蒸发与结晶-PPT课件
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第十章 蒸发和结晶设备2结晶设备
生物工程设备
第十章 蒸发和结晶设备
蒸发和结晶设备
10.1 蒸发设备 10.2 结晶设备
10.2 结晶设备
相对于其他化工分离操作，结晶过程有以下特点： ① 能从杂质含量相当多的溶液或多组分的熔融混合物中， 分离出高纯或超纯的晶体。 ② 对于许多难分离的混合物系，例如同分异构体混合物、 共沸物，热敏性物系等，使用其他分离方法难以奏效，而适 用于结晶。 ③ 结晶与精馏、吸收等分离方法相比，能耗低，因结晶 热一般仅为蒸发潜热的1/3～1/10。又由于可在较低的温度下 进行，对设备材质要求较低，操作相对安全。 ④ 结晶是一个很复杂的分离操作，它是多相、多组分的 传热-传质过程。
10.2 结晶设备
快速冷却不加晶种的情况见图10-10（a）所示，溶解度 迅速穿过介稳区达到过饱和曲线，即发生自然结晶现象，大 量细晶从溶液中析出，溶液很快下降到饱和曲线。缓慢冷却 不加晶种的情况见图10-10（b），虽然结晶速度比图10-10 （a）的情况慢，但能较精确地控制晶粒的生长，所得晶体尺 寸也较大，这是一种常见的刺激起晶法。图10-10（c）为快 速冷却加晶种的情况，溶液很快变成过饱和，在晶种生长的 同时，又生成大量细晶核，缓慢冷却加晶种的情况见图10-10 （d），整个操作过程始终将浓度控制在介稳区，没有自然晶 核析出，晶体能有规则地按一定尺寸生长，产品整齐完好。
10.2 结晶设备
3．结晶设备 （1）冷却式结晶器 ① 搅拌槽结晶器 图10-11和图10-12是冷却式搅拌槽结晶器的基本结构， 其中图10-11为夹套冷却式，图10-12为外部循环冷却式，此 外还有槽内蛇管冷却式。搅拌槽结晶器结构简单，设备造价 低。夹套冷却结晶器的冷却比表面积较小，结晶速度较低， 不适于大规模结晶操作。另外，因为结晶器壁的温度最低， 溶液过饱和度最大，所以器壁上容易形成晶垢，影响传热效 率。为消除晶垢的影响，槽内常设有除晶垢装置。
第十章 蒸发和结晶设备
蒸发和结晶设备
10.1 蒸发设备 10.2 结晶设备
10.2 结晶设备
相对于其他化工分离操作，结晶过程有以下特点： ① 能从杂质含量相当多的溶液或多组分的熔融混合物中， 分离出高纯或超纯的晶体。 ② 对于许多难分离的混合物系，例如同分异构体混合物、 共沸物，热敏性物系等，使用其他分离方法难以奏效，而适 用于结晶。 ③ 结晶与精馏、吸收等分离方法相比，能耗低，因结晶 热一般仅为蒸发潜热的1/3～1/10。又由于可在较低的温度下 进行，对设备材质要求较低，操作相对安全。 ④ 结晶是一个很复杂的分离操作，它是多相、多组分的 传热-传质过程。
10.2 结晶设备
快速冷却不加晶种的情况见图10-10（a）所示，溶解度 迅速穿过介稳区达到过饱和曲线，即发生自然结晶现象，大 量细晶从溶液中析出，溶液很快下降到饱和曲线。缓慢冷却 不加晶种的情况见图10-10（b），虽然结晶速度比图10-10 （a）的情况慢，但能较精确地控制晶粒的生长，所得晶体尺 寸也较大，这是一种常见的刺激起晶法。图10-10（c）为快 速冷却加晶种的情况，溶液很快变成过饱和，在晶种生长的 同时，又生成大量细晶核，缓慢冷却加晶种的情况见图10-10 （d），整个操作过程始终将浓度控制在介稳区，没有自然晶 核析出，晶体能有规则地按一定尺寸生长，产品整齐完好。
10.2 结晶设备
3．结晶设备 （1）冷却式结晶器 ① 搅拌槽结晶器 图10-11和图10-12是冷却式搅拌槽结晶器的基本结构， 其中图10-11为夹套冷却式，图10-12为外部循环冷却式，此 外还有槽内蛇管冷却式。搅拌槽结晶器结构简单，设备造价 低。夹套冷却结晶器的冷却比表面积较小，结晶速度较低， 不适于大规模结晶操作。另外，因为结晶器壁的温度最低， 溶液过饱和度最大，所以器壁上容易形成晶垢，影响传热效 率。为消除晶垢的影响，槽内常设有除晶垢装置。
化工原理上册课件第六章-蒸发课件
30
蒸发器的选型原则
①对物料的工艺特性有良好的适应性，如热敏 性、腐蚀性、结晶、结垢、黏性、发泡性等。 其中黏度在蒸发过程中的增加程度及结垢情况 应给予特别注意。 ②满足生产工艺对完成液质和量的要求。 ③结构简单，操作可靠，造价和操作费用低廉， 经济合理，维修方便。 常用蒸发器的主要性能和适用场合列于表6-3中
Dr W (H cW t1) Fc0 (t1 t0 ) QL
加热 蒸汽 供热
下使汽水化在成t1 二次蒸汽
将原料液 由至t沸0升点温t1
热损 失
42
二．热量衡算
近似取 H cW t1 r ' 水在t1℃的汽化热
则有
D Wr Fc0 (t1 t0 ) QL r
若原料液在沸点下加入蒸发器并忽略热损失，则
1．溶质存在引起的沸点升高Δ′
' tB T '
溶液的 沸点
与溶液压力 相等时水的
沸点
50
二．溶液沸点升高的计算
溶液沸点： 与操作压力、溶液种类及其组成有关。
获取
查手册——附录中 估算——杜林规则（Duhring’s rule）
51
二．溶液沸点升高的计算
杜林规则（Duhring’s rule）
二．热量衡算
加热蒸汽消耗量
D WH ' (F W )h1 Fh0 QL r
蒸发器的热负荷
加热蒸汽的 冷凝潜热
Q Dr WH ' (F W )h1 Fh0 QL
39
二．热量衡算
2. 可忽略溶液稀释热的情况 大多数溶液在溶质含量不太高时，其稀释热
不显著常可忽略。对于这类溶液，其焓值可由比 热容近似计算。以0℃的溶液为基准，则
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蒸发器的选型原则
①对物料的工艺特性有良好的适应性，如热敏 性、腐蚀性、结晶、结垢、黏性、发泡性等。 其中黏度在蒸发过程中的增加程度及结垢情况 应给予特别注意。 ②满足生产工艺对完成液质和量的要求。 ③结构简单，操作可靠，造价和操作费用低廉， 经济合理，维修方便。 常用蒸发器的主要性能和适用场合列于表6-3中
Dr W (H cW t1) Fc0 (t1 t0 ) QL
加热 蒸汽 供热
下使汽水化在成t1 二次蒸汽
将原料液 由至t沸0升点温t1
热损 失
42
二．热量衡算
近似取 H cW t1 r ' 水在t1℃的汽化热
则有
D Wr Fc0 (t1 t0 ) QL r
若原料液在沸点下加入蒸发器并忽略热损失，则
1．溶质存在引起的沸点升高Δ′
' tB T '
溶液的 沸点
与溶液压力 相等时水的
沸点
50
二．溶液沸点升高的计算
溶液沸点： 与操作压力、溶液种类及其组成有关。
获取
查手册——附录中 估算——杜林规则（Duhring’s rule）
51
二．溶液沸点升高的计算
杜林规则（Duhring’s rule）
二．热量衡算
加热蒸汽消耗量
D WH ' (F W )h1 Fh0 QL r
蒸发器的热负荷
加热蒸汽的 冷凝潜热
Q Dr WH ' (F W )h1 Fh0 QL
39
二．热量衡算
2. 可忽略溶液稀释热的情况 大多数溶液在溶质含量不太高时，其稀释热
不显著常可忽略。对于这类溶液，其焓值可由比 热容近似计算。以0℃的溶液为基准，则
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大学化学《化工原理 蒸发》课件
pm p p p gL / 2
p：液面上的压强； L：加热管底部以上液层高； ρ：液体的平均密度。
§7.2 单效蒸发
14
＝t( pp) t( p)
3. 管道流体阻力产生压降的影响
p < p′ 二次蒸汽饱和温度↓
⊿'''＝1℃ （三） 蒸发器的生产能力和生产强度
生产能力: 单位时间内蒸发的水量, 即蒸发量 kg/h 大小取决于传热速率 Q
（1）循环速度较低，管内流速<0.5m/s；
（2）溶液粘度大、沸点高，有效温差小。
（3）设备的清洗和维修也不够方便。 应用广泛，适用于处理量大、结垢不严重的物系。
§7.4 蒸发设备
2. 悬筐式蒸发器（自然循环型）
优点：加热室可由顶部取出进行 清洗、检修或更换， 而且热损失也较小。
适用于易结晶或结垢溶液的蒸发
23
二、多效蒸发与单效蒸发的比较
多效蒸发单位生蒸汽消耗量D/W比单效蒸发小，
操作费比单效蒸发小； 注意：
操作费减小的幅度并不与效数成正比，
效数越多，操作费减小的幅度成下降趋势。
多效蒸发生产能力比单效蒸发小， 生产强度比单效蒸发小，
设备费比单效蒸发大。
效数越多，设备费增大的幅度越大。
§7.3 多效蒸发
§7.4 蒸发设备
34
缺点：
❖液柱静压头效应引起的温度差损失较大，要求 加热蒸汽有较高的压力。
❖设备庞大，消耗的材料多，需要高大的厂房。
4. 强制循环蒸发器
循环速度的大小可通过泵的流量调节来控制, 一般在2.5m/s以上。 适宜蒸发粘度大、易结晶和结垢的物料。 能耗大。
§7.4 蒸发设备
35
（二）单程型蒸发器
蒸发与结晶
结晶的定义
物质自溶液中形成晶体析出的过程。
蒸发与结晶之间最大区别在于，蒸发是将部分溶剂汽化，
使溶液浓度增加，溶质没有发生相变；而结晶是将过饱和 溶液冷却、蒸发，或加入晶种使溶质结晶析出。
原理：蒸发浓缩是将稀溶液中的部分溶剂气化并不断排除，使 溶液浓度增加。 蒸发器设计的要求： （1）充足的加热热源： （2）保证溶剂蒸汽的迅速排除 （3）一定的热交换面积
5、套管式 在加热管内加入一根套管，加热管内壁与套管 外币间保持一定间隙，料液有小孔进入后，从 此间隙流下形成薄膜。
6、筛板式进料器 在管板上方一定距离水平安装一块筛 孔板，筛孔对准加热管之间的管板， 当筛板上保持一定液层时，液体从筛 孔淋洒到管板上，液体离各加热管口 距离相等，就沿管板均匀流散到各管 子边沿。
意义：蒸发和电渗析，离子交换，超滤一样是浓缩的方法 之一，可达到浓缩过程经济合理的目的。结晶是获得纯净 固体物质的重要方法之一。 蒸发操作的目的 （1）获得浓缩的溶液直接作为化工产品或半成品。 （2）浓缩溶液至饱和状态，用于结晶操作以获得固体溶质。 （3）除杂质，获得纯净的溶剂。
蒸发的定义 将溶液加热后，使含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移 出蒸汽，从而提高溶液浓度即溶液被浓缩的过程。
一、结晶设备的类型和特点
溶液的结晶过程一般分为三个阶段：即过饱和溶液的形成、 晶核的形成和晶体的成长阶段。 结晶设备按改变溶液浓度的方法分为浓缩结晶设备、冷却 结晶设备和其他结晶设备（等电点结晶设备）。
按结晶过程运转情况的不同，分为间歇式结晶设备和连续 结晶设备两种。或按有无搅拌装臵分为搅拌式和无搅拌式等。
二、搅拌结晶箱的结构
冷却搅拌结晶设备比较简单，对于产量较小，结晶周期较短 的，多采用立式结晶箱；对于产量较大，周期比较长的，多 采用卧式结晶箱。 设备应具有：
结晶原理、方法、设备ppt课件
（氯化钠）
3、真空冷却结晶法
真空冷却结晶法是在减压、低于正常沸点条件下，使溶液中溶剂部分气
化并使溶液获得过饱和度。
真空冷却结晶法兼有蒸发结晶法和冷却结晶法的特点，适用于热稳定性
差及中等溶解度的物系。
15
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。
的一种重要的分离方法，是传质分离过程的一种单元操作。
例如：
加热蒸发
岩白菜素(溶液)
岩白菜素(饱和液)
①降温
②蒸发溶剂
溶液结晶 岩白菜素(晶体)
苯甲酸－萘(混熔物) 降温
苯甲酸(晶体)+ 混熔物
加热升华
降温
硫(固体)
硫(蒸气)
硫(结晶)
4
2、结晶过程的特点
（1）能从杂质含量相当多的溶液或多组分的熔融 混合物中形成纯净的晶体。而用其他方法难以分 离的混合物系，采用结晶分离更为有效。如同分 异构体混合物、共沸物系、热敏性物系等。
晶溶液的性质、结晶产品的粒度要求、晶型及生产能力要求等各有不同，因
此使用的结晶器也是多种多样。
1、冷却结晶器 间接换热釜式冷却结晶器是目前应用最广泛的一类冷却结晶器。冷却结
晶器根据其冷却形式又分为内循环冷却式和外内循环冷却式结晶器。
①内循环冷却式结晶器
原料液
内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的夹套进行热交换。
态物质的内部质点(如：原子、分子、离子)在三维空间成周期性重复排列的
固体，且具有长程有序。
⑵晶体的特性 由于晶体内部的质点在三维空间成周期性
重复排列，必然导致其有别于非晶体的一些性 质。 ①长程有序
3、真空冷却结晶法
真空冷却结晶法是在减压、低于正常沸点条件下，使溶液中溶剂部分气
化并使溶液获得过饱和度。
真空冷却结晶法兼有蒸发结晶法和冷却结晶法的特点，适用于热稳定性
差及中等溶解度的物系。
15
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。
的一种重要的分离方法，是传质分离过程的一种单元操作。
例如：
加热蒸发
岩白菜素(溶液)
岩白菜素(饱和液)
①降温
②蒸发溶剂
溶液结晶 岩白菜素(晶体)
苯甲酸－萘(混熔物) 降温
苯甲酸(晶体)+ 混熔物
加热升华
降温
硫(固体)
硫(蒸气)
硫(结晶)
4
2、结晶过程的特点
（1）能从杂质含量相当多的溶液或多组分的熔融 混合物中形成纯净的晶体。而用其他方法难以分 离的混合物系，采用结晶分离更为有效。如同分 异构体混合物、共沸物系、热敏性物系等。
晶溶液的性质、结晶产品的粒度要求、晶型及生产能力要求等各有不同，因
此使用的结晶器也是多种多样。
1、冷却结晶器 间接换热釜式冷却结晶器是目前应用最广泛的一类冷却结晶器。冷却结
晶器根据其冷却形式又分为内循环冷却式和外内循环冷却式结晶器。
①内循环冷却式结晶器
原料液
内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的夹套进行热交换。
态物质的内部质点(如：原子、分子、离子)在三维空间成周期性重复排列的
固体，且具有长程有序。
⑵晶体的特性 由于晶体内部的质点在三维空间成周期性
重复排列，必然导致其有别于非晶体的一些性 质。 ①长程有序
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。
编辑版pppt
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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：
高盐废水治理-mvr蒸发器 PPT精品课件
颗粒活性炭吸附及再生系统
参数 日处理原水水量 吨炭处理原水水量 日需再生活性炭量 吨炭再生消耗天然气
量 吨炭再生补炭量 吨炭再生电耗
吨炭再生产生蒸汽量
吨炭再生费用
吨水处理费用
数据 900m³ 60m³ 20吨
200m³
50kg 68kw.h
1.5吨
单价
复价
备注
3元/m³ 12元/kg 0.7元/度 180元/吨
蒸发器种类
单效 双效 三效 四效 MVR蒸发器
消耗蒸汽量
1.1 0.57 0.4 0.3 0
消耗的能量 （kwh/吨） 794-800 412--450 289--320 217--250 12--45
常见废水能耗与材质---- MVR蒸发器
1、硫酸钠15kw/t ，沸点升3度，物料部分材质316L，蒸汽部分材质304 2、硫酸铵45kw/t， 沸点升7度，物料部分材质2205，蒸汽部分材质304 3、氯化钠60kw/t，沸点升8度， 物料部分材质TA2， 蒸汽部分材质316 4、氯化铵70kw/t，沸点升12度，物料部分材质TA2 蒸汽部分材质316
MVR蒸发器应用行业
1、化工、煤化工行业的高盐废水（分盐、氯化钠、硫酸钠） 2、新能源行业的锂电池（三元、钴镍锂、碳酸锂） 3、冶金行业的废水（脱硫废水、电镀废水、硫酸镁） 4、中药行业的中药浓缩（同仁堂、葵花制药） 5、垃圾渗沥液（东江环保） 6、中药行业的中药浓缩（同仁堂、葵花制药）
热烈祝贺内蒙古联邦制药 180吨每小时蒸发量成功出盐
蒸发
1200元/h 7200h
外卖 21600吨/年 3000元/吨
合计
864万元 6480万元 7344万元
蒸发
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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
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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。
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6.3.3降低蒸汽消耗量的方法
单效为1.10kg(蒸气)/1kg(水) 双效为0.57kg(蒸气)/1kg(水) 1.多效蒸发 三效为0.40kg(蒸气)/1kg(水) 冷凝水自蒸发器 四效为0.30kg(蒸气)/1kg(水) 五效为 0.27kg(蒸气)/1kg(水) 蒸发室 真空泵 蒸汽压缩蒸发器
多媒体教学课程：冶金过程及设备 6.3.2.3 平流三效蒸发
平流三效蒸发
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冷凝水
原料液同时进入各效，完 成液同时自各效排出。 仅用于在蒸发操作进行的 同时有晶体析出情况。因 为晶体不便于在效与效之 间输送。
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多媒体教学课程：冶金过程及设备 6.3.2.4 错流三效蒸发
1.后一效蒸发室的压强较前一效 低，溶液在各效间流动不需要供 液泵。 2. 前一效的溶液沸点较后一效为
高，溶液由前一效进入后一效内
呈过热状态而立即自行蒸发，可 产生更多的二次蒸汽。
并流三效蒸发
3. 后一效的溶液浓度较前一效的大，而温度又低，粘度增加很大，因而传热系
数小。不宜处理随浓缩而粘度迅速上升的物系
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2.传热系数
稀盐溶液与纯水两种物质的沸点 差在常压、减压下不变。
常压下---查手册 ① 减压下稀盐溶液沸点升高 3.溶液沸点升高的计算 非常压下 ② 图解法 ③ 吉辛科法 相同压强下，将溶液沸点对纯溶剂的沸点做图，所得 直线溶液的浓度均为定值。
NaOH水溶液的沸点计算图
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②依据蒸发器物料衡算和焓衡算，计算加热蒸汽消耗量及蒸发量。 ③求出各效的总传热系数、传热量和传热的有效温度差，从而算出各
效的传热面积
④根据传热面积选定加热管的直径和长度，计算加热管数；确定管心 距和排列方式，计算外径
⑤确定分离室的尺寸
⑥其它附属设备的计算或确定
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多媒体教学课程：冶金过程及设备
(3)蒸发操作的目的
① 获得浓缩的溶液直接作为化工产品或半产品
② 脱除溶剂，获得固体产物 ③ 脱除杂质、制取纯净的溶剂
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多媒体教学课程：冶金过程及设备
(4)蒸发操作的特点
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①浓溶液在沸腾时常在加热表面上析出溶质形成垢层恶化传热过程
②溶液的性质往往对蒸发器的结构设计提出特殊的要求
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多媒体教学课程：冶金过程及设备 6.3.2.2 逆流三效蒸发
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特点：
1. 各效溶液粘度相 差不大，对传热系 数影响不会过大。
逆流三效蒸发
2.效与效之间需用泵输送，各效进料温度（末效除外）都较沸点为低，
产生的二次蒸汽量小。可用于处理随浓缩而粘度上升的物系
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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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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。
③蒸发操作是大量耗热过程，节能应重点考虑
(5)典型的蒸发装置
1.蒸发器由蒸发室和加热室组成。 2.加热室中装有加热管，热蒸汽在 加热管外流动，溶液在管内沸 腾 、蒸发。
蒸发装置示意图
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多媒体教学课程：冶金过程及设备 6.2蒸发器的生产能力及热力学数据
1.蒸发器的生产能力
原 料 液
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加料有时采用 并流法有时采
用逆流法。兼
有并流法和逆 流法优点，但 操作复杂。
错流三效蒸发
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多媒体教学课程：冶金过程及设备
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4.多效蒸发器的计算
①依据溶液的性质及工艺条件确定蒸发的操作条件(蒸汽压强、冷凝
器压强等)及蒸发器的形式、流程和效数
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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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。
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6.3.3降低蒸汽消耗量的方法
单效为1.10kg(蒸气)/1kg(水) 双效为0.57kg(蒸气)/1kg(水) 1.多效蒸发 三效为0.40kg(蒸气)/1kg(水) 冷凝水自蒸发器 四效为0.30kg(蒸气)/1kg(水) 五效为 0.27kg(蒸气)/1kg(水) 蒸发室 真空泵 蒸汽压缩蒸发器
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平流三效蒸发
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冷凝水
原料液同时进入各效，完 成液同时自各效排出。 仅用于在蒸发操作进行的 同时有晶体析出情况。因 为晶体不便于在效与效之 间输送。
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1.后一效蒸发室的压强较前一效 低，溶液在各效间流动不需要供 液泵。 2. 前一效的溶液沸点较后一效为
高，溶液由前一效进入后一效内
呈过热状态而立即自行蒸发，可 产生更多的二次蒸汽。
并流三效蒸发
3. 后一效的溶液浓度较前一效的大，而温度又低，粘度增加很大，因而传热系
数小。不宜处理随浓缩而粘度迅速上升的物系
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2.传热系数
稀盐溶液与纯水两种物质的沸点 差在常压、减压下不变。
常压下---查手册 ① 减压下稀盐溶液沸点升高 3.溶液沸点升高的计算 非常压下 ② 图解法 ③ 吉辛科法 相同压强下，将溶液沸点对纯溶剂的沸点做图，所得 直线溶液的浓度均为定值。
NaOH水溶液的沸点计算图
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②依据蒸发器物料衡算和焓衡算，计算加热蒸汽消耗量及蒸发量。 ③求出各效的总传热系数、传热量和传热的有效温度差，从而算出各
效的传热面积
④根据传热面积选定加热管的直径和长度，计算加热管数；确定管心 距和排列方式，计算外径
⑤确定分离室的尺寸
⑥其它附属设备的计算或确定
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(3)蒸发操作的目的
① 获得浓缩的溶液直接作为化工产品或半产品
② 脱除溶剂，获得固体产物 ③ 脱除杂质、制取纯净的溶剂
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(4)蒸发操作的特点
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①浓溶液在沸腾时常在加热表面上析出溶质形成垢层恶化传热过程
②溶液的性质往往对蒸发器的结构设计提出特殊的要求
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特点：
1. 各效溶液粘度相 差不大，对传热系 数影响不会过大。
逆流三效蒸发
2.效与效之间需用泵输送，各效进料温度（末效除外）都较沸点为低，
产生的二次蒸汽量小。可用于处理随浓缩而粘度上升的物系
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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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(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。
③蒸发操作是大量耗热过程，节能应重点考虑
(5)典型的蒸发装置
1.蒸发器由蒸发室和加热室组成。 2.加热室中装有加热管，热蒸汽在 加热管外流动，溶液在管内沸 腾 、蒸发。
蒸发装置示意图
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多媒体教学课程：冶金过程及设备 6.2蒸发器的生产能力及热力学数据
1.蒸发器的生产能力
原 料 液
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加料有时采用 并流法有时采
用逆流法。兼
有并流法和逆 流法优点，但 操作复杂。
错流三效蒸发
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4.多效蒸发器的计算
①依据溶液的性质及工艺条件确定蒸发的操作条件(蒸汽压强、冷凝
器压强等)及蒸发器的形式、流程和效数