第七章--蒸发与结晶.教程文件
知识总结：蒸发和结晶
蒸发和结晶一、蒸发蒸发就是用加热的方法减少溶液中的水分，使溶质从溶液中析出的操作。
加热蒸发又叫浓缩。
蒸发操作使用的主要仪器是蒸发皿，因为它的表面积较大，有利于水分的蒸发，蒸发的操作方法是：将经过过滤除掉了不溶性杂质后得到的滤液，倒入蒸发皿中，根据需要可直接用热源加热或水浴等方法加热，使溶剂水不断蒸发，溶质晶体就会析出。
图5－35和图5－36是加热蒸发的仪器装置。
蒸发操作的要点：（1）用蒸发皿进行蒸发的液体必须是水溶液，不能蒸发有机溶剂。
（2）注入蒸发皿中的液体不得超过蒸发皿总容积的2/3，否则加热时，溶液容易溅出。
（3）加热后的蒸发皿要放在石棉网上自然放凉，不能骤冷，以防炸裂。
（4）当溶液中溶质的溶解度大时，应加热到溶液表面有晶膜时，再停止加热。
溶质的溶解度较小或高温时溶解度较大而室温时溶解度较小时，则不需要蒸至液面出现晶膜即可冷却。
（5）若实验需要也可在蒸发皿中将水全部蒸发。
二、结晶使固体物质从溶液中析出的过程叫结晶。
结晶的方法一般是把溶液进行加热，使溶液蒸发到一定浓度（或饱和溶液）后，再将溶液冷却，就会有晶体析出。
析出晶体的颗粒大小及纯度与冷却速度有关。
（1）迅速冷却热溶液或进行搅动，得到的是纯度较高的细小晶体。
有时溶液已达过饱和状态，仍无晶体析出，在这种情况下，可以往溶液中加入一小粒晶体作为“种子”，来促进晶体的生成。
用摇动容器或用玻璃棒摩擦容器壁，也可达到同样效果。
（2）将溶液慢慢冷却或静置溶液，可以得到晶形规则、颗粒较大的晶体，但晶体的纯度不高。
这是因为连接着大颗粒晶体的间隙中可能包有母液或别的杂质。
三、重结晶重结晶是提纯物质（晶体）的一种方法。
第一次结晶所得到的晶体纯度，往往是不符合要求的，需要进行纯制。
重结晶就是用少量溶剂使含有杂质的晶体溶解，然后再进行蒸发和结晶。
重结晶是利用被提纯物质与杂质在溶剂中溶解度不同的原理，当一种物质（被提纯物质或杂质）还在溶液中时，另一种物质已从溶液中析出，从而达到两者分离的目的。
化工原理 08第七章蒸发与结晶
3．外热式蒸发器
外热式蒸发器的结构特点是把中 央循环管式蒸发器中管束较长的加热 室和分离室分开，这样，一方面降低 了整个设备的高度，另一方面由于循 环管没有受到蒸汽加热，加大了溶液 的密度差，且由于管子较长，从而加 快了溶液循环的速度（可达1.5m/s以 上）。
第七章 蒸发与结晶
安徽理工大学 张洪流
第一节 概述
蒸发是将含有不挥发溶质的溶液加热沸腾，使溶剂部分汽化从而达 到将溶液浓缩等生产目的的单元操作。蒸发操作广泛用于化工、轻工、 制药、食品等多种工业生产中。
蒸发操作在工业生产中主要作用有： （1）将稀溶液浓缩直接得到液体产品，或将浓缩液进一步加工处理获 取固体产品；例如电解法制得的稀烧碱溶液、蔗糖水溶液、果汁、牛奶、 抗生素溶液等的蒸发。 （2）获取溶液中的溶剂作为产品；例如海水蒸发制取淡水。 （3）同时制取浓缩液和回收溶剂；例如制药中浸取液的蒸发。
图7-5 列文蒸发器 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
5．强制循环型蒸发器
在一般的自然循环型蒸发器中，由于循 环速度较低，导致传热系数较小，且当溶液 有结晶析出时，易粘附在加热管的壁面上。 不适宜于处理粘度大、易结垢及有大量结晶 析出的溶液。为了提高循环速度，可采用强 制循环型蒸发器。它是利用外加动力（循环 泵）促使溶液循环，循环速度的大小可通过 调节循环泵的流量来控制，其循环速度一般 在2.5m/s以上。
九年级化学下册第七章溶液7.4结晶现象教案新版粤教版
九年级化学下册：7.4结晶现象本节内容是初中溶液知识体系的继续和完善。
教材开始以展示漂亮的晶体图片让学生欣赏，再通过实验与溶解现象相反过程的另一种现象——结晶现象学习结晶的原理和方法，在此基础上进一步学习两种分离混合物的方法——结晶法和过滤法。
本课程利用之前学习的天然水的净化中，过滤的方法来具体操作，结合有关溶液的知识，向学生介绍分离混合物的一般方法，培养学生实验操作能力及对实验过程和实验结果的表达能力。
【教学目标】1.知识与技能（1）了解晶体和结晶现象。
（2）了解结晶方法的原理和过滤操作要点。
（3）学习使用结晶、过滤的方法分离混合物。
2.过程与方法通过观察常见晶体结晶形成等活动，提高运用观察、实验等方法获取知识的能力。
3.情感、态度与价值观通过分离混合物、制造晶体等活动和过滤操作要点等的学习，培养严谨求实和勇于实践的科学精神。
【教学重点】结晶法分离混合物的原理和操作。
【教学难点】可溶性杂质除去方案的设计；课堂时间的调控。
【教学准备】教学设备：投影仪，计算机实验用品：烧杯、玻璃棒、药匙、量筒(10mL)、胶头滴管、蒸发皿、坩埚钳、酒精灯、漏斗、铁架台(带铁圈)、托盘天平、滤纸、火柴、明矾、粗盐。
一、导入新课国庆节，我去做客，我妈妈冲了一杯很甜的糖水，开始我没喝完，等过了一段时间，发现杯底有白糖析出。
我问妈妈是否当时没搅拌?妈妈说当时糖已经全部溶解，你能帮我分析白糖析出的原因吗？这节课我们学习有关晶体和结晶的知识。
二、推进新课活动1 知道晶体可由饱和溶液形成［复习提问］1.什么叫做饱和溶液？2.温度对固体物质溶解度影响的三种情况？3.将硝酸钾的饱和溶液恒温蒸发掉部分水和将硝酸钾饱和溶液降温冷却分别会有什么现象发生？为什么？（都会有硝酸钾固体析出。
前者因为溶剂量减少，后者因为硝酸钾的溶解度随温度降低而减小。
）［过渡］蒸发溶剂和冷却饱和溶液都可以从硝酸钾饱和溶液中得到硝酸钾固体这个过程化学上称为结晶现象，得到的硝酸钾固体我们称为硝酸钾晶体。
《蒸发与结晶》课件
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
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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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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。
初中化学蒸发和结晶教案
初中化学蒸发和结晶教案
教学目标：
1. 了解蒸发和结晶的定义；
2. 掌握蒸发和结晶的原理；
3. 能够应用蒸发和结晶的方法进行实验。
教学重点：
1. 蒸发和结晶的定义；
2. 蒸发和结晶的原理；
3. 蒸发和结晶的实验方法。
教学难点：
1. 区分蒸发和结晶的不同之处；
2. 掌握蒸发和结晶的操作技巧。
教学准备：
1. 实验器材：烧杯、盐、水、玻璃棒、火柴等；
2. 实验步骤的准备。
教学过程：
一、导入（5分钟）
教师简要介绍蒸发和结晶的概念，并引出本节课的学习内容。
二、讲解（10分钟）
1. 蒸发的定义及原理；
2. 结晶的定义及原理；
3. 蒸发和结晶的区别。
三、实验操作（15分钟）
1. 将一定量的水倒入烧杯中，加入少量盐搅拌均匀；
2. 将烧杯放在明火上进行加热，观察水的蒸发过程；
3. 待水全部蒸发后，观察烧杯中是否结晶沉淀。
四、实验结果分析（10分钟）
学生根据实验结果进行分析，总结蒸发和结晶的异同，并解释这两种现象的原理。
五、练习与讨论（10分钟）
学生进行习题练习，巩固所学知识，并展开讨论，辅助理解蒸发和结晶的相关知识。
六、作业布置（5分钟）
布置相关作业，巩固本节课所学内容。
七、课堂总结（5分钟）
对本节课的知识点进行总结，并引导学生进行反思和巩固。
蒸发与结晶-PPT课件
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
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
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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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多媒体教学课程：冶金过程及设备
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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。
15任务二 蒸发与结晶操作
3.结晶罐中，为什么设置水管？
4.操作过程中，真空表的极限值达到多少?
5分
5分
10分
60分
10分
三、蒸发与结晶操作规程
1.加料
⑴将亚硫酸钠放入塑料桶中，加入水配成饱和溶液；
⑵关闭阀门F1、F2、F4，打开原料罐加料口盖F5，将亚硫酸钠饱和溶液加入原料罐中，接近加满为止，关闭原料罐加料口盖F5。
2.混料
⑴关闭阀门F7、F8、F9，打开阀门F1、F3，F6,；
⑵启动加料泵，打开加料泵的入口阀门F3，料液循环；
教学过程
教学内容
时间分配
【组织教学】
【复习提问】
【导入新课】
【新课板书】
【讲解】
【新课板书】
【讲解】
【根据实训设备现场讲解蒸发操作的特点，让学生现场认知教学】
【现场讲解真空蒸发的原理】
【教师现场演示操作流程，学生分组操作，教师给出评价】
【作业】
组织学生秩序，复习上节课重点。
1.蒸发操作的对象是什么?
7.停车
⑴关闭真空泵；
⑵打开缓冲罐上的放空阀F16；
⑶关闭结晶器冷却水的进口阀F20。
8.卸料
⑴讲塑料桶放在结晶器出料口下方，打开结晶器底阀F13，把母液、结晶体放入塑料桶中继续降温，结晶；
⑵将结晶器中的物料全部放回到塑料桶中，关闭F13；
⑶打开阀门F1,、F2，将原料罐中的液体放入空塑料桶中，关闭阀门F1,、F2。
⑶缓慢打开阀门F9，关闭阀门F7；
⑷调节阀门F9，以流量计标称的最大流量值，向蒸发系统进料，直到分离器上玻璃管液位计的液位达到1／3；
⑸关闭加料泵，停止进料，关闭阀门F9。
5.蒸发
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多媒体教学课程：冶金过程及设备
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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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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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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
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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
１ 接接触，同时进行传热使水
分迅速汽化，蒸发出的大量
水汽和废烟气一起由蒸发器
顶部出口管排出。这种蒸发
器又常称为浸没燃烧蒸发器。
图 11-12 浸 没 燃 烧 蒸 发 器
1-外 壳 2-燃 烧 器 3-点 火 管 4-测 温 管
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。
第七章--蒸发与结晶.
一、蒸发的分类
➢ 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。
三、蒸发器的附属设备
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
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
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。
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．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。
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。
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。
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 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。
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ຫໍສະໝຸດ 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