《蒸发与结晶》PPT课件.ppt

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1、多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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第第1 1页页/共共3636页页1Faculty of Materials and Metallurgical EngineeringFaculty of Materials and Metallurgical EngineeringKunming University of Science and TechnologyKunming University of Science and Technology多媒体教学课程：冶金设备基础多媒体教学课程：冶金设备基础昆明理工大学材

2、料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院任课教师：徐瑞东任课教师：徐瑞东多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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第第2 2页页/共共3636页页掌握蒸发的概念，蒸发的必备条件以及蒸发的分类。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，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。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。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，

3、强制循环蒸发器，液膜式蒸发器。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。了解结晶过程的基本概念、方法和典型的结晶设备。第6章 蒸发与结晶学习目的与要求学习目的与要求多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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第第3 3页页/共共3636页页基本概念基本概念(1)(1)蒸发的定义蒸发的定义 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。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加热蒸汽：作为热源供给热量的

4、水蒸汽二次蒸汽：被加热溶液本身产生的蒸汽二次蒸汽：被加热溶液本身产生的蒸汽(2)(2)蒸发的分类蒸发的分类单效蒸发单效蒸发：将二次蒸汽不再利用的蒸发过程：将二次蒸汽不再利用的蒸发过程多效蒸发多效蒸发：将二次蒸汽用于其它蒸发器的加热过程。：将二次蒸汽用于其它蒸发器的加热过程。(3)(3)蒸发操作的目的蒸发操作的目的 获得浓缩的溶液直接作为化工产品或半产品获得浓缩的溶液直接作为化工产品或半产品 脱除溶剂，获得固体产物脱除溶剂，获得固体产物 脱除杂质、制取纯净的溶剂脱除杂质、制取纯净的溶剂多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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

5、工程学院第第4 4页页/共共3636页页(4)(4)蒸发操作的特点蒸发操作的特点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溶液的性质往往对蒸发器的结构设计提出特殊的要求溶液的性质往往对蒸发器的结构设计提出特殊的要求蒸发操作是大量耗热过程，节能应重点考虑蒸发操作是大量耗热过程，节能应重点考虑(5)(5)典型的蒸发装置典型的蒸发装置1.1.蒸发器由蒸发室和加热室组成。蒸发器由蒸发室和加热室组成。2.2.加热室中装有加热管，热蒸汽在加热室中装有加热管，热蒸汽在 加热管外流动，溶液在管内沸加热管外流动，溶液在管内沸 腾腾 、蒸发。、

6、蒸发。蒸发装置示意图蒸发装置示意图多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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第第5 5页页/共共3636页页蒸发器的生产能力及热力学数据蒸发器的生产能力及热力学数据1.1.蒸发器的生产能力蒸发器的生产能力2.2.传热系数传热系数 3.3.溶液沸点升高的计算溶液沸点升高的计算常压下常压下-查手册查手册非常压下非常压下 减压下稀盐溶液沸点升高减压下稀盐溶液沸点升高 图解法图解法 吉辛科法吉辛科法稀盐溶液与纯水两种物质的沸点稀盐溶液与纯水两种物质的沸点差在常压、减压下不变。差在常压、减压下不变。相同压强下，将溶液沸点对纯溶

7、剂的沸点做图，所得相同压强下，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。直线溶液的浓度均为定值。NaOHNaOH水溶液的沸点计算图水溶液的沸点计算图多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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第第6 6页页/共共3636页页6.3 6.3 蒸发器的工作原理蒸发器的工作原理单效蒸发的流程和原理单效蒸发的流程和原理 单单效效蒸蒸发发器器仅仅利利用用一一个个蒸蒸发发器器蒸蒸发发，二二次次蒸蒸汽汽直直接接通通入入冷凝器除去，不利用其能量。冷凝器除去，不利用其能量。单单效效蒸蒸发发器器有有常常压压和和真真空空蒸蒸

8、发发两两种种。真真空空蒸蒸发发比比常常压压蒸蒸发能耗高，但有下列优点：发能耗高，但有下列优点：(1)(1)加加热热蒸蒸汽汽与与沸沸腾腾液液体体间的温度差大，有利于传热；间的温度差大，有利于传热；(2)(2)可可以以利利用用低低压压蒸蒸汽汽或或废蒸汽作为热源；废蒸汽作为热源；(3)(3)可可以以浓浓缩缩不不耐耐高高温温的的液体；液体；(4)(4)热损失小。热损失小。加热室加热室蒸发室蒸发室贮槽贮槽冷凝水排除器冷凝水排除器间壁冷凝器间壁冷凝器冷凝液贮槽冷凝液贮槽真空泵真空泵单效真空蒸发流程单效真空蒸发流程多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明

9、理工大学材料与冶金工程学院第第7 7页页/共共3636页页多效蒸发的流程和原理多效蒸发的流程和原理1.1.采用多效蒸发的原因：采用多效蒸发的原因：减少蒸气消耗减少蒸气消耗2.2.多效蒸发的原理：多效蒸发的原理：二二次次蒸蒸气气循循环环再再利利用用的的过过程程，即即前前一一效效蒸蒸发发器器产产生生的的二二次次蒸蒸汽汽继继续作为下一效蒸发器的加热蒸气使用。续作为下一效蒸发器的加热蒸气使用。(1)(1)并流法：溶液与蒸汽并流的方法并流法：溶液与蒸汽并流的方法 (2)(2)逆流法：溶液与蒸汽成逆流的方法逆流法：溶液与蒸汽成逆流的方法 (3)(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错

10、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)(4)平流法：每效都加入原料液的方法平流法：每效都加入原料液的方法3.3.多效蒸发的方法：多效蒸发的方法：多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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第第8 8页页/共共3636页页6.3.2.1 6.3.2.1 并流三效蒸发并流三效蒸发特点：特点：1.后后一一效效蒸蒸发发室室的的压压强强较较前前一一效效低低，溶溶液液在在各各效效间间流流动动不不需需要要供供液泵。液泵。2.前前一一效效的的溶溶液液沸沸点点较较后后一一效效为为高高，溶溶液液由由前前一一效效进进入

11、入后后一一效效内内呈呈过过热热状状态态而而立立即即自自行行蒸蒸发发，可可产生更多的二次蒸汽。产生更多的二次蒸汽。3.后后一一效效的的溶溶液液浓浓度度较较前前一一效效的的大大，而而温温度度又又低低，粘粘度度增增加加很很大大，因因而而传传热热系系数小。不宜处理随浓缩而粘度迅速上升的物系数小。不宜处理随浓缩而粘度迅速上升的物系并流三效蒸发并流三效蒸发多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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第第9 9页页/共共3636页页逆流三效蒸发逆流三效蒸发6.3.2.2 6.3.2.2 逆流三效蒸发逆流三效蒸发特点：特点：1.1.各

12、各效效溶溶液液粘粘度度相相差差不不大大，对对传传热热系系数影响不会过大。数影响不会过大。2.2.效效与与效效之之间间需需用用泵泵输输送送，各各效效进进料料温温度度（末末效效除除外外）都都较较沸沸点点为为低低，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多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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第第1010页页/共共3636页页6.3.2.3 6.3.2.3 平流三效蒸发平流三效蒸发原原料料液液同同时时进进入入各各效效，完完成液同时自各效排出。成液同时自各效排

13、出。冷凝水冷凝水仅仅用用于于在在蒸蒸发发操操作作进进行行的的同同时时有有晶晶体体析析出出情情况况。因因为为晶晶体体不不便便于于在在效效与与效效之之间输送。间输送。平流三效蒸发平流三效蒸发多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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第第1111页页/共共3636页页6.3.2.4 6.3.2.4 错流三效蒸发错流三效蒸发加加料料有有时时采采用用并并流流法法有有时时采采用用逆逆流流法法。兼兼有有并并流流法法和和逆逆流流法法优优点点，但但操作复杂。操作复杂。原料液错流三效蒸发错流三效蒸发多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教

14、学课程：冶金过程及设备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第第1212页页/共共3636页页依据溶液的性质及工艺条件确定蒸发的操作条件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、冷凝蒸汽压强、冷凝 器压强等器压强等)及蒸发器的形式、流程和效数及蒸发器的形式、流程和效数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。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。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 效的传热面积效的传热面积根据传热面积选定加热管的直径和长度，计算加热

15、管数；确定管心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，计算外径距和排列方式，计算外径确定分离室的尺寸确定分离室的尺寸其它附属设备的计算或确定其它附属设备的计算或确定4.多效蒸发器的计算多效蒸发器的计算多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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第第1313页页/共共3636页页降低蒸汽消耗量的方法降低蒸汽消耗量的方法1.1.多效蒸发多效蒸发2.2.冷凝水自蒸发冷凝水自蒸发3.3.蒸汽再压缩蒸汽再压缩单效为单效为1.10kg(1.10kg(蒸气蒸气)/1kg()/1kg(水水)双效为双效

16、为0.57kg(0.57kg(蒸气蒸气)/1kg()/1kg(水水)三效为三效为0.40kg(0.40kg(蒸气蒸气)/1kg()/1kg(水水)四效为四效为0.30kg(0.30kg(蒸气蒸气)/1kg()/1kg(水水)五效为五效为0.27kg(0.27kg(蒸气蒸气)/1kg()/1kg(水水)将将温温度度较较高高的的冷冷凝凝水水通通过过冷冷凝凝水水自自蒸蒸发发器器的的容容器器减减压压，可可获获得得蒸蒸汽汽，供下一效做加热蒸汽使用。供下一效做加热蒸汽使用。借借压压缩缩机机的的绝绝对对压压缩缩或或蒸蒸汽汽喷喷射射泵泵的的压压缩缩作作用用，将将二二次次蒸蒸汽汽饱饱和和温温度度提提高高，重重新

17、新送送回回原原来来的的蒸蒸发发器器中中，作为加热蒸汽使用。作为加热蒸汽使用。冷凝水自蒸发器冷凝水自蒸发器蒸发器蒸发器蒸发器蒸发器冷凝水排出器冷凝水排出器冷凝水自蒸发器冷凝水自蒸发器压缩机压缩机加热室加热室冷凝水排除器冷凝水排除器真空泵真空泵蒸发室蒸发室蒸汽压缩蒸发器蒸汽压缩蒸发器多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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第第1414页页/共共3636页页6.4 6.4 蒸发设备蒸发设备F蒸发设备的基本常识蒸发设备的基本常识 经济性：经济性：设备的经济程度设备的经济程度-单位质量加热蒸汽所能蒸发的溶剂单位质量加热蒸汽所

18、能蒸发的溶剂 量，表明加热蒸汽利用程度。量，表明加热蒸汽利用程度。操作性：操作性：设备的生产操作强度设备的生产操作强度-单位传热面在单位时间内所能蒸单位传热面在单位时间内所能蒸 发的溶剂量，表明设备的利用程度。发的溶剂量，表明设备的利用程度。工艺特点：根据溶液的特点考虑设备的情况。工艺特点：根据溶液的特点考虑设备的情况。工工艺艺要要求求：较较大大的的传传热热系系数数；适适合合溶溶液液特特性性；高高效效分分离离液液沫沫；传传热热面面上上结结垢垢速速度度慢慢；蒸蒸发发时时产产生生的的结结晶晶能能排排出出；方方便便清清洗洗传传热热面面；二二次次蒸蒸汽有效利用。汽有效利用。操作和经济要求：操作和经济要

19、求：设备体积尽量小；容易制造；安装、检修方便；设备体积尽量小；容易制造；安装、检修方便；设备使用寿命长；生产可靠；热能利用充分，操作费用低。设备使用寿命长；生产可靠；热能利用充分，操作费用低。中央循环管式蒸发器中央循环管式蒸发器外加热式蒸发器外加热式蒸发器强制循环蒸发器强制循环蒸发器液膜蒸发器液膜蒸发器多级闪急蒸发器多级闪急蒸发器升膜式蒸发器升膜式蒸发器降膜式蒸发器降膜式蒸发器旋转刮片式蒸发器旋转刮片式蒸发器F几种常用的蒸发设备几种常用的蒸发设备多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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第第1515页页/共共3636

20、页页中央循环管式蒸发器中央循环管式蒸发器中中央央循循环环管管式式蒸蒸发发器器F细细管管内内单单位位体体积积溶溶液液受受热热面面积积大大，汽汽化化后后的的汽汽液液两两相相混混合合物物中中含含汽汽率率高高，平均密度小。平均密度小。F中中央央循循环环管管内内单单位位体体积积溶溶液液受受热热面面积积小小，汽汽化化后后的的汽汽液液两两相相混混合合物物中中含含汽率低，平均密度大。汽率低，平均密度大。F形形成成流流体体在在中中央央循循环环管管内内向向下下，在在细管内向上有组织的循环运动。细管内向上有组织的循环运动。F特特点点：结结构构紧紧凑凑，传传热热良良好好，能能连连续操作，因而被广泛采用。续操作，因而被

21、广泛采用。多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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第第1616页页/共共3636页页外加热式蒸发器外加热式蒸发器外加热式蒸发器外加热式蒸发器F自然对流蒸发器自然对流蒸发器F加热室装在蒸发室外面。加热室装在蒸发室外面。F加热管长，加热管长，l/D=50100F循环管不再受热。循环管不再受热。F循循环环速速度度小小。加加热热表表面面生生成结晶和沉淀。成结晶和沉淀。循环管循环管蒸发室蒸发室加热室加热室多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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第

22、第1717页页/共共3636页页强制循环蒸发器强制循环蒸发器F依依靠靠外外加加动动力力迫迫使使液液体体沿沿一一定定方方向向循循环环。循循环环速速度度可可达达1.5 1.5 m/sm/s至至3.5 3.5 m/sm/s，生生产产强强度度大，用于晶体析出。大，用于晶体析出。F循循环环速速度度大大，使使生生成成的的细细小小晶晶粒粒保保持持悬悬浮浮状状态态，不不易易沉沉积积于加热面而生垢。于加热面而生垢。F缺点在于动力消耗较大。缺点在于动力消耗较大。圆锥形底圆锥形底晶体过滤器晶体过滤器循环泵循环泵蒸发室蒸发室加热室加热室循环管循环管强制循环蒸发器强制循环蒸发器多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课

23、程：冶金过程及设备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第第1818页页/共共3636页页(1)(1)适合处理粘度较大的物料；适合处理粘度较大的物料；(2)(2)适合蒸发量小的场合；适合蒸发量小的场合；(3)(3)降膜式蒸发器要设置分布器；降膜式蒸发器要设置分布器；(4)(4)适合处理热敏溶液。适合处理热敏溶液。(5)(5)不适合处理易结晶的溶液。不适合处理易结晶的溶液。1.1.降膜式蒸发器降膜式蒸发器能充分保证蒸发器的管壁连续被能充分保证蒸发器的管壁连续被湿润，即不发生偏析，又促进了湿润，即不发生偏析，又促进了传热。传热。降膜式蒸发器降膜式蒸发器6.4.4 6.4.4

24、液膜蒸发器液膜蒸发器液体分布器液体分布器F溶液在管内呈膜状流动，溶液溶液在管内呈膜状流动，溶液只通过加热管一次，不做循环。只通过加热管一次，不做循环。F没有静压强，故由静压强引起没有静压强，故由静压强引起溶液沸点上升可忽略，又由于溶溶液沸点上升可忽略，又由于溶液和接热面接触时间短，溶液不液和接热面接触时间短，溶液不易过热，结垢不易形成易过热，结垢不易形成。多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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第第1919页页/共共3636页页F适适合合处处理理热热敏敏性性及及易易起起泡泡的的溶溶液；液；F适适合合蒸蒸发发量量大大

25、的的场场合合，而而不不适适合合高高粘粘度度、易易结结晶晶、易易结结垢垢的的溶液；溶液；F不需要设置分布器；不需要设置分布器；F适合处理浓度较稀的溶液。适合处理浓度较稀的溶液。2.2.升膜式蒸发器升膜式蒸发器液体呈液体呈环状薄环状薄膜状态膜状态与汽体与汽体一同向一同向上运动上运动升膜式蒸发器升膜式蒸发器多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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第第2020页页/共共3636页页3.3.旋转刮片式蒸发器旋转刮片式蒸发器F借借外外力力强强制制使使液液体体呈呈膜膜状状向向下流动。下流动。F适适合合处处理理高高粘粘度度、易易结

26、结晶晶、易结垢浓溶液；易结垢浓溶液；F3.3.缺缺点点是是结结构构复复杂杂、制制造造要要求求高高、加加热热面面积积小小、动动力力消消耗大。耗大。旋转刮片式蒸发器旋转刮片式蒸发器多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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第第2121页页/共共3636页页多级闪急蒸发器多级闪急蒸发器 原理：原理：在加压状态下使被加热的液体进入减压空间而汽化在加压状态下使被加热的液体进入减压空间而汽化。卧式多级闪急蒸发器卧式多级闪急蒸发器多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学

27、材料与冶金工程学院第第2222页页/共共3636页页6.5 6.5 结晶过程结晶过程结晶操作基本概念结晶操作基本概念F结晶操作的定义：结晶操作的定义：从液相（或气相）析出结晶性固体物质的工艺过程。从液相（或气相）析出结晶性固体物质的工艺过程。F结晶操作的条件：结晶操作的条件：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。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。F结晶操作的方法结晶操作的方法：（1 1）移除一部分溶剂的结晶）移除一部分溶剂的结晶（2 2）不移除溶剂的结晶）不移除溶剂的结晶适用于溶解度随温度的下降适用于溶解度随温度的下降而变化不大的物质的结晶如而变化不大的物质

28、的结晶如硫酸铜等硫酸铜等适适用用于于溶溶解解度度随随温温度度的的下下降降而而显显著著降降低低的的物物质质的的结结晶晶如如硝酸钠、硫酸镍等硝酸钠、硫酸镍等按结晶方法不同可分为按结晶方法不同可分为按控制方式不同可分为按控制方式不同可分为按操作方法不同可分为按操作方法不同可分为蒸发式结晶器蒸发式结晶器真空式结晶器真空式结晶器汽化式结晶器汽化式结晶器自然结晶器自然结晶器搅拌结晶器搅拌结晶器间歇式结晶器间歇式结晶器连续式结晶器连续式结晶器水冷却式结晶器水冷却式结晶器冷却盐水冷却式结晶器冷却盐水冷却式结晶器移除一部分溶剂结晶设备移除一部分溶剂结晶设备不移除溶剂结晶设备不移除溶剂结晶设备4.4.结晶设备的分

29、类结晶设备的分类：多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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第第2323页页/共共3636页页6.5.2 6.5.2 几种典型的结晶设备几种典型的结晶设备1.1.自然结晶槽自然结晶槽1-1-不锈钢管；不锈钢管；2-2-铅条；铅条；3-3-槽体；槽体；4-4-结晶体结晶体自然结晶槽自然结晶槽F操作周期较长操作周期较长F过程不易控制过程不易控制F产品的纯度差产品的纯度差多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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第第2424页页/共共3636页页

30、2.2.蒸发式结晶器蒸发式结晶器 溶液的过饱和的两种途径：溶液的过饱和的两种途径：第第一一种种：通通过过溶溶液液在在常常压压或或减减压压下下的的加加热热蒸蒸发发,采采用用蛇蛇管管式式或夹套式蒸汽加热。或夹套式蒸汽加热。第第二二种种：通通过过溶溶液液在在常常压压 或或减压下冷却获得。减压下冷却获得。特特点点：蛇蛇形形管管表表面面易易形形成成垢垢层，清除困难，影响传热系数。层，清除困难，影响传热系数。耐耐酸酸混混凝凝土土外外壳壳铅质内衬铅质内衬蛇形铅质加热管蛇形铅质加热管蒸发式结晶器蒸发式结晶器 通常是先使溶液蒸发，等浓度通常是先使溶液蒸发，等浓度达到所需值时停止，然后借向外界达到所需值时停止，然

31、后借向外界传递热量及在自由表面汽化蒸发完传递热量及在自由表面汽化蒸发完成冷却。成冷却。多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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第第2525页页/共共3636页页3.3.真空式结晶器真空式结晶器F溶溶液液因因过过饱饱而而结结晶晶是是通通过过溶溶剂剂的的绝绝热蒸发和冷却同时作用的结果。热蒸发和冷却同时作用的结果。F循循环环泵泵迫迫使使溶溶液液循循环环，促促进进混混合合，维持有利结晶条件。维持有利结晶条件。F蒸汽喷射泵维持结晶器的真空状态。蒸汽喷射泵维持结晶器的真空状态。F优优点点：结结构构简简单单，无无运运动动部部件件

32、；蒸蒸发发与与冷冷却却同同时时进进行行，生生产产能能力力较较大大；不需要传热面，操作容易控制。不需要传热面，操作容易控制。F缺缺点点：设设备备保保温温要要求求较较高高，蒸蒸汽汽喷喷射泵和冷凝器的耗能和耗水量较大。射泵和冷凝器的耗能和耗水量较大。真空式结晶器真空式结晶器多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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第第2626页页/共共3636页页4.4.机械搅拌冷却式结晶器机械搅拌冷却式结晶器F蒸发式结晶器进一步改造产物。蒸发式结晶器进一步改造产物。F溶溶液液借借蛇蛇管管冷冷却却，管管内内通通以以冷冷却却介介质质F搅搅拌

33、拌器器加加速速传传热热，使使溶溶液液各各处处温温度度均均匀匀，促促进进晶晶核核产产生生和和晶晶体体的的成成长长，获得颗粒较细且大小均匀的晶体。获得颗粒较细且大小均匀的晶体。冷水进口冷水进口冷水出口冷水出口进料口进料口出料口出料口搅拌装置搅拌装置入孔入孔机械搅拌水冷式结晶器机械搅拌水冷式结晶器多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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第第2727页页/共共3636页页机械搅拌冷却式结晶器的计算机械搅拌冷却式结晶器的计算多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学

34、材料与冶金工程学院第第2828页页/共共3636页页F工作的基本原理工作的基本原理F适用范围适用范围 适用于溶质的溶解度随温度降低而适用于溶质的溶解度随温度降低而明显下降的物料，如硫酸镍结晶。明显下降的物料，如硫酸镍结晶。加料速率加料速率加料温度加料温度冷却器中除去的热量冷却器中除去的热量循环速率循环速率晶核移除速率晶核移除速率F控制参数控制参数5.5.奥斯陆（奥斯陆（OSLOOSLO）结晶器）结晶器奥斯陆（奥斯陆（OSLOOSLO）结晶器）结晶器多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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第第2929页页/共共363

35、6页页6.6.真空蒸发悬浮结晶器真空蒸发悬浮结晶器1.1.由真空蒸发装置和悬浮由真空蒸发装置和悬浮 结晶器组成。结晶器组成。2.2.原料液在真空蒸发装置原料液在真空蒸发装置 中进行真空蒸发冷却达中进行真空蒸发冷却达 到过饱合。到过饱合。3.3.过饱合溶液在悬浮结晶过饱合溶液在悬浮结晶 器内除去过饱合。器内除去过饱合。4.4.结晶器结晶机理与奥斯结晶器结晶机理与奥斯 陆结晶器相似。陆结晶器相似。多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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第第3030页页/共共3636页页本章小结本章小结一、基本概念一、基本概念(1)(1

36、)蒸发的定义蒸发的定义(2)(2)蒸发操作的目的蒸发操作的目的 获得浓缩的溶液直接作为化工产品或半产品获得浓缩的溶液直接作为化工产品或半产品 脱除溶剂，获得固体产物脱除溶剂，获得固体产物 脱除杂质、制取纯净的溶剂脱除杂质、制取纯净的溶剂(3)(3)蒸发的分类蒸发的分类单效蒸发单效蒸发：将二次蒸汽不再利用的蒸发过程：将二次蒸汽不再利用的蒸发过程多效蒸发多效蒸发：将二次蒸汽用于其它蒸发器的加热过程。：将二次蒸汽用于其它蒸发器的加热过程。多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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第第3131页页/共共3636页页二、蒸发器

37、的生产能力及热力学数据二、蒸发器的生产能力及热力学数据1.1.蒸发器的生产能力蒸发器的生产能力2.2.传热系数传热系数3.3.溶液沸点升高的计算溶液沸点升高的计算常压下常压下-查手册查手册非常压下非常压下 减压下稀盐溶液沸点升高减压下稀盐溶液沸点升高 图解法图解法 吉辛科法吉辛科法多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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第第3232页页/共共3636页页三、蒸发器的工作原理三、蒸发器的工作原理单效蒸发的流程和原理单效蒸发的流程和原理多效蒸发的流程和原理多效蒸发的流程和原理并流法并流法逆流法逆流法错流法错流法平流法平

38、流法降低蒸汽消耗量的方法降低蒸汽消耗量的方法多效蒸发多效蒸发冷凝水自蒸发冷凝水自蒸发蒸汽再压缩蒸汽再压缩多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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第第3333页页/共共3636页页四、蒸发设备四、蒸发设备中央循环管式蒸发器中央循环管式蒸发器外加热式蒸发器外加热式蒸发器强制循环蒸发强制循环蒸发液膜蒸发器液膜蒸发器多级闪急蒸发器多级闪急蒸发器升膜式蒸发器升膜式蒸发器降膜式蒸发器降膜式蒸发器旋转刮片式蒸发器旋转刮片式蒸发器几种常用的蒸发设备几种常用的蒸发设备多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备昆明理

39、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第第3434页页/共共3636页页五、结晶的设备五、结晶的设备1.1.结晶操作基本概念结晶操作基本概念1.1.结晶操作的定义：结晶操作的定义：从液相（或气相）析出结晶性固体物质的工从液相（或气相）析出结晶性固体物质的工 艺过程。艺过程。2.2.结晶操作的条件：结晶操作的条件：先使溶液达到过饱和，部分过剩的溶质才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。可呈固态结晶析出。3.3.结晶操作的方法结晶操作的方法：移除一部分溶剂的结晶移除一部分溶剂的结晶不移除溶剂的结晶不移除溶剂的结晶多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金

40、过程及设备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第第3535页页/共共3636页页2.2.结晶设备的分类结晶设备的分类：按结晶方法不同可分为按结晶方法不同可分为按控制方式不同可分为按控制方式不同可分为按操作方法同可分为按操作方法同可分为蒸发式结晶器蒸发式结晶器真空式结晶器真空式结晶器汽化式结晶器汽化式结晶器自然结晶器自然结晶器搅拌结晶器搅拌结晶器间歇式结晶器间歇式结晶器连续式结晶器连续式结晶器水冷却式结晶器水冷却式结晶器冷却盐水冷却式结晶器冷却盐水冷却式结晶器移除一部分溶剂结晶设备移除一部分溶剂结晶设备不移除溶剂结晶设备不移除溶剂结晶设备3.3.几种典型的结晶设备几种典型

41、的结晶设备自然结晶槽自然结晶槽蒸发式结晶器蒸发式结晶器真空式结晶器真空式结晶器机械搅拌冷却式结晶器机械搅拌冷却式结晶器奥斯陆结晶器奥斯陆结晶器真空蒸发悬浮结晶器真空蒸发悬浮结晶器多媒体教学课程：冶金过程及设备多媒体教学课程：冶金过程及设备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第第3636页页/共共3636页页多多效效蒸蒸发发的的原原理理是是什什么么？多多效效蒸蒸发发的的加加料料有有几几种种方方法法？简述每种方法的优缺点。？简述每种方法的优缺点。蒸发过程中为节约蒸汽所采取的方法和原理？蒸发过程中为节约蒸汽所采取的方法和原理？在冶金工业中常用的蒸发设备有哪些？在冶金工业中常用的蒸发设备有哪些？简述结晶操作的方法和原理？简述结晶操作的方法和原理？思考题