盐析脱水法

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制盐工业手册》第1655页（1911字）

盐析脱水制无水硝于1922年在加拿大获得专利权。该法是在芒硝的饱和或接近饱和的溶液中加入某种盐析剂，借助同离子效应，降低Na2₂SO₄的溶解度，使Na₂SO₄的结晶析出。盐析过程可用Na⁺／／Cl^－，SO₄^2－－H₂O体系的相图理论进行分析。

Na⁺／／Cl^－，SO₄^2－－H₂O体系的相平衡数据见表6－4－17。根据该表数据绘制的Na⁺∥Cl^－，SO₄^2－－H₂O体系多温投影图见图6－4－16。

图6－4－16 Na⁺／／Cl^－，SO₄^2－－H₂O体系的多温投影图

表6－4－17Na⁺／／Cl^－，SO₄^2－－H₂O体系相平衡数据

注：Gl－Na₂SO₄·10H₂O The－Na₂SO₄

图6－4－16中PQ线为Na₂SO₄和Na₂SO₄·10H₂O共饱线，溶液为纯Na₂SO₄水溶液时，Na₂SO₄和Na₂SO₄·10H₂O的相变点为32．4℃，随着溶液中NaCl的增加，QP线向下倾斜，说明Na₂SO₄和Na₂SO₄·10H₂O相变温度随NaCl的增加而下降。到达P点时NaCl饱和，P点为NaCl、Na₂SO₄和Na₂SO₄·10H₂O三盐共饱点，温度为17．9℃。说明在NaCl－NaSO₄－H₂O体系中，Na₂SO₄和Na₂SO₄·10H₂O最低相变温度为17．9℃。由于NaCl的存在，改变了Na₂SO₄和Na₂SO₄·10H₂O相变点的位置。

在相同温度下，如在50℃时，纯Na₂SO₄水溶液中Na₂SO₄溶解度为31．8%；而在NaCI和Na₂SO₄的共饱溶液中，NaCl为24．2%，Na₂SO₄为5．3%。说明NaCl的存在大大地降低了Na₂SO₄的溶解度，即向Na₂SO₄饱和溶液中加入NaCl后，将有大量Na₂SO₄结晶析出。

如某硝液组成为Na₂SO₄ 28．16%，NaCl 2．48%，在50℃的温度下加入NaCl进行盐析，其过程如图6－4－17所示。

图6－4－17 50℃时盐析过程相图分析

在图6－4－17中，DE为NaCl饱和线，EF为Na₂SO₄的饱和线，E点为NaCl和Na₂SO₄的共饱点，N点为NaCl的固相点，S点为Na₂SO₄的固相点。根据硝液的组成标在图上为M点，恰在EF线上，说明该硝液对Na₂SO₄是饱和的。向硝液中加入NaCl后，体系点将沿MN线向N的方向移动，其液相点将沿ME线向E的方向移动。当体系点移到K点时，液相点移动E点，此时溶液对NaCl也饱和。如再增加NaCl量时，液相点仍在E点不动，体系点将由K向N点方向移动，固相点将由S点向N点方向移动。由上面的分析看出，硝液与NaCl的配料点必须控制在MK线段范围内，此时平衡的固相只有Na₂SO₄，而且配料点应尽量靠近K点，使Na₂SO₄析出量为最大。

设100kg的硝液加入x(kg)的NaCl，析出y(kg)的Na₂SO₄，其理论计算如下：

为防止NaCl过剩，影响产品的质量，生产中可按理论量的95%加入，并应根据工业盐的质量换算出实际的加盐量。

盐析温度以不低于50℃为宜。盐析时间与盐的粒度有关，如果使用氯化钾生产中副产的苦盐作盐析剂，在充分搅拌的条件下，10～15min即可达到平衡。如果使用粒度为3mm的盐，适宜的盐析时间为60～70min。若粒度为0．5mm，适宜的盐析时间为45～50min。

苛性钠、硫化钠、混合盐(NaCl+KCl或NaCl+MgSO₄·H₂O)也可作为盐析剂。

因盐析后有大量的盐析母液要进一步处理，故一般不单独使用盐析法生产无水硝，而是与其他工艺配合，如熔融蒸发法或全熔蒸发法排出的母液，盐析后可进一步地回收其中的Na₂SO₄。