蒸发与结晶优秀课件
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蒸发和结晶设备培训课件(ppt 65张)
有机酸等小分子的生产中，以作为精制的一种手段。 固体有结晶和无定形两种状态，两者的区别在于 它们的构成单位的排列方式不同，前者有规则，后
四、蒸发器的附属设备
1、汽液分离器（捕沫器） （1）装于蒸发器顶盖下面的分离器
(a)折流板式
（b）球形捕沫器
（c）丝网捕沫器
（d）离心式分离器
图11-13 汽液分离器
（2）装于蒸发器外面的分离器
(a)
(b)
(c)
(d)
图11-14 汽液分离器
2、冷凝与不凝气体的排除装置
2 6 接 真 空 泵
水
升膜式蒸发器：成膜方便，不存在液体分 配不匀的问题，但是不适合粘度大的液体 浓缩
降膜式蒸发器：成膜均匀度不如升膜式， 适合粘度较高的物料浓缩。
齿形溢流口 在加热管的上方管口周边 切成锯齿形，以增加液体的 溢流周边。当液面稍高于管 口时，则可以沿周边均匀地 溢流而下，由于加热管管口 高度一致，溢流周边比较大， 致使各管子间或管子的各向 溢流量比较均匀。当液位稍 有差别时，不致引起很大的 溢流差别，但当液位差别比 较大，液位高度有变化时， 深液分布还是不够均匀
第十章 蒸发和结晶设备
第一节 蒸发设备 第二节 结晶设备
第一节、蒸发设备
在发酵工业中，蒸发操作常用于将溶液浓缩至一定的 浓度，使其他工序更为经济合理。 蒸发与结晶之间最大区别在于，蒸发过程溶质没有 发生相变，而结晶过程是溶质的结晶析出。生物工业中 的蒸发浓缩操作 , 通常溶液中具有生物活性的物质，或 对温度较为敏感的物质，应特别注意。
在减压下进行的蒸发称真空蒸发，发酵工业一般采 用真空蒸发，它具有以下优点：
（１）降低物料的沸腾温度， （２）提高热源与物料间的温度差，加速蒸发过程； （３）为二次蒸汽的利用创造条件，可采用双效、多效真空蒸发 （４）蒸发器损失于外界的热量较小。
四、蒸发器的附属设备
1、汽液分离器（捕沫器） （1）装于蒸发器顶盖下面的分离器
(a)折流板式
（b）球形捕沫器
（c）丝网捕沫器
（d）离心式分离器
图11-13 汽液分离器
（2）装于蒸发器外面的分离器
(a)
(b)
(c)
(d)
图11-14 汽液分离器
2、冷凝与不凝气体的排除装置
2 6 接 真 空 泵
水
升膜式蒸发器：成膜方便，不存在液体分 配不匀的问题，但是不适合粘度大的液体 浓缩
降膜式蒸发器：成膜均匀度不如升膜式， 适合粘度较高的物料浓缩。
齿形溢流口 在加热管的上方管口周边 切成锯齿形，以增加液体的 溢流周边。当液面稍高于管 口时，则可以沿周边均匀地 溢流而下，由于加热管管口 高度一致，溢流周边比较大， 致使各管子间或管子的各向 溢流量比较均匀。当液位稍 有差别时，不致引起很大的 溢流差别，但当液位差别比 较大，液位高度有变化时， 深液分布还是不够均匀
第十章 蒸发和结晶设备
第一节 蒸发设备 第二节 结晶设备
第一节、蒸发设备
在发酵工业中，蒸发操作常用于将溶液浓缩至一定的 浓度，使其他工序更为经济合理。 蒸发与结晶之间最大区别在于，蒸发过程溶质没有 发生相变，而结晶过程是溶质的结晶析出。生物工业中 的蒸发浓缩操作 , 通常溶液中具有生物活性的物质，或 对温度较为敏感的物质，应特别注意。
在减压下进行的蒸发称真空蒸发，发酵工业一般采 用真空蒸发，它具有以下优点：
（１）降低物料的沸腾温度， （２）提高热源与物料间的温度差，加速蒸发过程； （３）为二次蒸汽的利用创造条件，可采用双效、多效真空蒸发 （４）蒸发器损失于外界的热量较小。
《蒸发与结晶》课件
分子间的相互作用力包括范德华力、氢键、离子键等，这些作用力决定了分子或 离子的排列方式和晶体的结构。
结晶的应用
结晶在工业上有着广泛的应用，如制 备高纯度的化学物质、制造宝石和金 属等。通过控制结晶过程，可以获得 具有特定形状、结构和性能的晶体。
在生物学和医学领域，结晶也被用于 研究蛋白质的结构和功能，对于疾病 诊断和治疗具有重要意义。
蒸发的应用
01
02
03
04
蒸发在日常生活和工业生产中 有着广泛的应用，如晾晒衣物 、海水晒盐、冷却系统等。
在化工生产中，蒸发技术常用 于浓缩溶液、分离和提纯物质
等过程。
在食品工业中，蒸发技术用于 制备浓缩果汁、蜜饯等食品。
在农业上，蒸发过程对于土壤 水分的保持和植物生长具有重
要意义。
02
结晶
结晶的定义
结晶可以改变溶液的性质
结晶的形成可以改变溶液的物理性质，如密度、折射率等，从而影响蒸发的过 程和结果。
蒸发与结晶的相互影响
蒸发和结晶是相互关联的过程
蒸发和结晶在溶液的分离和纯化过程中常常同时存在，相互 影响。蒸发可以促进结晶的形成，而结晶的形成又会影响蒸 发的速率和过程。
蒸发与结晶的应用
在工业生产和科学研究中，蒸发与结晶是常用的分离和纯化 技术。通过控制蒸发和结晶的条件，可以得到不同形态和性 质的晶体，满足各种应用需求。
THANKS
感谢您的观看
03
蒸发与结晶的关系
蒸发对结晶的影响
蒸发促进结晶
蒸发过程可以去除溶液中的水分 ，降低溶液的浓度，使溶质的溶 解度降低，从而促进结晶的形成 。
ห้องสมุดไป่ตู้蒸发影响结晶形态
蒸发过程中，溶质的浓度和温度 不断变化，会影响结晶的形态， 如晶体的大小、形状和结构。
结晶的应用
结晶在工业上有着广泛的应用，如制 备高纯度的化学物质、制造宝石和金 属等。通过控制结晶过程，可以获得 具有特定形状、结构和性能的晶体。
在生物学和医学领域，结晶也被用于 研究蛋白质的结构和功能，对于疾病 诊断和治疗具有重要意义。
蒸发的应用
01
02
03
04
蒸发在日常生活和工业生产中 有着广泛的应用，如晾晒衣物 、海水晒盐、冷却系统等。
在化工生产中，蒸发技术常用 于浓缩溶液、分离和提纯物质
等过程。
在食品工业中，蒸发技术用于 制备浓缩果汁、蜜饯等食品。
在农业上，蒸发过程对于土壤 水分的保持和植物生长具有重
要意义。
02
结晶
结晶的定义
结晶可以改变溶液的性质
结晶的形成可以改变溶液的物理性质，如密度、折射率等，从而影响蒸发的过 程和结果。
蒸发与结晶的相互影响
蒸发和结晶是相互关联的过程
蒸发和结晶在溶液的分离和纯化过程中常常同时存在，相互 影响。蒸发可以促进结晶的形成，而结晶的形成又会影响蒸 发的速率和过程。
蒸发与结晶的应用
在工业生产和科学研究中，蒸发与结晶是常用的分离和纯化 技术。通过控制蒸发和结晶的条件，可以得到不同形态和性 质的晶体，满足各种应用需求。
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03
蒸发与结晶的关系
蒸发对结晶的影响
蒸发促进结晶
蒸发过程可以去除溶液中的水分 ，降低溶液的浓度，使溶质的溶 解度降低，从而促进结晶的形成 。
ห้องสมุดไป่ตู้蒸发影响结晶形态
蒸发过程中，溶质的浓度和温度 不断变化，会影响结晶的形态， 如晶体的大小、形状和结构。
蒸发与结晶-PPT课件
1
多媒体教学课程：冶金过程及设备
第1页/共36页
多媒体教学课程：冶金设备基础
任课教师：徐瑞东
昆明理工大学材料与冶金工程学院
昆明理工大学材料与冶金工程学院
Faculty of Materials and Metallurgical Engineering Kunming University of Science and Technology
间壁冷凝器
蒸发室
冷凝液贮槽 真空泵
加热室
冷凝水排除器
贮槽
单效真空蒸发流程
昆明理工大学材料与冶金工程学院
多媒体教学课程：冶金过程及设备
第发的原因： 2.多效蒸发的原理：
二次蒸气循环再利用的过程，即前一效蒸发器产生的二次蒸汽继 减少蒸气消耗
续作为下一效蒸发器的加热蒸气使用。
2.冷凝水自蒸发
蒸发器
加热室
将温度较高的冷凝水通过冷凝水自 供下一效做加热蒸汽使用。 冷凝水自蒸发器 借压缩机的绝对压缩或蒸汽喷射泵 的压缩作用，将二次蒸汽饱和温度 冷凝水排除器 提高，重新送回原来的蒸发器中， 作为加热蒸汽使用。
3.多效蒸发的方法：
(1)并流法：溶液与蒸汽并流的方法 (2)逆流法：溶液与蒸汽成逆流的方法
(3)错流法：溶液与蒸汽在有些效间并流，在有些效间逆流的方法
(4)平流法：每效都加入原料液的方法
昆明理工大学材料与冶金工程学院
多媒体教学课程：冶金过程及设备 6.3.2.1 并流三效蒸发
特点：
第8页/共36页
多媒体教学课程：冶金过程及设备
第6页/共36页
6.3 蒸发器的工作原理
6.3.1单效蒸发的流程和原理
单效蒸发器仅利用一个蒸发 器蒸发，二次蒸汽直接通入冷 凝器除去，不利用其能量。 单效蒸发器有常压和真空蒸 发两种。真空蒸发比常压蒸发 能耗高，但有下列优点： (1) 加热蒸汽与沸腾液体间 的温度差大，有利于传热； (2) 可以利用低压蒸汽或废 蒸汽作为热源； (3) 可以浓缩不耐高温的液 体； (4) 热损失小。
多媒体教学课程：冶金过程及设备
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多媒体教学课程：冶金设备基础
任课教师：徐瑞东
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间壁冷凝器
蒸发室
冷凝液贮槽 真空泵
加热室
冷凝水排除器
贮槽
单效真空蒸发流程
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多媒体教学课程：冶金过程及设备
第发的原因： 2.多效蒸发的原理：
二次蒸气循环再利用的过程，即前一效蒸发器产生的二次蒸汽继 减少蒸气消耗
续作为下一效蒸发器的加热蒸气使用。
2.冷凝水自蒸发
蒸发器
加热室
将温度较高的冷凝水通过冷凝水自 供下一效做加热蒸汽使用。 冷凝水自蒸发器 借压缩机的绝对压缩或蒸汽喷射泵 的压缩作用，将二次蒸汽饱和温度 冷凝水排除器 提高，重新送回原来的蒸发器中， 作为加热蒸汽使用。
3.多效蒸发的方法：
(1)并流法：溶液与蒸汽并流的方法 (2)逆流法：溶液与蒸汽成逆流的方法
(3)错流法：溶液与蒸汽在有些效间并流，在有些效间逆流的方法
(4)平流法：每效都加入原料液的方法
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多媒体教学课程：冶金过程及设备 6.3.2.1 并流三效蒸发
特点：
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6.3 蒸发器的工作原理
6.3.1单效蒸发的流程和原理
单效蒸发器仅利用一个蒸发 器蒸发，二次蒸汽直接通入冷 凝器除去，不利用其能量。 单效蒸发器有常压和真空蒸 发两种。真空蒸发比常压蒸发 能耗高，但有下列优点： (1) 加热蒸汽与沸腾液体间 的温度差大，有利于传热； (2) 可以利用低压蒸汽或废 蒸汽作为热源； (3) 可以浓缩不耐高温的液 体； (4) 热损失小。
蒸发与结晶-PPT课件
多媒体教学课程：冶金过程及设备
第2页/共36页
第6章 蒸发与结晶
学习目的与要求
掌握蒸发的概念，蒸发的必备条件以及蒸发的分类。 掌握溶液沸点升高，引起溶液沸点升高的原因，溶液沸点升高的计算， 蒸发器的生产能力。 掌握多效蒸发的流程和特点以及降低蒸汽消耗方法。 了解典型的自然对流蒸发器，强制循环蒸发器，液膜式蒸发器。 了解结晶过程的基本概念、方法和典型的结晶设备。
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多媒体教学课程：冶金过程及设备
第22页/共36页
6.5 结晶过程
6.5.1结晶操作基本概念
4.结晶操作的定义： 结晶设备的分类： 结晶操作的条件： 从液相（或气相）析出结晶性固体物质的工艺过程。 蒸发式结晶器
移除一部分溶剂结晶设备 真空式结晶器 水冷却式结晶器 汽化式结晶器 按结晶方法不同可分为 先使溶液达到过饱和，部分过剩的溶质才可呈固态结晶析出。
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多媒体教学课程：冶金过程及设备 6.1基本概念
(1)蒸发的定义
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借加热作用使溶液中所含溶剂汽化以提高溶液浓度的物理操作。 加热蒸汽：作为热源供给热量的水蒸汽 二次蒸汽：被加热溶液本身产生的蒸汽
(2)蒸发的分类
单效蒸发：将二次蒸汽不再利用的蒸发过程 多效蒸发：将二次蒸汽用于其它蒸发器的加热过程。
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多媒体教学课程：冶金过程及设备
第14页/共36页
6.4 蒸发设备 蒸发设备的基本常识
经济性： 设备的经济程度---单位质量加热蒸汽所能蒸发的溶剂 几种常用的蒸发设备
量，表明加热蒸汽利用程度。 操作性： 设备的生产操作强度---单位传热面在单位时间内所能蒸
《化工单元操作》教学课件—06蒸发 结晶
各种物质的溶解度数据可以由实验测定，或从有关手册中查得。
• 2．过饱和度和过饱和曲线 （1）过饱和度 同一温度下，过饱和溶液和饱和溶液间的浓度差称为过饱和度。 不饱和的溶液经过冷却降温达到饱和时的温度称为饱和温度。 过饱和度表示溶液呈过饱和的程度，也是结晶过程不可缺少的推动力。过饱和度的大
小直接影响着晶核的生成和晶体的生长，溶液的过饱和度越大，则一旦过饱和状态被破坏， 结晶析出的速率就越大，结晶的产量就越多。可见，创造溶液的过饱和状态是结晶操作的 必要条件，如何控制溶液的过饱和程度也是结晶操作最关键的问题之一。
''' 值的大小与二次蒸汽在管道中的流速、物性及管道尺寸等有关。根据经验，一般 取 ''' 为0.5～1.5℃
第三节 多效蒸发 一、多效蒸发的操作原理
。
利用减压的方法使后一效蒸发器的操作压力和溶液的沸点均较前一效蒸发器的低， 使前一效蒸发器引出的二次蒸汽作为后一效蒸发器的加热蒸汽，且后一效蒸发器的
故蒸发时产生的蒸汽也是水蒸汽。
热源蒸汽习惯上称为生蒸汽或一次蒸汽； 为了区别这两种蒸汽
从蒸发器汽化生成的水蒸气称为二次蒸汽。
•
蒸发分类
1.按加热方式：直接加热和间接加热；
2.按加热情况：自然蒸发和沸腾蒸发； 自然蒸发——加热温度低于溶液沸点，只在溶液表面发生汽化。
沸腾蒸发——加热温度等于溶液沸点，溶液内部和表面同时发生汽化。 3.按蒸发器的效数：单效蒸发和多效蒸发
• 二、单效蒸发的计算 单效蒸发计算的主要内容有：水分蒸发量；加热蒸气消耗量；蒸发器的传热面积。
计算的依据是：物料衡算、热量衡算和传热速率方程。
1．水分蒸发量 W 的计算
根据物料衡算衡算，蒸发前后溶质的量不变
第7章蒸发、第8章结晶课件(共41张PPT)《化工单元操作(第三版)》同步教学(化工版)
第7章 蒸发
7.1 概述
7.1.1蒸发在工业生产中的应用
将含有非挥发性物质的稀溶液加热沸腾，使溶剂气化，溶 液浓缩得到浓溶液的过程称为蒸发。蒸发是化工、轻工、冶金、 医药和食品加工等工业生产中常用的一种单元操作。
主要用于： ⑴制取浓溶液 如上述的氢氧化钠浓溶液；氧化铝生产中，氢 氧化铝分解母液的蒸发；食品工业中利用蒸发操作将一些果汁 加热，使一部分水分气化并除去，以得到浓缩的果汁产品等。
⑵ 获得高纯度的纯净固体物料 由于晶体形成过程中的排它性，即使原 溶液中含有杂质，经过结晶所得的晶体产品也能达到相当高的纯净度，故结 晶是获得纯净固体物质的重要方法之一。比如柠檬酸钠的结晶纯化等。
结晶操作特点
• ⑴ 能从杂质含量较多的混合液中分离出高 纯度的晶体，其它单元操作却难以做到。
• ⑵ 能分离高熔点混合物、相对挥发度小的 物系、共沸物、热敏性物质等难分离物系。 比如，沸点相近的组分，其熔点可能有显 著差别。
蒸发器的蒸发面积
A Q K tm
图7-2 单效蒸发的物料 衡算和热量衡算
7.2.3多效蒸发
7.3.1多效蒸发对节能的意义
表8-3 单位蒸汽消耗量概况
效数
单效
双效
三效
四效
五效
（D/W）
1.1
0.57
0.4
0.3
0.27
7.2.3多效蒸发
7.3.2多效蒸发流程
图7-3 并流加料蒸发流程
7.2.3多效蒸发
图7-1 单效真空蒸发流程 1—加热室；2—分离室；3—二次分离器；4—混合冷凝器； 5—汽液分离器；6—缓冲罐；7—真空泵；8—冷凝水排除器
7.2.2单效蒸发计算
水份蒸发量
F xw1 (F W ) xw2
7.1 概述
7.1.1蒸发在工业生产中的应用
将含有非挥发性物质的稀溶液加热沸腾，使溶剂气化，溶 液浓缩得到浓溶液的过程称为蒸发。蒸发是化工、轻工、冶金、 医药和食品加工等工业生产中常用的一种单元操作。
主要用于： ⑴制取浓溶液 如上述的氢氧化钠浓溶液；氧化铝生产中，氢 氧化铝分解母液的蒸发；食品工业中利用蒸发操作将一些果汁 加热，使一部分水分气化并除去，以得到浓缩的果汁产品等。
⑵ 获得高纯度的纯净固体物料 由于晶体形成过程中的排它性，即使原 溶液中含有杂质，经过结晶所得的晶体产品也能达到相当高的纯净度，故结 晶是获得纯净固体物质的重要方法之一。比如柠檬酸钠的结晶纯化等。
结晶操作特点
• ⑴ 能从杂质含量较多的混合液中分离出高 纯度的晶体，其它单元操作却难以做到。
• ⑵ 能分离高熔点混合物、相对挥发度小的 物系、共沸物、热敏性物质等难分离物系。 比如，沸点相近的组分，其熔点可能有显 著差别。
蒸发器的蒸发面积
A Q K tm
图7-2 单效蒸发的物料 衡算和热量衡算
7.2.3多效蒸发
7.3.1多效蒸发对节能的意义
表8-3 单位蒸汽消耗量概况
效数
单效
双效
三效
四效
五效
（D/W）
1.1
0.57
0.4
0.3
0.27
7.2.3多效蒸发
7.3.2多效蒸发流程
图7-3 并流加料蒸发流程
7.2.3多效蒸发
图7-1 单效真空蒸发流程 1—加热室；2—分离室；3—二次分离器；4—混合冷凝器； 5—汽液分离器；6—缓冲罐；7—真空泵；8—冷凝水排除器
7.2.2单效蒸发计算
水份蒸发量
F xw1 (F W ) xw2
第九章蒸发和结晶PPT课件
但与一般的传热过程比较，蒸发过程又具有其自身的特点，主要表现 在： （1）溶液沸点升高 被蒸发的料液是含有非挥发性溶质的溶液，由拉乌尔 定律可知，在相同的温度下，溶液的蒸汽压低于纯溶剂的蒸气压。换言之， 在相同压力下，溶液的沸点高于纯溶剂的沸点。因此，当加热蒸汽温度一定， 蒸发溶液时的传热温度差要小于蒸发溶剂时的温度差。溶液的浓度越高，这 种影响也越显著。在进行蒸发设备的计算时，必须考虑溶液沸点上升的这种 影响。
列文蒸发器的优点是循环速度大，传热效果好，由于溶 液在加热管中不沸腾，可以避免在加热管中析出晶体，故 适用于处理有晶体析出或易结垢的溶液。其缺点力大，故要求加 热蒸汽的压力较高。
编辑版pppt
27
编辑版pppt
28
e.强制循环蒸发器
上述各种蒸发器均为自然循环型蒸发器，即靠加热管 与循环管内溶液的密度差引起溶液的循环，这种循环速度 一般都比较低，不宜处理粘度大、易结垢及有大量析出 结 晶的溶液。对于这类溶液的蒸发，可采用图片所示的强制 循环型蒸发器。这种蒸发器是利用外加动力（循环泵）使 溶液沿一定方向作高速循环流动。循环速度的大小可通过 调节泵的流量来控制。一般循环速度在2.5m/s以上。
编辑版pppt
8
第二节 单效蒸发与真空蒸发
一、单效蒸发设计计算 确定水的蒸发量；
二次蒸汽 W,T’,H’
加热蒸汽消耗量；
原料
蒸发器所需传热面积 1、蒸发水量的计算
对蒸发器进行溶质物料衡算
F,w0, t0 ,c0 ,h0
加热蒸汽
加热室
冷凝液
D,Ts,hc
F0w (FW )w 1L1w D,Ts,H
得水的蒸发量： 完成液浓度：
11
第三节 多效蒸发
如前所述，若把蒸发产生的二次蒸气引至另一操作 压力较低的蒸发器作为加热蒸气，并把若干个蒸发器串 联组合使用，这种操作称为多效蒸发。根据溶液与二次 蒸气的流向，可有不同的加料方法与相应的流程。以三 效为例，可以四种流程：
列文蒸发器的优点是循环速度大，传热效果好，由于溶 液在加热管中不沸腾，可以避免在加热管中析出晶体，故 适用于处理有晶体析出或易结垢的溶液。其缺点力大，故要求加 热蒸汽的压力较高。
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e.强制循环蒸发器
上述各种蒸发器均为自然循环型蒸发器，即靠加热管 与循环管内溶液的密度差引起溶液的循环，这种循环速度 一般都比较低，不宜处理粘度大、易结垢及有大量析出 结 晶的溶液。对于这类溶液的蒸发，可采用图片所示的强制 循环型蒸发器。这种蒸发器是利用外加动力（循环泵）使 溶液沿一定方向作高速循环流动。循环速度的大小可通过 调节泵的流量来控制。一般循环速度在2.5m/s以上。
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8
第二节 单效蒸发与真空蒸发
一、单效蒸发设计计算 确定水的蒸发量；
二次蒸汽 W,T’,H’
加热蒸汽消耗量；
原料
蒸发器所需传热面积 1、蒸发水量的计算
对蒸发器进行溶质物料衡算
F,w0, t0 ,c0 ,h0
加热蒸汽
加热室
冷凝液
D,Ts,hc
F0w (FW )w 1L1w D,Ts,H
得水的蒸发量： 完成液浓度：
11
第三节 多效蒸发
如前所述，若把蒸发产生的二次蒸气引至另一操作 压力较低的蒸发器作为加热蒸气，并把若干个蒸发器串 联组合使用，这种操作称为多效蒸发。根据溶液与二次 蒸气的流向，可有不同的加料方法与相应的流程。以三 效为例，可以四种流程：
第八章蒸发与结晶设备PPT优秀课件
蒸发结晶设备、真空结晶设备
冷却结晶设备：用降温方法使溶液进入过饱和 蒸发结晶设备：蒸发溶剂使溶液进入过饱和
真空结晶设备：没有加热或冷却装置，料液在真空 状态下自蒸发浓缩并同时降低温度
33
5.选型 ❖ 溶液的性质（溶解度与温度关系） ❖ 结晶体的大小、形状及晶体长大速率 ❖ 经济性
34
二、常用结晶设备 1.要求 ❖ 传热：无传热面、传热面要光滑 ❖ 混合：气流搅拌、机械搅拌（低转速， 大尺寸，靠近传热面） ❖ 内壁：光滑、无棱角
T—离开结晶器的溶剂蒸汽温度，K
46
• 冷却剂带走的热量：Q7 G0C0t
• 散失的热量：
Q8 KAT
式中: G0—冷却剂用量，Kg C0—冷却剂的平均比热，kJ/（kg·K） △t—冷却剂进出口的温度差，k
K—散热系数，kJ/（m2·h·K）
A—结晶器的表面积，m2
△T—结晶器外壁与周围空气的温度差，K
3.方式： ❖ 自然蒸发：溶液中的溶剂在低于其沸点下汽化，
蒸发仅在溶液表面进行，蒸发速率低
❖ 沸腾蒸发：溶液在沸点下蒸发，溶液任何部分
都发生汽化，蒸发速率高 ❖ 工业生产上的蒸发设备都是在沸腾状态下进行
1
4.要求：
❖ 充分的热源，维持溶液的沸腾和补充溶剂汽化所 需要的热量
❖ 迅速排除二次蒸汽 ❖ 一定的传热面积，保证足够的传热量
x
49
❖ 选定设备的形式，如采用球形底的煮晶锅， 则：
V G x 2 G x V 1 V 21 1 2D 3 D 2H
一般H/D=2～3，取2.5时：D 3 24G 8.5 x
验算蒸发时器内二次蒸汽流速（1～3m/s），过 大会造成雾沫夹带，需要修正
50
冷却结晶设备：用降温方法使溶液进入过饱和 蒸发结晶设备：蒸发溶剂使溶液进入过饱和
真空结晶设备：没有加热或冷却装置，料液在真空 状态下自蒸发浓缩并同时降低温度
33
5.选型 ❖ 溶液的性质（溶解度与温度关系） ❖ 结晶体的大小、形状及晶体长大速率 ❖ 经济性
34
二、常用结晶设备 1.要求 ❖ 传热：无传热面、传热面要光滑 ❖ 混合：气流搅拌、机械搅拌（低转速， 大尺寸，靠近传热面） ❖ 内壁：光滑、无棱角
T—离开结晶器的溶剂蒸汽温度，K
46
• 冷却剂带走的热量：Q7 G0C0t
• 散失的热量：
Q8 KAT
式中: G0—冷却剂用量，Kg C0—冷却剂的平均比热，kJ/（kg·K） △t—冷却剂进出口的温度差，k
K—散热系数，kJ/（m2·h·K）
A—结晶器的表面积，m2
△T—结晶器外壁与周围空气的温度差，K
3.方式： ❖ 自然蒸发：溶液中的溶剂在低于其沸点下汽化，
蒸发仅在溶液表面进行，蒸发速率低
❖ 沸腾蒸发：溶液在沸点下蒸发，溶液任何部分
都发生汽化，蒸发速率高 ❖ 工业生产上的蒸发设备都是在沸腾状态下进行
1
4.要求：
❖ 充分的热源，维持溶液的沸腾和补充溶剂汽化所 需要的热量
❖ 迅速排除二次蒸汽 ❖ 一定的传热面积，保证足够的传热量
x
49
❖ 选定设备的形式，如采用球形底的煮晶锅， 则：
V G x 2 G x V 1 V 21 1 2D 3 D 2H
一般H/D=2～3，取2.5时：D 3 24G 8.5 x
验算蒸发时器内二次蒸汽流速（1～3m/s），过 大会造成雾沫夹带，需要修正
50
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二次蒸汽
二次蒸汽
料液
料液
料液
加热蒸汽
2
加热蒸汽 蒸汽
冷凝水 1 冷凝水
冷凝水
完成液 (a)
完成液 (b)
图 11-11 刮 板 式 蒸 发 器
(a)固 定 刮 板 式 （ b)转 子 式 1-夹 套 2-刮 板
气汽混合物
（三）直接接触传热的蒸发器
燃料气
它是将燃料（通常为煤气和油）
空气
与空气混合后，在浸于溶液
1．中央循环管式蒸发器
其加热室由垂直管束组成，中间有一根直径很大的管 子，称为中央循环管。当加热蒸气通入管间加热时， 由于中央循环管较大，其中单位体积溶液占有的传热 面比其他加热管内单位溶液占有的要小，即中央循环 管和其他加热管内溶液受热程度各不相同，后者受热 较好，溶液汽化较多，因而加热管内形成的汽液混合 物的密度就比中央循环管中溶液的密度小，从而使蒸 发器中的溶液形成中央循环管下降、而由其他加热管 上升的循环流动。这种循环，主要是由于容易的密度 差引起的，故称为自然循环。
4-分 离 器 5-加 热 蒸 汽 冷 凝 排 出 口
4．刮板式蒸发器
这是一种利用外加动力成膜的单程型蒸发器。蒸发器 外壳带有夹套，内通入加热蒸汽加热。加热部分装 有旋转的刮板，刮板本身又可分为固定式和转子式 两种，前者与壳体内壁的间隙为0.5～1.5mm，后 者与器壁的间隙随转子的转数而变。料液由蒸发器 上部沿切线方向加入（亦有加至与刮板同轴的甩料 盘上的），在重力和旋转刮板刮带下，溶液在壳体 内壁形成下旋的薄膜，并在下降过程中不断被蒸发， 在底部得到完成液。
3．外加热式
二次蒸汽
蒸发器 5
2
加热蒸汽
1
完成液
3
料液 冷凝水
4 4．列文式蒸发器 这种蒸发器的结 构特点是在加热 室之上增设沸腾 6 室。
7
1 2
图 11-4 外 热 式 蒸 发 器 1-加 热 室 2-蒸 发 室 3-循 环 管
图 11-5 列 文 式 蒸 发 器 1-加 热 室 2-加 热 管 3-循 环 管 4-蒸 发 室 5-除 沫 器 6-挡 板 7-沸 腾 室
3
中的燃烧室内燃烧，产生的
2
出 料 高温火焰和烟气经燃烧室下
部的喷嘴直接喷入被蒸发的
进料
４ 溶液中。高温气体和溶液直
2．悬筐式蒸发器 加热室4象个篮筐，悬挂在 蒸发器壳体的下部，并且 以加热室外壁与蒸发器内 壁之间的环形孔道代替中 央循环管。加热蒸汽由中 央蒸汽管2进入加热室， 二次蒸汽上升时所挟带的 液沫则与中央蒸汽管2 相 接触而继续蒸发。溶液沿 加热管中上升，而后循着 悬筐式加热室外壁与蒸发 器内壁间的环隙向下流动 而构成循环。
➢ 按操作空间的压力可分为常压、加压或减压蒸发。 ➢ 按蒸汽利用情况可分为单效蒸发、二效蒸发和多效
蒸发 ➢ 按操作流程可分为间歇式、连续式。 ➢ 按加热部分的结构可分为膜式和非膜式。
二、常用蒸发设备结构
蒸发器主要由加热室及分离器组成。按加热室的结构 和操作时溶液的流动情况，可将工业中常用的间接加 热蒸发器分为循环型（非膜式）和单程型（膜式）两 大类。 （一）循环型蒸发器 循环型蒸发器，属于非膜式蒸发器。这一类型的蒸发 器，溶液都在蒸发器中作循环流动，因而可提高传热 效果。由于引起循环的原因不同，又可分为自然循环 和强制循环两类，前者主要有以下几种结构型式。
２
加热蒸汽
１
进料 5
３
二次 蒸汽
5 ４
3．升－降膜式蒸发器
将升膜和降膜式蒸发 器装在一个外壳中即 成升—降膜式蒸发器。 预热后的料液先经升 膜式蒸发器上升，然 后由降膜式蒸发器下 降，在分离器中和二 次蒸汽分离即得完成 液。
图 11-10 升 降 膜 式 蒸 发 器 1-预 热 器 2-升 膜 加 热 器 3-降 膜 加 热 器
蒸发与结晶
蒸发是将溶液加热后，使其中部分溶剂汽化并被移 除，从而提高溶液浓度即溶液被浓缩的过程。进行 蒸发操作的设备称为蒸发器。
蒸发的目的主要有三方面：
1．利用蒸发操作取得浓溶液；
2．通过蒸发操作制取过饱和溶液，进而得到结晶产 品。
3．将溶液蒸发并将蒸汽冷凝、冷却，以达到纯Hale Waihona Puke 溶 剂的目的。一、蒸发的分类
二次蒸汽
2 1
加热蒸汽 冷凝器
完成液
进 料
图 11-7升 膜 式 蒸 发 器 1-蒸发器 2-分离器
加热 蒸汽
料液
3 1
2
二次 蒸汽
完成液
图11-8 降膜式蒸发器 1-蒸发器 2-分离器 3-液体分离器
2．降膜式蒸发器
料液是从蒸发器的顶部加入，在重力作用 下沿管壁成膜状下降，并在此过程中不 断被蒸发而蒸浓，在其底部得到完成液。 为了使液体在进入加热管后能有效地成 膜，每根管的顶部装有液体分布器，其 型式很多。
这一大类蒸发器的主要特点是：溶液在蒸发器中只 通过加热室一次，不作循环流动即成为浓缩液排出。 溶液通过加热室时，在管壁上呈膜状流动，故习惯 上又称为液膜式蒸发器（实际上这一名称不够确切， 因在循环型蒸发器的加热管壁上溶液亦可作膜状流 动）。根据物料在蒸发器中流向的不同，单程型蒸 发器又分为以下几种。
二次蒸汽
4
料液
1
2
冷凝水
3
液体的循 环
加热蒸汽
2
完成液
图 11-2 中 央 循 环 管 式 蒸 发 器 1-外 壳 2-加 热 室 3-中 央 循 环 管 4-蒸 发 室
加热蒸汽
二
次
3
蒸
汽
洗涤水
1 2
5
4
料液
冷凝水
完成液 图 11-3 悬 筐 式 蒸 发 器 1-外 壳 2-加 热 蒸 汽 管 3-除 沫 器 4-加 热 室 5-液 沫 回 流 管
二次蒸汽
2
➢ 这类蒸发器的主要结构为
3
1
加热室、蒸发室、除沫器、
循环管、循环泵等。与自
1
加热蒸汽
然循环蒸发器的结构相比
完成液
较是增设了循环泵，从而
料液形成定向流动
冷凝水
料液
图 11-6 强 制 循 环 蒸 发 器
1-加 热 室 2-蒸 发 室 3-除 沫 器 4-循 环 管 5-循 环 泵
（二）单程型蒸发器
1．升膜式蒸发器
升膜式蒸发器的加热室由许多垂直长管组成。料液 经预热后由蒸发器底部引入，进到加热管内受热沸 腾后迅速汽化，生成的蒸汽在加热管内高速上升。 溶液则被上升的蒸汽所带动，沿管壁成膜状上升， 并在此过程中继续蒸发，汽、液混合物在分离器2内 分离，完成液由分离器底部排出，二次蒸汽则在顶 部导出。为了能在加热管内有效的成膜，上升的蒸 汽应具有一定的速度。