蒸发与结晶.ppt

关于蒸发与结晶
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蒸发是将溶液加热后，使其中部分溶剂汽化并被移除，从而提高溶液浓度即溶液被浓缩的过程。进行蒸发操作的设备称为蒸发器。
蒸发的目的主要有三方面：
1．利用蒸发操作取得浓溶液；
2．通过蒸，产生的高温火焰和烟气经燃烧室下部的喷嘴直接喷入被蒸发的溶液中。高温气体和溶液直接接触，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。
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三、蒸发器的附属设备
蒸发器的附属设备有汽液分离器及冷凝与不凝气体的排除装置。
（一）汽液分离器（捕沫器）
从蒸发器溢出的二次蒸汽带有液沫，需要加以分离和回收。在分离室上部或分离室外面装有阻止液滴随二次蒸汽跑出的装置，称为分离器或捕沫器。
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装于蒸发器顶盖下面的分离器，是使蒸汽的流动方向突变，从而分离了雾沫。（c）是用细金丝，塑料丝等编成网带，分离效果好，压强降较小，可以分离直径小于10μm的液滴。（d）是蒸汽在分离器中作圆周运动，因离心作用将气流中液滴分离出来。
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装于蒸发器外面的分离器，如图11-14所示，（a）是隔板式，（b）（c）（d）是旋风分离器，其分离效果较好。
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（二）冷凝与不凝气体的排除装置
在蒸发操作过程中，二次蒸汽若是有用物料，应采用间壁式冷凝器回收；二次蒸汽不被利用时，必须冷凝成水方可排除，同时排除不凝性气体。对于水蒸气的冷凝，可采用汽、水直接接触的混合式冷凝器。
图11-15为高位逆流混合式冷凝器，气压管3又称大气腿，大气腿的高度应大于10m，才能保证冷凝水通过大气腿自动流至接通大气的下水系统。
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四、蒸发器的选型
1．溶液的粘度
2．溶液的热稳定性
3．有晶体析出的溶液
4．易发泡的溶液
5．有腐蚀性的溶液
6．易结垢的溶液
7．溶液的处理量
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第二节 结晶
结晶是指溶质自动从过饱和溶液中析出形成新相的过程。
结晶是制备纯物质的有效方法。溶液中的溶质在一定条件下因分子有规律的排列而结合成晶体，晶体的化学成分均一，具有各种对称的晶状，其特征为离子和分子在空间晶格的结点上成有规则的排列。固体有结晶和无定形两种状态。
通常只有同类分子或离子才能排列成晶体，所以结晶过程有很好的选择性，通过结晶溶液中的大部分杂质会留在母液中，再通过过滤、洗涤等就可得到纯度高的晶体。
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一、结晶设备的结构及特点
按照生产作业方式，结晶器分成间歇和连续两大类；
按照形成过饱和溶液途径的不同，可将结晶设备分为冷却结晶器、蒸发结晶器、真空结晶器、盐析结晶器和其他结晶器五大类，其中前三类使用较广。
（一）冷却结晶器
冷却结晶设备是采用降温来使溶液进入过饱和（自然起晶或晶种起晶），并不断降温，以维持溶液一定的过饱和浓度进行育晶，常用于温度对溶解度影响比较大的物质结晶。结晶前先将溶液升温浓缩。
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1．槽式结晶器
通常用不锈钢板制作，外部有夹套通冷却水以对溶液进行冷却降温；连续操作的槽式结晶器，往往采用长槽并设有长螺距的螺旋搅拌器，以保持物料在结晶槽的停留时间。槽的上部要有活动的顶盖，以保持槽内物料的洁净。
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2．结晶罐
这是一类立式带有搅拌器的罐式结晶器，冷却采用夹层，也可用装于罐内的鼠笼冷却管。在结晶罐中冷却速度可以控制的比较缓慢。因为是间歇操作，结晶时间可以任意调节，因此可得到较大的结晶颗粒，特别适合于有结晶水的物料的晶析过程。
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3．粒析式冷却结晶器
这是一种能够严格控制晶体大小的结晶器，料液沿入口管进入器内，经循环管于冷却器室中达到过饱和（呈介稳态），此过饱和溶液经循环泵沿中央管路进入结晶器室的底部，由此向上流动，通过一层晶体悬浮体层，进行结晶。不同大小的晶体因沉降速度不同，大的颗粒在下，小的颗粒在上进行粒析。晶体长大的沉降速度大于循环液上升速度后而沉降到器底，连续或定期从出口管处排出。小的晶体与溶液一同循环，直到长大为止。极细的晶粒浮在液面上，用分离器使之分离，设有冷却水循环泵，在结晶器中可按晶体大小予以分类。
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（二）蒸发结晶器
蒸发结晶设备是采用蒸发溶剂，使浓缩溶液进入过饱和区起晶，并不断蒸发，以维持溶液在一定的过饱和度进行育晶。结晶过程与蒸发过程同时