蒸发结晶干燥设备

如图I－I：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
第9章 蒸发和结晶设备
第一节 蒸发设备 一.蒸发设备应满足的基本要求
①充足热源，以维持溶液的沸腾和补充 溶剂汽化所带走的热量。 ②保证溶剂蒸汽，即二次蒸汽的迅速排 除。 ③一定的热交换面积，以保证传热量
按流动的方向分为：ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
①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。
②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。
（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) 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(300～500mm)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;
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 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个结晶水。
升降膜蒸发器的优点:
(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.
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6～7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 ).
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-二次蒸汽出口
(1)分配器(把液体均匀分配到各加热管中, 形成液膜)
①齿形溢流口
②导流棒
③旋液导流器
螺纹导流管
切线进料旋流器
④分配筛板
(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l／4～1／5，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.
4.降膜式蒸发器
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.
③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
2 . 升膜形成原理及溶液在加热管中产生爬膜的必要条件
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)套管式升膜蒸发器
(3) 套筒式升膜蒸发器
升膜蒸发器的特点和操作注意事项:
(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；
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。
升降膜式蒸发器结构
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
(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
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，一般只有几 秒至几十秒;