蒸发结晶设备.ppt
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1、第四章 蒸发、结晶设备,1.二次蒸汽排出口 2.冷凝液排出管 3.进料管 4.搅拌器 5.排料管 6.填料轴封,二.常压蒸发设备,夹套加热式,内置加热器式,传热强度大,操作时间短,设备利用率高。对锅体的强度要求低,节约加工制造成本。由于不采用内部机械搅拌装置,不存在夹套加热式搅拌器转轴的密封问题。设备的操作及维护简单,清洗容易,节约电能,锅体设计简单化。,三、真空蒸发设备(热敏性产品)引言:1.溶液在真空状态下,低温度下、溶剂汽化,这称为真空蒸发浓缩.2.为了缩短受热时间,并达到所要求的蒸发浓缩量,通常采用膜蒸发。膜蒸发浓缩时间,一般为几秒到几十秒。能较好的保证了产品质量。3.管式薄膜蒸发器:
2、液膜是在管壁加热时形成的.,按流动的方向分为:升膜式蒸发器:形成的液膜与蒸发的汽流的方向相同,由下而上的并流上升。降膜式蒸发器 形成的液膜与蒸发的汽流的方向相同,由上而下并流向下。升降膜式蒸发器 将蒸发器的加热管分成两部分,溶液先以升膜式进行蒸发,再以降膜式进行蒸发,1.管式升膜蒸发器,避免了液体静压力导致沸点升高 要有足够的传热温差和传热强度,来维持爬膜状态。传热温差过大或蒸发强度过高,同时形成干壁现象;导致蒸发器非正常运行。,2.升膜形成原理及溶液在加热管中产生爬膜的必要条件,(2)套管式升膜蒸发器,(3)套筒式升膜蒸发器,(1)应维持在爬膜状态的温度差。并控制一定的蒸发浓缩倍数,一般为5
3、倍。保持真空度稳定;(2)对浓缩倍数要求高的工艺,如果物料非热敏性,可进行回流;(3)适用于发泡性强、黏度较小的热敏性物料较为适用。不适用于黏度较大,受热后易产生积垢或浓缩时有晶体析出的物料;(4)升膜式蒸发器正常操作的关键是让液体物料在管壁上形成连续不断的液膜;(5)液面一般为加热管高度的l415,液面面太高,设备效率低,出料达不到要求的浓度;(6)控制适当的进料量和进料温度.,升膜蒸发器的特点和操作注意事项:,4.降膜式蒸发器,1-料液分配器;2-加热列管;3-蒸汽挡板;4-分离器;5-冷凝水液位计 a-料液进口;b加热蒸汽进口;c-不凝性气体排除口;d-冷凝水出口;e-浓缩液出口;f-二
4、次蒸汽出口,传热系数大,蒸发速度快,物料与加热蒸汽之间的温度差可以降到很小物料可以浓缩到较高的浓度,应用日趋广泛.,(1)分配器(把液体均匀分配到各加热管中,形成液膜)齿形溢流口导流棒,旋液导流器螺纹导流管切线进料旋流器分配筛板 是利用液体的自流作用进行分配,它在管板上方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,当筛饭上保持一定液层时,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,成薄膜状沿管壁下流。,1-升膜管,2-降膜管,3-冷凝水出口;4-料液进口;5加热蒸汽进口;6-二次蒸汽出口;7-浓缩液出口,升降膜式蒸发器结构,升降膜蒸发器的优点:(
5、1)初期浓度低,可以爬膜,后期浓度高,通过降膜仍能形成膜。(2)经升膜蒸发后的汽液混合物,进入降膜蒸发,有利于降膜的液体均匀分布,同时也加速物料的湍流和搅动,以进一步提高降膜蒸发的传热系数;(3)用升膜来控制降膜的进料分配,有利于操作控制;(4)将两个浓缩过程串联,可以提高产品的浓缩比,降低设备高度.,刮板式真空蒸发器1.马达 2.进料管 3.加热蒸汽进管 4.排料管5.冷凝水排出口6.刮板7.分配盘 8.除沫器 9.二次蒸汽排出管,刮板式蒸发器特点:,(1)传热系数较高;(2)此设备适用于浓缩高黏度度物料或含有悬浮颗粒的料液,而不致出现结焦、结垢等现象;(3)液料在加热区停留时间很短,一般只
6、有几秒至几十秒;(4)结构比较简单,具有转动装置,且要求真空,故设备加工精度要求较高。,刮板式蒸发器设计注意点(1)圆筒的直径(300500mm)不宜过大,虽然加大可相应地加大传热面积,但同时加大了转动轴传递的力矩,大大增加了功率消耗;(2)为了节省动力消耗,一股刮板蒸发器都造成长筒形。但直径过小,既减少了加热面积,同时又使蒸发空间不足,造成蒸汽流速过大,雾沫夹带增加,特别是对泡沫较多的物料影响更大;(3)蒸发器加热室的圆室的园筒内表面必须经过精加工(4)蒸发器上装有良好机械轴封,一般为不透性石墨与不锈钢的端面轴封安装后进行真空试漏检查,。(5)轴有足够的机械强度,有时可采用空心轴。,四、离心
7、式薄膜蒸发器,1-蒸发器 2-离心转鼓 3-O形密封垫圈4-加热蒸发通道5-套环 6-下碟片 7-上碟片 8-压紧环 9-进料管及喷嘴 10-视镜 11-浓缩液吸出管 12-套环的垂直通道 13-二次蒸汽排出管 14-冷凝水排出管 15-空心转轴,四.蒸发过程的节能,1.常用多效蒸发、从理论上来说,蒸发可以做成很多效,但实际效数不能增加太多,最多达67效;2.增加传热系数,降低传热温度差和减少蒸发过程物料的沸点上升。沸点因为浓度高升高不可避免,黏度变高和液柱变高,前者可通过结构的改良来改善,后者可通过降低薄膜厚度来改善).,第二节结晶设备,一、结晶原理和起晶方法(一)结晶原理 1.晶体的特点
8、物质自溶液中成晶体状态析出,或从熔融状态受冷时成晶体状态凝结的过程称为结晶。,2溶解与结晶(1)溶解:吸热(2)结晶:放热(3)饱和溶液和溶解度 溶解与结晶动态平衡,这时的溶液称为饱和溶液,物质溶解的量称为溶解度;(4)工业生产中的结晶 就是破坏溶解与结晶的动态平衡,使平衡偏向结晶方向常用方法:冷却,蒸发浓缩,3.过饱和溶液(1)通过实验,给出的各种物质溶解度与温度关系的曲线称为溶解度曲线。(2)溶解度曲线一般都是连续的,但有些物质由于在不同温度下形成不同的化合物(水合物),因此曲线出现折点。如柠檬酸其折点温度为36.6,在超过36.6时结晶的拧檬酸不带结晶水,而在36 6以下结晶的拧檬酸带一
9、个结晶水。,如图II:柠檬酸的饱和溶液曲线(1)曲线下方为不饱和溶液区间,曲线上的点为饱和点。(2)在曲线上方的区间里,溶液浓度超过了它们的饱和浓度。(有晶体存在的溶液此区间是不会出现的,或只是暂时的,它应结晶析出,回到饱和浓度的位置)(没有晶体存在的溶液,实验证明过饱和溶液是存在的)。所以上面的为过饱和曲线,(3)介于过饱和曲线与饱和曲线之间,这个区域称为介稳定区。(4)过饱和溶液曲线以上浓度的溶液很快自然起晶析出,故这区域为不稳定区。(5)介稳区划分为两个部分的:接近过饱和曲线部分区域称为刺激起晶区;接近饱和曲线部分称为育晶区。(1)饱和曲线是通过溶解直到饱和的方法测定 而过饱和曲线是通过
10、测定自然起晶所对应浓度,而确定的,(1)晶体的形成与长大是比较复杂的过程,受溶质质点(或它们的水合物质点)在溶液中的碰撞、吸引、扩散排列等因素的影响。(2)随着溶质浓度增加溶质间引力增大。饱和状态时,溶质质点间的吸引力与溶剂对溶质的吸引力平衡。(3)在过饱和溶液中,溶质质点间的引力大于溶剂对溶质的吸引力,不稳定高能质点互相碰撞,即会放出能量而聚合结晶;,4.晶核的形成与晶体的长大,过饱和溶液能稳定存在的原因:过饱和度较小时,不稳定的高能质点不多,且是均匀分布于溶液中,聚合受到大量稳定的低能溶质质点的障碍。当溶液的过饱和度超出过饱和曲线时,也就是溶液中不稳定的高能质点很多,多到足以不受稳定的低能
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