【精品课件】蒸发与结晶设备

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2.4 蒸发与结晶ppt课件

气循环管
加热管内液面高度1/4~1/5管长与直径的比值100~500管径在25~80mm 不易过大
不适合：黏度大于0.05Pa.s易结垢、或有结晶析出的物料
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爬膜的形成过程：
形成爬膜的动力：产生的二次蒸汽的拖动力，需要克服液体的重力，所以二次蒸汽速度要高。升膜蒸发器正常操作的关键：形成爬膜。
浆叶直径为罐径的1/3~1/2 ，具有一定的倾角
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总体积3.5，圆筒直径1.27m，长2.8m,开口弦长0.634m
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35
真空煮晶锅 1.二次蒸汽排出口 2. 汽液分离器 3 清洗孔 4.视镜 5 吸液管 6.人孔 7.压力表孔 8.蒸汽进口管 9.锚式搅拌器 10.排料阀 1l.轴封填料箱 12搅拌轴
溶液中质点在晶核上排列是按一定的顺序排列的。
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晶体形成的速度：
dd t K' rcK1coH rcF
式中：晶体生长的速度m/（m2.s）
K’——溶液溶质的扩散系数 K1 ——溶液常数 T ——绝对温度K H ——黏度 Pa.s r ——境界膜厚度m co ——过饱和溶液的浓度mol/m3 表面排列速度的当量浓度mol/m3
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生
物
工
• 1.管式薄膜蒸发器
管内溶液被二次蒸汽拉成薄
业常
膜
用
• 2.刮板式薄膜蒸发器
刮板刮成薄膜
的薄膜蒸
• 3.离心式薄膜蒸发器
利用旋转的加热面
使进入的液体在离心力的作用下甩成薄膜。适合水分高，黏度小的
溶液浓缩。
发
器
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• 管式薄膜蒸发器 • 按液体在管内的流动状态可分为
1.升膜式管式薄膜蒸发器液膜和二次蒸汽自下向上并流上升 2.降膜式薄膜蒸发器上向下并流下降 3.升降膜式薄膜蒸发器加热管先升膜操作，再降膜操作

新版第七章蒸发与结晶设备ppt课件

❖ 其缺点是结构复杂，动力消耗大，每平方米传热面约需1.5～3kw。此外，受夹套传热面的限制，其处理量也很小。
为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能
4.离心薄膜式蒸发器 ❖ 图7-5
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2
液面
2
液面
1
（ a）
1
液面
1
（ b）
3
料
料
液
液
1
（ c）
（ d）
图 11-9 降膜蒸发器的液体分布器 1-加热管 2-导流管 3-旋液分配头
装置以保持蒸发室的真空度，从而消耗额外的能量。保持的真空度愈高，消耗的能量也愈大。同时，随着压力的减小，溶液沸点降低，其粘度亦随之增大，常使对流传热系数减小，从而也使总传热系数减小。此外，由于二次蒸汽的温度的降低使得冷凝的传热温度差相应降低。
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（3）升－降膜式蒸发器
３２
❖
将升膜和降膜式
蒸发器装在一个外壳中

《蒸发与结晶设备》PPT课件

➢起晶方法
• 自然起晶法
• 刺激起晶法
• 晶种起晶法
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结晶设备
➢结晶设备的类型和特点
结晶设备可分为浓缩结晶设备、冷却结晶设备和等电点结晶设备和真空结晶设备等。
➢设计结晶设备应注意的条件
应考虑溶液的性质、黏度、杂质的影响，结晶温度，结晶体的大小、形状及结晶长大速率特性等条件，以保证结晶良好，结晶速率快。
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三效顺流降膜蒸发器装置
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双效降膜式真空浓缩蒸发器流程图
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带热泵的四效蒸发器工艺流程图
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➢刮板式蒸发器
刮板式蒸发器是通过旋转的刮板使液料形成液膜的蒸发设备。
由转动轴、物料分配盘、刮板、轴承、蒸发室和夹套加热室等部分构成。
4. 连续结晶过程中同时具有各种大小粒子的晶体。
5. 及时清除影响结晶的杂质。
6. 设备内溶液的循环速度精选要课件恰ppt 当。
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蒸发与结晶设备复习思考题
1、什么是多效蒸发及热泵蒸发？ 2、蒸发设备必须满足的基本要求？ 3、简述升膜式蒸发器的成膜机理和设计要点。 4、设计一离心薄膜蒸发设备流程。 5、说明结晶设备设计要注意的条件。 6、简述连续结晶应满足的要求。
对溶液的周边分布作用而形成薄膜。
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•离心式薄膜蒸发设备流程
由物料平衡槽、进料螺杆泵、离心薄膜蒸发器、水力喷射泵、冷却水循环泵、浓缩液贮罐和出料螺杆泵。
1.平衡槽 2.进料螺杆泵 3.蒸发器 4.喷射泵
5.水池 6.水泵 7.浓精缩选液课件贮ppt罐 8.出料螺杆泵

第七章蒸发与结晶设备

LOGO
工作原理：
❖ 操作时转鼓高速旋转，经滤过后的料液从蒸发器顶部进入，由喷嘴分别喷入空心碟片下面，在离心力作用下，料液向外流动迅速分散形成极薄的液膜（厚度小于 0.1mm），在极短时间内迅速蒸发浓缩，浓缩液在离心力的作用下流至外缘，汇集到环形液槽，由吸液管从蒸发器上段抽出进入浓缩液槽。加热蒸汽由底部通过空心轴进入蒸发器锥形盘夹层中，冷凝水受离心力作用由小孔甩出，落在转鼓的最低位置流出。二次蒸汽由蒸汽排出口进入冷凝器移除。蒸发完毕后还可用热水或冷水通过洗涤水喷嘴冲洗蒸发器各部。
第一节蒸发设备
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（二）蒸发过程进行的必要条件 ①供应足够的热能，以维持溶液的沸腾温度和补
充因溶剂汽化所带走的热能； ②及时排除汽化出来的溶剂蒸汽； ③具有一定的热交换面积。为了区别加热蒸汽和汽化蒸汽，把作热源的
蒸汽叫做一次蒸汽，从溶液中汽化出来的蒸汽叫二次蒸汽。
第一节蒸发设备
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第一节蒸发设备
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❖ 优点：升膜式蒸发器具有传热效率高，物料受热时间短的特点。
为了能在加热管内有效地成膜，上升的蒸汽应具有一定的速度。例如，常压下操作时适宜的出口汽速一般为20～50m/s，减压下操作时汽速则应更高。因此，如果料液中蒸汽的水量不多，就难以达到上述要求的汽速。
❖ 不适用：较浓溶液的蒸发；对粘度很大，易结晶或易结垢的物料也不适用。
热管底部与新鲜料液一起再经加热管加热和汽化； ❖ 若为降膜式蒸发器，则须借助循环泵，将分离器引出的溶
液送往器顶重新进行分布和浓缩，用升降膜蒸发器对溶液进行循环浓缩，可不用循环泵。
第一节蒸发设备 ❖ 用于链霉素溶液浓缩的自然循环式升膜蒸发器
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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

第八章蒸发与结晶设备PPT优秀课件

蒸发结晶设备、真空结晶设备
冷却结晶设备：用降温方法使溶液进入过饱和蒸发结晶设备：蒸发溶剂使溶液进入过饱和
真空结晶设备：没有加热或冷却装置，料液在真空状态下自蒸发浓缩并同时降低温度
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5.选型 ❖ 溶液的性质（溶解度与温度关系） ❖ 结晶体的大小、形状及晶体长大速率 ❖ 经济性
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二、常用结晶设备 1.要求 ❖ 传热：无传热面、传热面要光滑 ❖ 混合：气流搅拌、机械搅拌（低转速，大尺寸，靠近传热面） ❖ 内壁：光滑、无棱角
T—离开结晶器的溶剂蒸汽温度，K
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• 冷却剂带走的热量：Q7 G0C0t
• 散失的热量：
Q8 KAT
式中: G0—冷却剂用量，Kg C0—冷却剂的平均比热，kJ/（kg·K） △t—冷却剂进出口的温度差，k
K—散热系数，kJ/（m2·h·K）
A—结晶器的表面积，m2
△T—结晶器外壁与周围空气的温度差，K
3.方式： ❖ 自然蒸发：溶液中的溶剂在低于其沸点下汽化，
蒸发仅在溶液表面进行，蒸发速率低
❖ 沸腾蒸发：溶液在沸点下蒸发，溶液任何部分
都发生汽化，蒸发速率高 ❖ 工业生产上的蒸发设备都是在沸腾状态下进行
1
4.要求：
❖ 充分的热源，维持溶液的沸腾和补充溶剂汽化所需要的热量
❖ 迅速排除二次蒸汽 ❖ 一定的传热面积，保证足够的传热量
x
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❖ 选定设备的形式，如采用球形底的煮晶锅，则：
V G x 2 G x V 1 V 21 1 2D 3 D 2H
一般H/D=2～3，取2.5时：D 3 24G 8.5 x
验算蒸发时器内二次蒸汽流速（1～3m/s），过大会造成雾沫夹带，需要修正
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第一节蒸发设备
二、单流长管膜式蒸发器 ❖ 单流式长管薄膜蒸发器具有一细长的竖立管束，
管束中的长管直径一般为20～50mm，高度一般为 2～12m，管长和管径之比约为100～150。作为加热用的蒸汽在壳程内流动，料液则在管程内流动。根据料液以及从其中蒸出的二次蒸汽流动方向的不同，长管式薄膜蒸发器可分为升膜式、降膜式及升-降膜式三种形式。
敞口设备直接将二次蒸汽排出，所用设备及工艺较简单。（2）加压蒸发加压蒸发是为了提高二次蒸汽的温度，以便利用二次蒸汽。较高的蒸发温度还能降低溶液的黏度，增加流动性，改善传热效果。（3）减压蒸发减压蒸发也称真空蒸发。它是在减压或真空条件下进行的蒸发过程，真空使溶液的沸点降低。
第一节蒸发设备
图7-2 降膜式蒸发器 1.蒸发器 2.分离器 3.液体分离器
4.料液 5.加热蒸汽 6.二次蒸汽 7.完成液
第一节蒸发设备降膜式蒸发器的顶部的液体分布器
图7-3（a）的导流管为一有螺旋形沟槽的圆柱体；图7-3（b）的导流棒下部是圆锥体，此圆锥体的底面向内凹，以免沿锥体斜面流下的液体再向中央聚集；图7-3（c）靠齿缝使液体沿加热管内壁成膜状流下；图7-3（d）为旋液式分布装置，用于强制循环降膜蒸发器中.
❖ 适用：易于发泡、黏度小的热敏性料液的蒸发。
第一节蒸发设备
（二）降膜式长管蒸发器
降膜式蒸发器的结构与升膜式蒸发器基本一致，区别在于料液是从蒸发器的顶部经液体分布装置均匀分布后进入加热管中，在重力作用下沿管壁成膜状下降。随着液膜的下降，部分料液被汽化，蒸出的二次蒸汽由于管顶有料液封住，所以只能随着液膜往管底排出，然后在分离器中分离。
工作原理： ❖ 料液经预热器加热至接近沸点的温度后加入器底，因器内
处于真空状态，因此很容易受热汽化，蒸汽在管内以很高的速度上升，并夹带着部分还未汽化的料液以液膜的形式沿着管内壁上升，液膜上升是靠高速蒸汽对流层的拖带而形成，又称为“爬膜”现象。料液边上升边被浓缩，被蒸汽带出的浓缩液在器顶的汽－液分离器中进行分离，二次蒸汽在分离器顶部被引出进入预热器的夹层中供预热蒸汽之用，多余的废气则在冷凝器中冷凝自出口排出，浓缩液在分离器底部被引入接受器收集。
第一节蒸发设备
（二）蒸发过程进行的必要条件 ①供应足够的热能，以维持溶液的沸腾温度和补
充因溶剂汽化所带走的热能； ②及时排除汽化出来的溶剂蒸汽； ③具有一定的热交换面积。为了区别加热蒸汽和汽化蒸汽，把作热源的
蒸汽叫做一次蒸汽，从溶液中汽化出来的蒸汽叫二次蒸汽。
第一节蒸发设备
（三）蒸发的分类 1．按蒸发器内的操作压力分（1）常压蒸发常压蒸发若不利用二次蒸汽，可用
分为间歇式、连续式。
第一节蒸发设备
4．按加热部分的结构分 ❖ 可分为膜式和非膜式，薄膜蒸发具有传热效果好，
蒸发速度快，无静压头产生使得沸点升高的现象等优点，成为目前蒸发设备的主流。 ❖ 进行蒸发操作的设备称为蒸发器。蒸发器的类型很多，结构形式各异，但都由加热室、蒸发室以及使二次蒸汽冷凝的冷凝器组成。由于制药工业中有很多产品是热敏性物质，因此，常采用薄膜蒸发器，因为受热时间短，所以能保证产品的质量。
第一节蒸发设备
一、概述蒸发的方式有自然蒸发与沸腾蒸发两种。
自然蒸发：溶液中的溶剂在低于其沸点下汽化，此种蒸发仅在溶液表面进行，故速率缓慢，效率很低。
沸腾蒸发：在沸点下的蒸发，溶液任何部分都发生汽化，效率高。（一）蒸发的目的 1．利用蒸发操作取得浓溶液，在制药工业中，经常需将药物浓缩到一定浓度，如中药丸剂的制取。 2．通过蒸发操作制取过饱和溶液而得到结晶产品。 3．将溶液蒸发并将蒸汽冷凝、冷却，以达到纯化溶剂的目的。
第七章蒸发与结晶设备
第七章蒸发和结晶设备
❖1.掌握蒸发、结晶设备选用原则 ❖2.掌握常用设备的操作方法及注意事项 ❖3.掌握蒸发与结晶设备的一般维护方法 ❖4.熟悉蒸发、结晶的概念，常用设备的类
型、结构及特点
第七章蒸发和结晶提高溶液中溶质的浓度或使溶液浓缩至饱和而析出溶质，也就是使挥发性的溶剂与不挥发的溶质进行分离的一种重要的单元操作。
❖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，结晶操作是获得纯净固体物质的重要方法之一。
第七章蒸发和结晶设备
❖ 蒸发与结晶都是药物生产中的基本操作，两者之间最大区别在于：蒸发是将部分溶剂从溶液中排出，使溶液浓度增加，溶液中的溶质没有发生相变；而结晶过程则是通过将过饱和溶液冷却、蒸发，或投入晶种使溶质结晶析出。结晶过程的操作与控制比蒸发过程要复杂得多。有的工厂将蒸发与结晶过程置于蒸发器中连续进行，这样虽然可以节约设备投资，但对结晶晶体质量、结晶提取率即产品提取率将造成负面影响。
第一节蒸发设备
❖ 优点：升膜式蒸发器具有传热效率高，物料受热时间短的特点。为了能在加热管内有效地成膜，上升的蒸汽应具有一定的速度。例如，常压下操作时适宜的出口汽速一般为20～50m/s，减压下操作时汽速则应更高。因此，如果料液中蒸汽的水量不多，就难以达到上述要求的汽速。
❖ 不适用：较浓溶液的蒸发；对粘度很大，易结晶或易结垢的物料也不适用。
第一节蒸发设备
❖ （一）升膜式蒸发器
升膜式蒸发器是指在
蒸发器中形成的液膜与蒸
发的二次蒸汽气流方向相
同，由下而上并流上升，
其结构由蒸发加热管、二
次蒸汽液沫导管、分离器
和循环管四部分组成。
图7-1 升膜式蒸发器 1-蒸发器；2-分离器；3-进料；
4-加热蒸汽；5-二次蒸汽； 6-冷凝器；7-完成液
第一节蒸发设备
2．按蒸汽利用情况分分为单效蒸发、二效蒸发和多效蒸发。要保
证蒸发的进行，二次蒸汽必须不断地从蒸发室中移除，若二次蒸汽移除后不再利用时，这样的蒸发称为单效蒸发；若二次蒸汽被引入另一蒸发器作为热源，在另一蒸发器中被利用，称为二效蒸发，依次类推，如蒸汽多次被利用串联操作，则称为多效蒸发。多效蒸发可提高初始加热蒸汽的利用率。 3．按操作流程分