真空冷凍結晶器的溫度選擇

真空結晶器因為沒有換熱面，沒有結疤堵管的問題，是降溫冷卻結晶器的結晶方式。

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

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)謝絕轉載。

真空冷卻結晶器的物料溫度降低是通過溶劑的汽化帶走熱量實現(xiàn)。溶劑之所以能夠沸騰汽化是因為液面上的蒸汽壓低于溶液的飽和蒸汽壓，在相界面處發(fā)生了質量交換，即發(fā)生了水分子從液相到氣相的轉移，轉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晶器的真空度。

所以真空冷卻結晶器所能達到的結晶溫度能否低于0℃就變成了如下三個問題：

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

（2）在對應的蒸汽壓條件下，溶液的平衡溫度（沸點）是多少？

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

對應回答：

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

（2）5Pa對應的水飽和溫度是-48℃（冰）。

（3）從上可以看出小于0℃的時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存在會產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晶溫度降低至低于0℃的。例如，不計溶液沸點升高情況下，真空度為256Pa（絕壓），可把溶液溫度降低至-10℃，這樣我們就實現(xiàn)了真空結晶工藝下的冷凍結晶工況，考慮到不同溶液有不同的沸點升高特性（或蒸氣壓下降特性），實際結晶溫度會略高于-10℃。

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