《化工单元操作》教学课件—06蒸发-结晶.pptVIP

二、结晶的速率和晶粒的大小 1．结晶的生成过程 （1）晶核的形成 晶核的形成有两种方式： 一种是过饱和溶液达到不稳区后自发形成晶核，称为初级成核，是一种无晶体存在下的 成核方式。 另一种是过饱和溶液在介稳区内受到搅拌、尘埃、电磁波辐射等外界因素诱发而形成晶核， 称为二次成核。 （2）晶体的成长 过饱和的溶液中已形成的晶核逐渐长大的过程称为晶体的成长过程。 2．结晶的速率 结晶的速率包括晶核形成速率和晶体成长速率。 晶核形成速率和晶体成长速率这两个过程的速率大小，对结晶产品的质量有很大的影响。 如果是晶核形成速率大于晶体成长速率，则产生的晶体颗粒小而数量多 如果是晶体成长速率大于晶核形成速率，则产生的晶体颗粒大而数量少 3．影响结晶操作的因素 （1）过饱和度的影响 （2）冷却（蒸发）速度的影响 （3）晶种的影响 （4）搅拌的影响 4．加晶种的结晶 向溶液中加入适当数量及适当粒度的晶种，使溶质在晶种的表面上生长的结晶方式 称为加晶种的结晶。晶种的加入是控制产品粒度的有效措施。 三、结晶产品的纯度和产量 生产中提高结晶产品纯度的方法通常是： 1．结晶前在溶液中加入适量的活性碳，通过活性碳来吸附杂质，然后过滤掉有杂 质的活性碳，再对溶液进行结晶操作。 2．晶体和母液进行彻底的分离。母液是影响产品纯度的一个重要因素。 3．进行重结晶操作。 4．减少“晶蔟”的形成。 当若干颗晶粒结成为“晶蔟”时，很容易将母液包藏在晶粒间，使以后的洗涤发生困难， 这样也会降低产品的纯度。 结晶的产量主要取决于溶液的过饱和程度。 四、结晶的方法 1．冷却结晶 2．蒸发结晶 3．真空结晶 4．盐析结晶 第四节 蒸发器和结晶器 图6-8 中央循环管式蒸发器 1－加热室　２－分离室 一、蒸发器的基本结构 蒸发器的构成：加热室和蒸发室（分离室）。 二、蒸发器的主要类型 1．自然循环型蒸发器 溶液因受热程度不同而产生密度的差异，因此形成自然循环。 （1）标准蒸发器（又称中央循环管式蒸发器） 其结构如图6-8所示。由于中央循环管与管束内的溶液受热 情况不同，产生密度差异。于是溶液在中央循环管内下降， 由管束沸腾上升而不断地做循环运动，提高了传热效果。 优点：结构紧凑，制造方便，操作可靠。 缺点：清洗维修不便，溶液循环速度不高。 一般适用于结垢不严重，有少量结晶析出和腐蚀性小的溶液蒸发。 （2）悬筐式蒸发器 其结构如图6-9所示。加热室（悬挂在蒸发器内的筐子）取出后可清洗，以备用的加 热室替换而不影响生产时间。此设备的循环机理与标准式相同，但溶液是沿加热室外壁 与蒸发器壳体内壁所形成的环隙通道下降，不断地作循环运动。 优点：可将加热室取出检修，热损失较标准式小，循环速度较标准式大， 缺点：结构更复杂。 一般适用于易结垢溶液的蒸发。 （3）外热式蒸发器 如图6-10所示，外热式蒸发器将加热室安装在分离室的外面。 这种结构不仅便于清洗和维修，而且降低了蒸发器的总高度。 由于可以采用较长的加热管，循环管又没有受到蒸汽加热， 因此，溶液的循环速度较大，可达到1.5m/s。 （4）列文式蒸发器 其结构如图6-11所示。 其结构特点：在加热室的上方增设一段2.7～5m高的沸腾段，使加热室承受较大的 液柱静压，故加热室内的溶液不沸腾。待溶液上升至沸腾段时，因静压的降低开始 沸腾汽化 优点：循环速度较大，结垢少，尤其适用于有晶体析出的溶液。 缺点：设备庞大，需要高大的厂房，因此使用受到了一定的限制。 （5）强制循环型蒸发器 其结构如图6-12所示。其特点是溶液靠泵强制循环，循环速度可达2～5m/s 。由 于溶液的流速大，因此适用于有结晶析出或以结垢的溶液。但动力消耗大，每平方米传 热面积消耗功率为0.4～0.8kW 。 2．单程型蒸发器 这类蒸发器的特点是溶液通过加热室一次即达到所需的浓度，且溶液沿加热管壁呈 膜状流动，故又称为膜式蒸发器。这类蒸发器蒸发速度快，溶液受热时间短，因此特别 适合处理热敏性溶液的蒸发。 （1）升膜式蒸发器 其结构如图6-13所示。 一般适用于稀溶液、热敏性及易气泡溶液的蒸发，而对高黏度（大于50kPa·s） 易结晶、易结垢的溶液不适用。 （2）降膜式蒸发器 其结构如图6-14所示。 料液由加热室顶部加入，经液体分布器后均匀分布在每根加热管的内壁上，在重力 作用下呈膜状下降，在底部得到浓缩液。 三、蒸发器的辅助设备 蒸发器的辅助装置主要包括：除沫器、冷凝器、真空装置、冷凝水排除器。 1.除沫器 除沫器作用：将雾沫中的溶液聚集并与二次蒸汽分离。 几种常用