氨—二氧化碳—水体系相图

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所谓的相图就是相平衡图，是物系在平衡时各组成条件（温度、浓度、压力）之间的关系图。
      氨和二氧化碳在水溶液中，在不同条件下可以生成一系列的盐，水合物和复盐。在碳酸氢铵生产中，要知道什么条件下溶液能够析出结晶，析出结晶的多少及结晶成分等问题，可以从NH3-CO2-H2O三相分体系相图中来分析。
在氨水碳化过程中结晶过程分析图上，横坐标为氨的浓度，纵坐标为二氧化碳的浓度，均以重量百分数表示。虚线为各种不同温度下的固液平衡线（盐的饱和溶液曲线）。在相图中有五个结晶区，表示氨、二氧化碳和水可以生长五种盐。ABGH为NH4HCO3、(NH4)2CO3.H2O复盐的结晶区，GBCF为（NH4）2CO3.H2O盐的结晶区，ABCDJ为NH4HCO3,(NH4)2CO3.H2O复盐的结晶区，dcfe为NH2COONH4盐的结晶区，这四个结晶区均匀处于氨浓度较高的范围内。我们所需要的NH4HCO3盐，他的结晶区在LHAJK区，大部分处于浓度较低的范围内，也有一部分处在氨浓度较高的范围内。HAJ是碳酸氢铵结晶的边界线，KL为二氧化碳的饱和线，DE为氨的饱和线。
       碳化过程的最终阶段是生成碳酸氢氨结晶，对结晶的要求是颗粒大而均匀，结构坚实。这样的结晶有利于离心分离，稳定性好，可以减少分解损失。
       假设碳化原始溶液浓氨水不含CO2，其组成点在横坐标轴上，若浓氨水的氨浓度为20%，图上的组成点为Q，随着碳化反应的进行，浓氨水不断吸收气体中的CO2，溶液中的CO2含量就不断增加，因此碳化液组成点就在QR联线上，并向着R点移动。此QR线就是碳化过程线，当溶液碳化度达到P点后进行冷却，假如冷却到20℃，便进入碳酸氢铵结晶区而析出碳酸氢结晶。连接碳酸氢氨的组成点I与碳化体系组成点P，并将连线延长与20℃时的碳酸氢铵饱和线相交于M点，M点表示清液的组成，线段PM与PI长度之比即为NH4HCO3结晶量与清液量之比。同样，若冷却到35℃，则清液的组成为35℃饱和线上的N点，NH4HCO3结晶时与清液时之比，即为线段PN与PI之比。由此可见，冷却温度愈低，析出结晶愈多，若溶液的碳化度较P点高，例如达到了S点，则析出的结晶也增多