奥斯陆蒸发式结晶器结构原理
氯化铵结晶演示文稿
（二）过饱和溶液和结晶方法
从溶液中析出结晶的三个阶段：过饱和溶液
的形成；晶核的生成；晶核的成长。 过饱和溶液，即溶液中所含溶质超过该物质 的溶解度。换言之，过饱和溶液的浓度大于 同温度下饱和溶液的浓度。如果谨慎而缓慢 地冷却饱和溶液，并且防止固体颗粒掉进去， 则可以不析出结晶。这样制得的过饱和溶液 在平静状态下，则可以保持很长时间不变。 溶液过饱和的程度称为过饱和度。它是溶 液析出结晶的推动力。
平衡母液中CO2与CNH3、Na＋的关系
母液Ⅱ温度愈低，达到平衡时母液Ⅱ中氯化
铵浓度愈低，氯化钠浓度愈高。并且随着母 液Ⅱ中二氧化碳和游离氨浓度的提高，氯化 铵浓度降低，见图 实际生产中，由于氯化钠粒度较大，以及在 结晶器里停留时间短，会造成氯化钠来不及 溶解而混入氯化铵成品中。为了保证氯化铵 质量，实际控制母液Ⅱ中的氯化钠含量为饱 和状态量的95％左右，即控制氯化钠浓度比 饱和状态的氯化钠浓度低2—4tt。 在一般情况下，温度每降低1℃，则母液Ⅱ中 钠离子浓度增加0.6tt。
(3)搅拌强度的影响
适当地增加搅拌强度，可以降低过饱和度， 如图9-4所示。从而，减少了大量晶核析出的 可能。但搅拌强度 过大，将使“介稳区”缩小， 容易超越“介稳区”而 产生细晶，同时使 大粒结晶摩擦， 撞击而破碎。
(4)晶浆固液比的影响
母液过饱和度的消失需要一定的结晶表面积。晶 浆固液比高，结晶表面积大，有利于过饱和度的消 失，使结晶长大，但晶浆固液比过高，会使溢流液 夹带结晶多；易酿成结晶器“座死”事故。 (5)结晶停留时间的影响 结晶的成长需要一定的时间，停留时间愈长，结晶 粒子长得愈大。结晶的停留时间为结晶器内结晶盘 存量与产量之比。结晶器及晶浆固液比一定时，结 晶盘存量也一定；若产量小，则结晶停留时间长， 可获得较大粒度的结晶。
蒸发结晶图文详解MVR蒸发器机构原理及特点
蒸发结晶图⽂详解MVR蒸发器机构原理及特点⼀、MVR⼯艺介绍1、MVR原理MVR是蒸汽机械再压缩技术，（mechanical vapor recompression ）的简称。
MVR蒸发器是重新利⽤它⾃⾝产⽣的⼆次蒸汽的能量，从⽽减少对外界能源的需求的⼀项节能技术。
MVR其⼯作过程是将低温位的蒸汽经压缩机压缩，温度、压⼒提⾼，热焓增加，然后进⼊换热器冷凝，以充分利⽤蒸汽的潜热。
除开车启动外，整个蒸发过程中⽆需⽣蒸汽从蒸发器出来的⼆次蒸汽，经压缩机压缩，压⼒、温度升⾼，热焓增加，然后送到蒸发器的加热室当作加热蒸汽使⽤，使料液维持沸腾状态，⽽加热蒸汽本⾝则冷凝成⽔。
这样原来要废弃的蒸汽就得到充分的利⽤，回收潜热，提⾼热效率，⽣蒸汽的经济性相当于多效蒸发的30效。
为使蒸发装置的制造尽可能简单和操作⽅便，可使⽤离⼼式压缩机、罗茨式压缩机。
这些机器在1：1.2到1：2压缩⽐范围内其体积流量较⾼。
2、MVR⼯艺流程系统由单效或双效蒸发器、分离器、压缩机、真空泵、循环泵、操作平台、电器仪表控制柜及阀门、管路等系统组成，结构简单，操作维护⽅便。
⼆、蒸发器介绍1、MVR降膜蒸发器⼯作原理：物料原液从换热器上管箱加⼊，经过布液器把物料分配到每根换热管内，并且沿着换热管内壁形成均匀的液体膜，管内液体膜在向下流的过程中被壳程的加热蒸汽加热，边向下流动边沸腾并进⾏蒸发。
到换热管底端物料变成浓缩液和⼆次蒸汽。
浓缩液落⼊下管箱，⼆次蒸汽进⼊⽓液分离器。
在⽓液分离器中⼆次蒸汽夹带的液体飞沫被去除，纯净的⼆次蒸发从分离器中输送到压缩机。
压缩机把⼆次蒸汽压缩后作为加热蒸汽输送到换热器壳程⽤于蒸发器热源。
实现连续蒸发过程。
特点：1、换热效率⾼2、占地⾯积⼩3、物料停留的时间短，不易引起物料变质。
4、适⽤于较⾼粘度的物料。
应⽤范围：降膜蒸发器适⽤于MVR蒸发结晶过程预浓缩⼯序，可以蒸发粘度较⼤的物料，尤其适⽤于热敏性物料，但不适⽤处理有结晶的物料。
蒸发式冷凝器的运用原理
蒸发式冷凝器的运用原理蒸发式冷凝器的运用原理蒸发式冷凝器的工作原理是将需要冷凝的高温蒸汽从换热盘管上部进口送入盘管内，高温蒸汽在换热盘管内放出热量而自身被冷却后发生相变冷凝为液体。
在换热盘管外部以循环喷淋水为冷却介质，喷淋水在换热盘管外表面上形成一层均匀的水膜，水膜吸收盘管内热蒸汽放出的热量而蒸发，再通过风机将水蒸汽带出蒸发式冷凝器而将盘管内的热量带走。
当被冷凝的蒸汽介质温度高于80℃时，喷淋水容易在换热盘管外表面形成水垢，严重影响换热效果和设备使用寿命。
为了避免这种情况的发生，我公司设计了带翅片管预冷却器的蒸发式冷凝器，其工作原理是将高温蒸汽先经过翅片管预冷却器采用风冷形式冷却到65℃以下再进入冷凝盘管进行蒸发冷凝。
增加预冷却器可以有效的缓解结垢问题，同时由于预冷却器采用风冷换热方式即充分利用了风的显热换热使蒸发式冷凝器更加节水节电。
本图为顺流蒸发式冷凝器。
蒸发式冷凝器常用的形式分为逆流式和顺流式。
以上这张图为逆流式具有处理量大、结构紧凑、占地面积小的优点；顺流式相对逆流式来说增加了冷却填料可以达到更低的终冷温度，更能适应南方的高湿球温度环境。
产品部件介绍1、冷凝盘管（不锈钢波纹管）我公司的蒸发式冷凝器冷凝盘管有不锈钢波纹管和碳钢镀锌圆管两种形式供不同用户选择。
不锈钢波纹管是我公司重点推荐的盘管形式，相对碳钢镀锌管不锈钢波纹管有如下优势：第一：使用寿命长应用于蒸发式冷凝器的碳钢换热管镀锌工艺是从制冷行业发展起来的，制冷行业是蒸发式冷凝器应用最早的行业，在洁净的空气中镀锌层确实有很好的防腐效果。
可如果蒸发式冷凝器应用于化工行业，化工厂空气中会有酸或碱存在，面对酸碱的腐蚀，不锈钢比碳钢镀锌层的防腐性能有本质的提高。
第二：能够阻止结垢波纹管表面曲率大，流体在内外表面流动时湍流程度高，污垢难以形成堆积；同时波纹管具有较强的轴向伸缩能力，当温度发生变化时波纹管与垢层之间的伸缩能力不同，二者之间产生较大拉脱力，使垢层破裂脱落。
奥斯陆真空结晶器
真空结晶器的操作原理•把热溶液送人密封而且绝热的容器中。
在器内维持较高的真空度，使溶液的沸点低于进液温度，于是此热溶液闪蒸。
直到绝热降温到与器内压强相对应的饱和温度为止。
•奥斯陆真空设备结构工作过程：有细微晶粒的料液自结晶室的上部流入循环泵，在其入口处会同新加入的料液一起打入蒸发室闪蒸，浓缩降温的过饱和溶液经中央的大气退进入结晶室底部，与流化得晶粒悬浮液接触，在这里消除过饱和度并使晶体生长，液体上部的细晶在分离器中通蒸汽溶解并送回闪蒸。
奥斯陆真空结晶器液同样要设置大气退，除了蒸气室外，其他部分均可在常压下操作。
真空结晶器的优点1.溶剂蒸发所消耗的汽化潜热由溶液降温释放出的显热及溶质的结晶热所平衡，在这类结晶器里，溶液受冷却而无需与冷却面接触，溶液被蒸发而不需设置换热面，避免了器内产生大量晶垢的缺点2.真空结晶器一般没有加热器或者冷却器，避免了在复杂的表面换热器上析出结晶，防止了因结垢降低换热能力等现象，延长了换热器的使用周期。
溶液的蒸发、降温在蒸发室的沸腾液面上进行，这样也就不存在结垢问题。
真空式结晶器缺点：在蒸发室闪急蒸发时，沸腾界面上的雾滴飞溅是很严重的。
仍然要黏结在蒸发室器壁上形成晶垢。
需要在蒸发室的顶部附加一周向器壁喷洒的特殊洗涤喷管或洗水溢流环，在生产过程中定期地用清水清洗，以避免蒸发器截面逐渐缩小而带来的生产能力下降，且可以在不中断生产而得到清洗的效果奥斯陆结晶器的结构型式及设计特点奥斯陆结晶器的结构型式如图它的特点有：①育晶器底部为园弧形，这就改善了料液在育晶器内的流动状态，不致于形成死区；②育晶器上部扩大的断面可以使盐晶沉降下来，不参与循环，减少了二次成核的机会；③料液从蒸发室下部进料，上部中心管出料，减少了短路温差损失,同时料液在蒸发室内上升的过程中还有一个微粒溶解过程，料液由不饱和变成饱和，可以减少细晶的数量，从而保证盐的粒度；④设计时育晶器上锥部设置了母液排放管，它既可以排母液控制罐内Na2 SO4 含量，也可以将一些微细的盐晶排出系统，以保持罐内晶核相对稳定,有利盐粒长大；⑤在设计时还考虑了每次刷罐时保留育晶器内料液的刷罐方式,既只刷加热室，这样可避免育晶罐内大粒盐的损失，而且刷罐后恢复生产出合格盐的时间也可以缩短。
各类结晶设备的功能结构对比
各类结晶设备的功能结构对比
结晶器的类型很多，按溶液获得过饱和状态的方法可分蒸发结晶器和冷却结晶器；按流动方式可分母液循环结晶器和晶浆循环结晶器；按操作方式可分连续结晶器和间歇结晶器。
1. 冷却式结晶器
（1）空气冷却式结晶器：空气冷却式结晶器是一种最简单的敞开型结晶器，靠顶部较大的敞开液面以及器壁与空气间的换热，以降低自身温度从而达到冷却析出结晶的目的，并不加晶种，也不搅拌，不用任何方法控制冷却速率及晶核的形成和晶体的生长。
这类结晶器构造最简单，造价最低，可获得高质量、大粒度的晶体产品，尤其适用于含多结晶水物质的结晶。
缺点是传热速率太慢，且属于间歇操作，生产能力较低，占地面积较大。
在产品量不太大而对产品纯度及粒度要求又不严时，仍被采用。
（2）搅拌式结晶槽：在空气冷却式结晶器的外部，装设传热夹套或在内部装设蛇管式换热器以促进传热，并增加动力循环装置，即成为强制循环冷却式结晶槽或搅拌式结晶槽。
晶浆强制循环于外冷却器与结晶槽之间，使晶浆在槽内能较好地混合，并能提高冷却面的热交换速率，这种结晶槽可以分批或连续操作。
为自然冷却，必要时可配备内部冷却器。
搅拌器可以从下方传动，也可以从上方传动。
晶浆在导流筒中可以向上流动，也可以向下流动。
这类结晶器内温度比较均匀，产生的晶体较少但粒度较均匀，也使冷却周期缩短，生产能力提高。
对于易在空气中氧化的物质的结晶，可用闭式槽，槽内通入惰性气体。
蒸发设备和结晶设备综述(ppt 70页)PPT学习课件
(4)升膜式蒸发器的传热系数
升膜式蒸发的传热系数是不稳定的， 它是随操作状况而变化。一条加热管中 出现成膜过程有几个阶段，各阶段的传 热系数各不相同。管子下部浸没溶液的 一段为加热段，内部液体只靠自然对流 循环，故它的传热系数很低，加热段的 长度随进料温度和温度差不同而变化。 物料受热后，沸腾传热系数也得到很大 的提高，但传热系数是随管子高度而变 化的。
升膜式蒸发时膜的形成
A、B溶液沸腾自然对流运动加 热阶段:温度升得越高对流越激 烈，溶液便开始沸腾时，产生 蒸汽气泡分散于连续的液相中。 由于蒸汽气泡的密度小，故气 泡通过液体而上升。
C、液相因混有蒸汽气泡，使 液体静压头下降，液体继续受 热，温度不断升。气泡增大， 气体上升的速度则加快。
D、当气泡继续增大形成柱状， 占据管子中部的大部分空间时， 气体以很大的速度上升，而液 体受重力作用沿气泡边缘下滑.
长时间受热易分解、易聚合以及易结垢的溶液蒸发时，应采 用滞料量少、停留时间短的蒸发器。 3．有晶体析出的溶液 对蒸发时有晶体析出的溶液应采用外加热式蒸发器或强制循 环蒸发器。 4．易发泡的溶液 易发泡的溶液在蒸发时会生成大量层层重叠不易破碎的泡沫， 充满了整个分离室后即随二次蒸汽排出，不但损失物料，而 且污染冷凝器。蒸发这种溶液宜采用外加热式蒸发器、强制 循环蒸发器或升膜式蒸发器。若将中央循环管蒸发器和悬筐 蒸发器设计大一些，也可用于这种溶液的蒸发。
（二）冷凝与不凝气体的排除装置
在蒸发操作过程中，二 次蒸汽若是有用物料， 应采用间接式冷凝器回 收；二次蒸汽不被利用 时，必须冷凝成水方可 排除，同时排除不凝性 气体。对于水蒸气的冷 凝，可采用汽、水直接 接触的混合式冷凝器。
化工原理-结晶(原理、工业方法、设备 )
内容提纲
一、结晶基本概念 二、工业结晶方法与设备 三、结晶过程的计算
一、结晶机理
1、结晶概述 2、结晶过程的特点
结晶原理
3、晶体及特性 4、相平衡与溶解度
5、晶体的形成过程
一、结晶机理
1.什么是结晶
所谓结晶是指物质以晶体的状态从溶液、熔融混合物或蒸气中析出的过 程称为结晶(crystallization)，结晶是生物化工生产中，获得纯固态物质
①内循环冷却式结晶器
内循环式冷却结晶器的构造如图所示，其冷却
原料液
剂与溶液通过结晶器的夹套进行热交换。
这种设备由于换热器的换热面积受结晶器的限 制，其换热量不大。
冷却剂
晶浆
②外循环冷却式结晶器 外循环式冷却结晶器的构造如 图所示，其冷却剂与溶液通过结晶 器外部的冷却器进行热交换。 这种设备的换热面积不受结晶 器的限制，传热系数较大，易实现 连续操作。
④对称性
由于晶体内部的微粒，在空间是按一定几何形
式进行有规律的排列，必然导致各种晶体都具有一 定的对称性。 在结晶操作中，我们常可依据晶体的形状及色
泽等外观粗略判断结晶产品的纯度。
NaCl晶体
例如：通过结晶得到的岩白菜素是白色疏松的针状结晶（干燥后会变成 粉末状晶体）。 又如：从天然材料中提取并通过结晶得到的
差及中等溶解度的物系。
4、盐析(溶析)结晶法
盐析(溶析)结晶：向溶液中加入某些物质，以降低溶质在原 溶剂中的溶解度，产生过饱和度的方法。 盐析剂的要求：能溶解于原溶液中的溶剂，但不（很少） 溶解被结晶的溶质，而且溶剂与盐析剂的混合物易于分 离(用蒸馏法)。 NaCl是一种常用的盐析剂，如在联合制碱法中，向 低温的饱和氯化铵母液中加入NaCl，利用同离子效应， 使母液中的氯化铵尽可能多地结晶出来，以提高结晶收 率。
蒸发器的工作原理
蒸发器的工作原理
蒸发器是一种常见的设备，用于将液体转化为气体。
它的工作原理主要基于液体的蒸发过程。
蒸发器通常由一个容器和一个加热元件组成。
液体被注入容器内，并通过加热元件加热。
当液体被加热到其沸点时，它会开始蒸发，并转化为气体。
蒸发的过程是一个液体分子逃逸和转化为气体的过程。
在蒸发器中，液体分子获得足够的热量，以克服表面张力和其他限制因素，从液体表面逸出。
这些逸出的分子形成了气体的蒸汽。
增加蒸发器中的温度可以加速蒸发的过程，因为热量提供了分子获得足够能量的能力。
此外，增加容器的表面积也可以增加蒸发的速率。
例如，一些蒸发器可能具有多个小孔或多个层，以增加液体暴露在加热元件上的表面积。
蒸发器常用于许多应用领域，如空调、冷藏设备、化学实验室等。
通过控制蒸发器的温度和表面积，可以调节蒸发的速率和效率，满足不同应用的需求。
总之，蒸发器利用加热使液体转化为气体的原理，将液体分子从液体表面逸出并形成蒸汽。
蒸发器的设计和控制可以影响蒸发的速率和效率，从而适应不同的应用需求。
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热蒸发或冷却而获得，整个过程应保持恒压状态。 前面已用足够的篇幅介绍了蒸发器，在此不予赘 述。生产情况大多是先使溶液蒸发除去部分水， 等浓度达到所需值时停止，然后借助
显热向外界的传递以及在自由表面的汽化蒸发以 完成溶液的冷却。 这种结晶器属于母液循环式，可以单独操作，也 可把多个结晶器串联起来像通用多效蒸发器那样 进行操作。中国
后的过饱和溶液经管下流至结晶器主体E的底部， 然后折流向上，穿过支持在筛板上正在成长的晶 粒，当与这些晶粒接触时，闪急蒸发后的过饱和 溶液解除了过饱和而变为饱和溶液。
此饱和溶液再同加入的料液汇合后一起循环。长 成的晶粒从出料口连续地或间断地排出。 图7-27奥斯陆蒸发式结晶器：1一真空结晶器； 2—主蒸汽喷射泵；3
，长大到所需尺寸时便在沉化床内留下，最终产 品连续地或间断地从结晶器底部的出料口7排出。 此外，飘浮在溶液表面附近的过量细晶进入小型 旋液分离器8内，分离后的溶液通过
循环管和冷却器后被送回结晶系统。因此，控制 溶液的循环速度，可以使小晶粒悬浮，而规定尺 寸的大晶粒则沉降。 蒸发式结晶器内溶液的过饱和是通过溶液在常压 或减压下的加
~冷凝器；4一辅助蒸汽喷射泵；5—循环泵； 6—出料口；7—循环管。 操作时，少量热的浓缩溶液（约占液体循环量的 0.5%-2
%)从进料口1加入，与从结晶器上部来的饱和溶 液汇合，由循环泵3提供动力，使溶液经循环管2 进入冷却器4，溶液被冷却后变为过饱和。在冷 却过程中，为了使结晶过程能稳定
奥斯陆蒸发式结晶器结构如图7-27所示，液料从 加料管加入，与从结晶器主体内溢出来的饱和溶 液相汇合后，流经用蒸汽加热的加热器，加热后 的溶液被泵送入结晶器上部的闪急
蒸发器A。由于循环泵的作用，溶液在进入蒸发 器室之前，其本身已具有足够的静液压头（即沸 点有所升高），因此不导致过早地汽化。经闪急 蒸发后产生的蒸气由管排出。闪急蒸发
运行，溶液与冷却剂之间的平均温差一般不超过 21，以防止溶液生成较大的过饱和度而在冷却器 内形成晶核。从冷却器出来的过饱和溶液经由中 央管5进入结晶器的底部，再由此向
lkj来源： 此进行结晶 并消除溶液的过饱和度。而所需的晶核一部分是 在晶床内自发形成，另一部分则是由于晶体相互 摩擦破碎而形成。这些晶核随母液循环