真空冷凍結(jié)晶器的溫度選擇

真空結(jié)晶器因?yàn)闆]有換熱面，沒有結(jié)疤堵管的問題，是降溫冷卻結(jié)晶器的結(jié)晶方式。

真空結(jié)晶器的溫度通過對系統(tǒng)制造負(fù)壓實(shí)現(xiàn)，也即我們常說的真空。真空結(jié)晶器的真空度越高，溶液的沸點(diǎn)越低，所得得到物料結(jié)晶溫度越低。那么通過抽真空的方式能達(dá)到多低的結(jié)晶溫度呢？水溶液能實(shí)現(xiàn)零下溫度的冷凍結(jié)晶嗎？

本文僅從理論上針對水溶液給您做出解答，由河北金坦化工裝備有限公司原創(chuàng)謝絕轉(zhuǎn)載。

真空冷卻結(jié)晶器的物料溫度降低是通過溶劑的汽化帶走熱量實(shí)現(xiàn)。溶劑之所以能夠沸騰汽化是因?yàn)橐好嫔系恼羝麎旱陀谌芤旱娘柡驼羝麎?，在相界面處發(fā)生了質(zhì)量交換，即發(fā)生了水分子從液相到氣相的轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移至氣相的水分子被真空系統(tǒng)持續(xù)移出從而保證了真空結(jié)晶器的真空度。

所以真空冷卻結(jié)晶器所能達(dá)到的結(jié)晶溫度能否低于0℃就變成了如下三個(gè)問題：

（1）真空結(jié)晶器能達(dá)到多高真空度？也就是我們能創(chuàng)造多低的結(jié)晶環(huán)境壓力以降低蒸汽壓。

（2）在對應(yīng)的蒸汽壓條件下，溶液的平衡溫度（沸點(diǎn)）是多少？

（3）水的冰點(diǎn)是0℃，在小于0℃時(shí)候還有蒸汽存在嗎？還會發(fā)生溶液中水的汽化嗎？

對應(yīng)回答：

（1）僅從目前市場常見真空泵來看，能夠較為輕松實(shí)現(xiàn)壓力小于5Pa（絕壓）的真空度。

（2）5Pa對應(yīng)的水飽和溫度是-48℃（冰）。

（3）從上可以看出小于0℃的時(shí)候也是允許水以蒸汽狀態(tài)存在的，只是必須滿足一定的壓力條件。

所以在不考慮不同溶液因溶質(zhì)存在會產(chǎn)生飽和蒸氣壓下降問題，通過制造真空的辦法是可以將物料結(jié)晶溫度降低至低于0℃的。例如，不計(jì)溶液沸點(diǎn)升高情況下，真空度為256Pa（絕壓），可把溶液溫度降低至-10℃，這樣我們就實(shí)現(xiàn)了真空結(jié)晶工藝下的冷凍結(jié)晶工況，考慮到不同溶液有不同的沸點(diǎn)升高特性（或蒸氣壓下降特性），實(shí)際結(jié)晶溫度會略高于-10℃。

對于含硫酸鈉溶液連續(xù)冷凍結(jié)晶脫除芒硝系統(tǒng)，冷凍目標(biāo)溫度通常為0℃，通過真空冷凍工藝是容易實(shí)現(xiàn)的。