂分子和有机溶剂的分子都属于非极性分子，两种分子结构
相似，因此可以互溶；而水分子是极性分子，大多数无机物分子也是极性分子， 因此这些无机物一般溶于水。
化工单元操作过程之结晶
11
（1）过饱和溶液和过饱和度 11.1.3 过饱和曲线
饱和温度：不饱和溶液经过冷却降温而达到饱和时的温度称为饱和 温度。 并不是所有的饱和溶液在冷却后都能自发地把多余的溶质分离出来。 如果饱和溶液纯净、无杂质，在无搅拌和振荡条件下冷却，则溶液 降到饱和温时，即成为饱和溶液，但不会有晶体析出，结果成为过 饱和溶液。 过饱和度：常以过饱和溶液的浓度与同温度的饱和溶液的浓度差表
化工单元操作过程之结晶 7
• 结晶过程是溶质由液相转移到固体的传质过程，因此遵循传 质的一般规律。 （1）溶解度
11.1.2 溶解度曲线
定义：在一定条件下，某些物质在水（或其他溶剂）里达到
饱和状态时所溶解的数量，叫做这种物质的溶解度。 通常用100kg溶剂中溶解的溶质数表示。 浓度超过溶解度的溶液称为过饱和溶液。 显然，溶质可以继续溶解于未饱和溶液中，直至浓度达到 溶解度为止。而过饱和溶液可析出过多的溶质成为饱和溶液， 即结晶只能在过饱和溶液中进行。
• 4.熟知工业上常用的结晶方法，了解结晶设备的基
本结构和特点。
化工单元操作过程之结晶 3
• 11.1 定义
结晶过程的基本原理
• 结晶是使固体物质以晶体状态从气相、溶液或熔融 的物质中析出，以达到溶质与溶剂分离的单元操作。
• 工业生产中，大多数结晶是在溶液中产生的。 • 主要用于混合物的分离。
化工单元操作过程之结晶 4
示过饱和度。即同一温度下，过饱和溶液与饱和溶液的浓度差。
过饱和溶液的性质不稳定，如果轻微振动或在其中加入一小颗粒溶 质时，多余的溶质就会以晶体的形式析出，直到溶液变为饱和溶液 为止。因此溶液的过饱和度是结晶析出过程的推动力。
化工单元操作过程之结晶 12
（2）过饱和曲线 11.1.3 过饱和曲线
③ 不稳区
过饱和曲线以上为不稳定区。溶液 处于这个区域内，将自发地析出大量细 小晶体。
化工单元操作过程之结晶
13
•
11.2 结晶过程的物料衡算 对总量进行物料衡算，则
F，wF
W
F E M W
• 对溶质进行物料衡算，则
(11-1)
结 晶 器
M,wM
Fw F E / R Mw M
• 联解上述方程，得
自发地析出晶体的过饱和溶液的浓 度与温度关系的曲线称为过饱和， 也称超溶解度曲线。它与溶解度曲 线大致相平行。 如图，这两条曲线把图形分成三个 区域。 ① 稳定区
溶解曲线下方为稳定尚未达到饱和， 没有结晶的可能。
过饱和曲线
ห้องสมุดไป่ตู้
溶解度曲线
② 介稳区
两曲线之间为介稳区。在此区域中不能自 发的析出晶体，如果在溶液中加入晶种（少量溶 质晶体的小颗粒），或受某些外部因素的诱发， 会析出晶核且逐渐成长。
化工单元操作过程之结晶
6
• 结晶
11.1.1 溶解与结晶
•在一定条件下，一种晶体作为溶质可以溶解在某种溶剂 之中而形成溶液。在固体溶质溶解的同时，溶液中同时 进行着一个相反的过程，即已溶解的溶质粒子撞击到固 体表面时，又重新变成固体而从溶剂中析出，这个过程 叫结晶。
• 溶解与结晶是可逆过程。当固体物质与其溶液接触时， 如溶液尚未饱和，则固体溶解；当溶液恰好达到饱和时， 固体与溶液达到相平衡状态，溶解与结晶速度相等，此 时溶质在溶剂中的溶解量达到最大限度，如果溶质量超 过此极限，则有晶体析出。
(11-2)
E
其中
F ( wF wM ) Ww M E 1 wM R
(11-3)
F---加入原料量，kg/h E---获得的结晶量，kg/h W---蒸发的溶剂，kg/h M---母液的量，kg/h WF---原料液的质量分数 WM---母液的质量分数 R---水合盐与无水盐的分
化工单元操作过程之结晶 8
（2）溶解度曲线
11.1.2 溶解度曲线
定义：一种物质在一定溶剂中的溶解度主要随温度而变化。 以溶解度为纵坐标，温度为横坐标，绘制出溶解度与温度的 变化关系曲线，即为溶解度曲线。
化工单元操作过程之结晶
9
11.1.2 溶解度曲线
（2）溶解度曲线（例图）
大多数固体物质的溶解度随温度的升高 而明显增大，有些物质的溶解度受温度