蒸发与结晶设备 (3)

1、关于蒸发与结晶设备 (3)第一页，共66页幻灯片n蒸发的定义蒸发的定义 将溶液加热至沸腾，使溶剂汽将溶液加热至沸腾，使溶剂汽化并不断除去，溶质浓度增加。化并不断除去，溶质浓度增加。n结晶的定义结晶的定义 物质自溶液中形成晶体析出的物质自溶液中形成晶体析出的过程过程第二页，共66页幻灯片n充足的热源充足的热源n溶剂蒸汽能迅速排除溶剂蒸汽能迅速排除n一定的换热面积一定的换热面积一、蒸发器的基本条件一、蒸发器的基本条件第三页，共66页幻灯片 二、蒸发方式分类1 1、按使用压力分类、按使用压力分类 加压、加压、常压、真空常压、真空2 2、按蒸汽利用分类、按蒸汽利用分类 单效、单效、多效、热泵多效、热泵

2、3 3、按设备型式分类、按设备型式分类 中央中央循环管式、夹套式、盘管式、刮循环管式、夹套式、盘管式、刮板式板式4 4、按物料启动情况分类、按物料启动情况分类 自然自然循环、强制循环、薄膜式循环、强制循环、薄膜式第四页，共66页幻灯片 第一节第一节 常压与真空蒸发设备常压与真空蒸发设备第五页，共66页幻灯片蒸发设备 常压蒸发设备常压蒸发设备 真空蒸发设备真空蒸发设备 第六页，共66页幻灯片 真空蒸发设备 真空蒸发定义真空蒸发定义 溶液在真空状态，较低温度溶液在真空状态，较低温度下沸腾、溶剂汽化的过程。下沸腾、溶剂汽化的过程。第七页，共66页幻灯片热敏性物料特性及对蒸发的要求 n热敏性物料热敏性

3、物料 n对热过程敏感，受热后会引起产物发生化学对热过程敏感，受热后会引起产物发生化学变化或物理变化而影响产品质量的物料。变化或物理变化而影响产品质量的物料。 第八页，共66页幻灯片薄膜式蒸发器 （一）分类（一）分类n管式薄膜蒸发管式薄膜蒸发 器器: :升膜式、降膜升膜式、降膜式、升降膜式式、升降膜式 n刮板式薄膜蒸发器刮板式薄膜蒸发器 离心薄膜蒸发离心薄膜蒸发第九页，共66页幻灯片1. 升膜式蒸发器n结构结构: :加热室由许多垂直加热室由许多垂直长管组成长管组成 加热室由许多垂直长管加热室由许多垂直长管组成，组成， 加热管直径为加热管直径为25-50mm25-50mm， 管长和管径之比约为管长

4、和管径之比约为100-150100-150。 上部有汽液分离室。上部有汽液分离室。n设备动画设备动画55蒸发器蒸发器5-045-04升膜式蒸发器升膜式蒸发器.swf.swf第十页，共66页幻灯片n特点特点: :形成的液膜与蒸发的气流的方向形成的液膜与蒸发的气流的方向相同，由下而上的并流上升相同，由下而上的并流上升 n升膜式蒸发时膜的形成升膜式蒸发时膜的形成第十一页，共66页幻灯片升膜式蒸发时膜的形成C、液相因混有蒸汽气泡，使液、液相因混有蒸汽气泡，使液体静压头下降，液体继续受热，体静压头下降，液体继续受热，温度不断升。气泡增大，气体上温度不断升。气泡增大，气体上升的速度则加快。升的速度则加快。

5、A、B溶液沸腾自然对流运动加热阶溶液沸腾自然对流运动加热阶段段:温度升得越高对流越激烈，溶温度升得越高对流越激烈，溶液便开始沸腾时，产生蒸汽气泡分液便开始沸腾时，产生蒸汽气泡分散于连续的液相中。由于蒸汽气泡散于连续的液相中。由于蒸汽气泡的密度小，故气泡通过液体而上升的密度小，故气泡通过液体而上升。第十二页，共66页幻灯片E、液体下降较多时，大个柱状、液体下降较多时，大个柱状汽泡则被液层截断。汽泡则被液层截断。D、当气泡继续增大形成柱状，、当气泡继续增大形成柱状，占据管子中部的大部分空间时，占据管子中部的大部分空间时，气体以很大的速度上升，而液体气体以很大的速度上升，而液体受重力作用沿气泡边缘下

6、滑受重力作用沿气泡边缘下滑.第十三页，共66页幻灯片f.温度继续上升，蒸发速度继续增加，气泡的上升速度激增，蒸汽的密度增大，由于重力作用，滑流下来的液体很快受热蒸发，未蒸发的浓缩液体也被高速气流拖带上升，气泡断层不能形成，蒸气占据了整个管子中部空间，液体只能分布于管壁，开始形成液膜，这时称为“环形流”。 g.g.变成带有液体雾沫的喷雾环形流液变成带有液体雾沫的喷雾环形流液体的上升是靠高速蒸汽气流对液层体的上升是靠高速蒸汽气流对液层的拖带而形成，称之为的拖带而形成，称之为“爬膜爬膜”现现象。这时液膜沿管壁上升不断受热象。这时液膜沿管壁上升不断受热蒸发，浓度不断增大，最后与蒸汽蒸发，浓度不断增大，

7、最后与蒸汽一齐离开，管子越高则上升蒸发时一齐离开，管子越高则上升蒸发时间越长，溶液浓缩越大。间越长，溶液浓缩越大。gA操作控制在和之间操作控制在和之间第十四页，共66页幻灯片 g.g.变成带有液体雾沫的喷雾环变成带有液体雾沫的喷雾环形流液体的上升是靠高速蒸汽形流液体的上升是靠高速蒸汽气流对液层的拖带而形成，称气流对液层的拖带而形成，称之为之为“爬膜爬膜”现象。这时液膜现象。这时液膜沿管壁上升不断受热蒸发，浓沿管壁上升不断受热蒸发，浓度不断增大，最后与蒸汽一齐度不断增大，最后与蒸汽一齐离开，管子越高则上升蒸发时离开，管子越高则上升蒸发时间越长，溶液浓缩越大。间越长，溶液浓缩越大。第十五页，共66

8、页幻灯片 如果汽速进一步增加，如果汽速进一步增加，雾沫夹带进一步严重，雾沫夹带进一步严重，使液膜上升的速度赶使液膜上升的速度赶不上溶液蒸发速度，不上溶液蒸发速度，则加热管上的液膜将则加热管上的液膜将会出现局部被干燥、会出现局部被干燥、结疤、结垢、结焦等结疤、结垢、结焦等现象。可见管膜式蒸现象。可见管膜式蒸发的操作状况最好是发的操作状况最好是形成爬膜到出现喷雾形成爬膜到出现喷雾流之间流之间。 第十六页，共66页幻灯片 升膜式蒸发器的结构升膜式蒸发器的结构: : 这种蒸发器浓缩这种蒸发器浓缩物料的时间很短，对物料的时间很短，对热敏性物料质量很少热敏性物料质量很少影响，影响， 但不适用于粘度但不适用

9、于粘度较大的和受热后易产较大的和受热后易产生积垢的，或浓缩后生积垢的，或浓缩后有结晶析出的物料。有结晶析出的物料。 管径一般在管径一般在25252828毫米之间，管长与毫米之间，管长与管径之比一般为管径之比一般为 100100150150 。第十七页，共66页幻灯片第十八页，共66页幻灯片(4)升膜式蒸发器的传热系数 升膜式蒸发的传热系数是不稳定的，它升膜式蒸发的传热系数是不稳定的，它是随操作状况而变化。一条加热管中出现成是随操作状况而变化。一条加热管中出现成膜过程有几个阶段，各阶段的传热系数各不膜过程有几个阶段，各阶段的传热系数各不相同。管子下部浸没溶液的一段为加热段，相同。管子下部浸没溶液

10、的一段为加热段，内部液体只靠自然对流循环，故它的传热系内部液体只靠自然对流循环，故它的传热系数很低，加热段的长度随进料温度和温度差数很低，加热段的长度随进料温度和温度差不同而变化。物料受热后，沸腾传热系数也不同而变化。物料受热后，沸腾传热系数也得到很大的提高，但传热系数是随管子高度得到很大的提高，但传热系数是随管子高度而变化的。而变化的。 第十九页，共66页幻灯片n优点：浓缩物料时间短，对热敏优点：浓缩物料时间短，对热敏性物料影响小性物料影响小。n缺点：不适宜粘度大和受热后易积缺点：不适宜粘度大和受热后易积垢及浓缩后产生结晶的物料。垢及浓缩后产生结晶的物料。（5 5）优缺点）优缺点第二十页，共

11、66页幻灯片2、降膜式蒸发器n特点：形成的液膜与蒸发的汽流方向相同，特点：形成的液膜与蒸发的汽流方向相同，物料自上面进下面出。物料自上面进下面出。n结构：结构： 与升膜式不同的关键部件是分配器与升膜式不同的关键部件是分配器第二十一页，共66页幻灯片(3)(3)分配器类型分配器类型 筛板型、锯齿型、导流棒型、旋液导流筛板型、锯齿型、导流棒型、旋液导流型型第二十二页，共66页幻灯片齿形溢流口齿形溢流口 在加热管的上方管口周边切在加热管的上方管口周边切成锯齿形，以增加液体的溢流周成锯齿形，以增加液体的溢流周边。当液面稍高于管口时，则可边。当液面稍高于管口时，则可以沿周边均匀地溢流而下，由于以沿周边均

12、匀地溢流而下，由于加热管管口高度一致，溢流周边加热管管口高度一致，溢流周边比较大，致使各管子间或管子的比较大，致使各管子间或管子的各向溢流量比较均匀。当液位稍各向溢流量比较均匀。当液位稍有差别时，不致引起很大的溢流有差别时，不致引起很大的溢流差别，但当液位差别比较大，液差别，但当液位差别比较大，液位高度有变化时，深液分布还是位高度有变化时，深液分布还是不够均匀不够均匀 第二十三页，共66页幻灯片导流棒导流棒 在每根加热管的上端管管口在每根加热管的上端管管口插入一根呈八字形的导流棒。插入一根呈八字形的导流棒。棒底的宽边与管壁成一定的棒底的宽边与管壁成一定的均匀间距，液体在均匀环形均匀间距，液体在

13、均匀环形间距中流入加热管内周边，间距中流入加热管内周边，形成薄膜。这样液体流过的形成薄膜。这样液体流过的通道不变，液体的流量只受通道不变，液体的流量只受管板上液面高度变化所影响，管板上液面高度变化所影响，这样分布比较均匀，但遇有这样分布比较均匀，但遇有物料带颗粒时，则会造成堵物料带颗粒时，则会造成堵塞的影响塞的影响。 第二十四页，共66页幻灯片3、旋液导流器、旋液导流器 液体沿管壁液体沿管壁周边旋转向周边旋转向下，这样可下，这样可以减少管内以减少管内各向物料的各向物料的不均匀性，不均匀性，同时又可以同时又可以增加液体流增加液体流动速度，减动速度，减速薄加热表速薄加热表面的边界层，面的边界层，降

14、低热阻，降低热阻，提高传热系提高传热系数。使液体数。使液体旋转进入加旋转进入加热管的方法热管的方法如下：如下： （1）螺纹导流）螺纹导流管管 在加热管口在加热管口插入刻有螺旋插入刻有螺旋形沟槽的导流形沟槽的导流管，当液体沿管，当液体沿着沟槽下流时着沟槽下流时，则使液体形，则使液体形成一个旋转的成一个旋转的运动方向。运动方向。第二十五页，共66页幻灯片2）切线进料旋流器）切线进料旋流器 旋旋流器插放在加热管流器插放在加热管口上方，液体以切口上方，液体以切线方向进入而形成线方向进入而形成旋流，但是设计时旋流，但是设计时要注意各切线进口要注意各切线进口的均匀分布，否则的均匀分布，否则会互相影响而会互

15、相影响而造成造成进料不均匀进料不均匀 第二十六页，共66页幻灯片 它是利用液体的自流作用进行分配的。在它是利用液体的自流作用进行分配的。在管板上方一定距离水平安装一块筛孔板，筛孔管板上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，当筛板上面保持一定对准加热管之间的管板，当筛板上面保持一定液层时，液体从筛孔淋洒到管板上，液体离各液层时，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加热管口距离相等，就沿管板均匀流散到各管子的边沿，成薄膜状沿管壁下流。为了保证液子的边沿，成薄膜状沿管壁下流。为了保证液流的分布均匀，可采用二层或三层筛板，多次流的分布均匀，可采用二

16、层或三层筛板，多次分配，这种分配设备虽然很简单，但只是作稀分配，这种分配设备虽然很简单，但只是作稀薄液体的分配，对粘稠物料难以分配均匀。薄液体的分配，对粘稠物料难以分配均匀。分配筛板分配筛板第二十七页，共66页幻灯片 3.升膜、降膜式蒸发器的比较n升膜式蒸发器：成膜方便，不存在液体分配升膜式蒸发器：成膜方便，不存在液体分配不匀的问题，但是不适合粘度大的液体浓缩不匀的问题，但是不适合粘度大的液体浓缩n降膜式蒸发器：成膜均匀度不如升膜式，适降膜式蒸发器：成膜均匀度不如升膜式，适合粘度较高的物料浓缩。合粘度较高的物料浓缩。 第二十八页，共66页幻灯片 4.升降膜蒸发器n易达到升膜。易达到升膜。n有利

17、于液膜体有利于液膜体 均匀分布。均匀分布。n有利于操作。有利于操作。n两个浓缩过程串联，可两个浓缩过程串联，可提高产品的浓缩比，减提高产品的浓缩比，减低设备高度。低设备高度。 第二十九页，共66页幻灯片第三十页，共66页幻灯片5、刮板式蒸发器、刮板式蒸发器n定义定义 是通过旋转的刮板使液料形成液是通过旋转的刮板使液料形成液膜的蒸发设备。膜的蒸发设备。第三十一页，共66页幻灯片n结构：刮板、蒸发室、转动轴、结构：刮板、蒸发室、转动轴、轴承、轴封、夹套加热室、物轴承、轴封、夹套加热室、物料分配盘料分配盘n关键部件：刮板和内圆筒关键部件：刮板和内圆筒n操作液料从进料管以稳定的操作液料从进料管以稳定的

18、流量进入随轴旋转的分配盘流量进入随轴旋转的分配盘中，在离心力的作用下，通中，在离心力的作用下，通过盘壁小孔被抛向器壁，受过盘壁小孔被抛向器壁，受重力作用沿器壁下流，同时重力作用沿器壁下流，同时被旋转的刮板刮成薄膜，薄被旋转的刮板刮成薄膜，薄膜溶液在加热区受热，蒸发膜溶液在加热区受热，蒸发浓缩，同时受重力作用下流。浓缩，同时受重力作用下流。 (a)固定刮板式 （b)转子式 1-夹套 2-刮板图11-11 刮板式蒸发器加热蒸汽加热蒸汽蒸汽完成液(a)料液二次蒸汽冷凝水完成液(b)1冷凝水冷凝水2料液二次蒸汽料液第三十二页，共66页幻灯片 操作过程n物料进入蒸发器通过分配盘在离心力的物料进入蒸发器通

19、过分配盘在离心力的作用下，被甩向器壁，沿壁下降，同时作用下，被甩向器壁，沿壁下降，同时被旋转的刮板刮成薄膜，边浓缩边下流，被旋转的刮板刮成薄膜，边浓缩边下流，在此过程中被不同的刮板翻动下推，并在此过程中被不同的刮板翻动下推，并不断地形成新薄膜，直到料液离开蒸发不断地形成新薄膜，直到料液离开蒸发器。二次蒸汽由蒸发器上面排出。器。二次蒸汽由蒸发器上面排出。第三十三页，共66页幻灯片n刮板式蒸发器特点刮板式蒸发器特点 n这种蒸发器传热系数较高。这种蒸发器传热系数较高。n结构简单。设备加工精度高。结构简单。设备加工精度高。n圆筒的直径一般不大。一般选择在圆筒的直径一般不大。一般选择在300300500

20、500毫米为宜。毫米为宜。n蒸发器加热室的圆筒内表面必须经过精蒸发器加热室的圆筒内表面必须经过精加工。加工。n轴要有足够的机械强度。轴要有足够的机械强度。n蒸发器在离心力场的作用下具有很高传蒸发器在离心力场的作用下具有很高传热系数热系数。第三十四页，共66页幻灯片 优 点 利用旋转的离心盘所产生的离心力利用旋转的离心盘所产生的离心力对溶液的周边分布作用而形成薄膜。对溶液的周边分布作用而形成薄膜。传热效率很高，蒸发强度很大，由于传热效率很高，蒸发强度很大，由于离心力的作用，雾沫夹带现象很少，离心力的作用，雾沫夹带现象很少，物料加热时间很短，特别适合热敏性物料加热时间很短，特别适合热敏性物料的蒸发

21、。物料的蒸发。第三十五页，共66页幻灯片主要部件主要部件离心盘离心盘:为梯形碟片，上、下为梯形碟片，上、下片之间形成夹套结构。夹套间片之间形成夹套结构。夹套间有一定间隙，形成加热蒸发室有一定间隙，形成加热蒸发室6.离心式薄膜蒸发器操作操作物料从进料管物料从进料管2进入，由各个喷嘴进入，由各个喷嘴5分别分别向各碟片组下表面即碟片向各碟片组下表面即碟片7的外表面喷出的外表面喷出，均匀分布于碟片锥顶的表面液体受离心，均匀分布于碟片锥顶的表面液体受离心力作用向周边运动扩散成液膜，受热蒸发力作用向周边运动扩散成液膜，受热蒸发浓缩，浓缩液到碟片周边就沿套环的垂直浓缩，浓缩液到碟片周边就沿套环的垂直通道通道

22、15升到环形液槽升到环形液槽4，由吸料管，由吸料管17抽出抽出到浓缩液贮罐。从碟片表面蒸发出的到浓缩液贮罐。从碟片表面蒸发出的二次蒸汽通过碟片中部大孔上升汇集二次蒸汽通过碟片中部大孔上升汇集进入冷凝器。加热蒸汽由旋转的轴进入冷凝器。加热蒸汽由旋转的轴14通入，并由小通道进入碟片组间隙加热通入，并由小通道进入碟片组间隙加热室，冷凝水受离心作用迅速离开冷凝表室，冷凝水受离心作用迅速离开冷凝表面，从小通道面，从小通道 出落到转鼓的取低位置，出落到转鼓的取低位置，从固定的中心管从固定的中心管13排出。排出。第三十六页，共66页幻灯片原理原理: :利用旋转的离心盘所产生的离心利用旋转的离心盘所产生的离心

23、力对溶液的周边分布作用而形成薄膜。力对溶液的周边分布作用而形成薄膜。特点特点: :传热效率很高，蒸发强度很大，传热效率很高，蒸发强度很大，由于离心力的作用，雾沫夹带现象很由于离心力的作用，雾沫夹带现象很少，物料加热时间很短，特别适合热少，物料加热时间很短，特别适合热敏性物料的蒸发。敏性物料的蒸发。 第三十七页，共66页幻灯片（四）（四）蒸发器的附属设备蒸发器的附属设备 1 1、汽液分离器（捕沫器）、汽液分离器（捕沫器）使蒸汽的流动方向突变，从而分离了雾沫（1 1）装于蒸发器顶盖下面的分离器）装于蒸发器顶盖下面的分离器 (a)折流板式（b）球形捕沫器（c）丝网捕沫器（d）离心式分离器图11-13

24、 汽液分离器（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10m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第三十八页，共66页幻灯片（2 2）装于蒸发器外面的分离器）装于蒸发器外面的分离器 (a)(c)(b)(d)图11-14 汽液分离器（a）是隔板式，（b）（c）（d）是旋风分离器，其分离效果较好。第三十九页，共66页幻灯片（二）冷凝与不凝气体的排除装置（二）冷凝与不凝气体的排除装置n在蒸发操作过程中，二在蒸发操作过程中，二次蒸汽若是有用物料，次蒸汽若是有用物料，应采用间接式冷凝器回应采用间接式冷凝器回收；二次蒸汽不被利用收；二次蒸汽不

25、被利用时，必须冷凝成水方可时，必须冷凝成水方可排除，同时排除不凝性排除，同时排除不凝性气体。对于水蒸气的冷气体。对于水蒸气的冷凝，可采用汽、水直接凝，可采用汽、水直接接触的混合式冷凝器。接触的混合式冷凝器。第四十页，共66页幻灯片四、蒸发器的选型选型时应考滤以下因素。选型时应考滤以下因素。1溶液的粘度溶液的粘度蒸发过程中溶液粘度变化的范围，是选型首要考虑的因素蒸发过程中溶液粘度变化的范围，是选型首要考虑的因素2溶液的热稳定性溶液的热稳定性长时间受热易分解、易聚合以及易结垢的溶液蒸发时，应采用滞料量少、长时间受热易分解、易聚合以及易结垢的溶液蒸发时，应采用滞料量少、停留时间短的蒸发器。停留时间短

26、的蒸发器。3有晶体析出的溶液有晶体析出的溶液对蒸发时有晶体析出的溶液应采用外加热式蒸发器或强制循环蒸对蒸发时有晶体析出的溶液应采用外加热式蒸发器或强制循环蒸发器。发器。4易发泡的溶液易发泡的溶液易发泡的溶液在蒸发时会生成大量层层重叠不易破碎的泡沫，充满易发泡的溶液在蒸发时会生成大量层层重叠不易破碎的泡沫，充满了整个分离室后即随二次蒸汽排出，不但损失物料，而且污染冷凝了整个分离室后即随二次蒸汽排出，不但损失物料，而且污染冷凝器。蒸发这种溶液宜采用外加热式蒸发器、强制循环蒸发器或升膜器。蒸发这种溶液宜采用外加热式蒸发器、强制循环蒸发器或升膜式蒸发器。若将中央循环管蒸发器和悬筐蒸发器设计大一些，也可

27、式蒸发器。若将中央循环管蒸发器和悬筐蒸发器设计大一些，也可用于这种溶液的蒸发。用于这种溶液的蒸发。第四十一页，共66页幻灯片5有腐蚀性的溶液有腐蚀性的溶液蒸发腐蚀性溶液时，加热管应采用特殊材质制成，或内壁衬以耐腐蚀蒸发腐蚀性溶液时，加热管应采用特殊材质制成，或内壁衬以耐腐蚀材料。若溶液不怕污染，也可采用直接接触式蒸发器。材料。若溶液不怕污染，也可采用直接接触式蒸发器。6易结垢的溶液易结垢的溶液无论蒸发何种溶液，蒸发器长久使用后，传热面上总会有污无论蒸发何种溶液，蒸发器长久使用后，传热面上总会有污垢生成。垢层的导热系数小，因此对易结垢的溶液，应考垢生成。垢层的导热系数小，因此对易结垢的溶液，应考

28、虑选择便于清洗和溶液循环速度大的蒸发器。虑选择便于清洗和溶液循环速度大的蒸发器。7溶液的处理量溶液的处理量溶液的处理量也是选型应考虑的因素。要求传热面积大于溶液的处理量也是选型应考虑的因素。要求传热面积大于10m2时，时，不宜选用刮板搅拌薄膜蒸发器，要求传热面在不宜选用刮板搅拌薄膜蒸发器，要求传热面在20 m2以上时，宜以上时，宜采用多效蒸发操作。采用多效蒸发操作。第四十二页，共66页幻灯片 1 1、蒸发系统的节能技术、蒸发系统的节能技术（1 1）多效蒸发）多效蒸发（2 2）二次蒸汽再压缩（热泵蒸发）二次蒸汽再压缩（热泵蒸发） 热泵的形式：热泵的形式：机械式热泵：消耗电能将低压蒸汽压缩为较高压

29、力蒸汽。机械式热泵：消耗电能将低压蒸汽压缩为较高压力蒸汽。蒸汽喷射泵：利用高压蒸汽压缩低压蒸汽，得到较高压力的混蒸汽喷射泵：利用高压蒸汽压缩低压蒸汽，得到较高压力的混合蒸汽合蒸汽（3 3）额外蒸汽）额外蒸汽 （4 4）冷凝水显热的利用）冷凝水显热的利用 2 2、蒸发技术的应用、蒸发技术的应用五、蒸发的应用与节能第四十三页，共66页幻灯片 第二节第二节 结晶设备结晶设备第四十四页，共66页幻灯片一、结晶理论结晶的基本概念结晶的基本概念结晶原理结晶原理 利用溶质之间溶解度的差异来利用溶质之间溶解度的差异来进行分离纯化进行分离纯化 第四十五页，共66页幻灯片过饱和溶液的临界晶体半径过饱和溶液的临界晶

30、体半径 过饱和溶液呈相平衡时的微小晶体半径过饱和溶液呈相平衡时的微小晶体半径Rn RRn 的晶体的晶体CCn，自动溶解，自动溶解 R Rn 的晶体的晶体CCn，自动生长，自动生长第四十六页，共66页幻灯片结晶曲线n饱和曲线饱和曲线 溶质在特定溶剂中溶解度与温度溶质在特定溶剂中溶解度与温度的关系曲线的关系曲线 n过饱和曲线过饱和曲线 溶液过饱度与结晶的关系曲线溶液过饱度与结晶的关系曲线第四十七页，共66页幻灯片 饱和曲线与过饱和曲线图 浓度浓度 蒸发蒸发 过饱和曲线过饱和曲线 不稳区不稳区 饱和曲线饱和曲线 冷却冷却 介稳区介稳区 E 稳定区稳定区 温度温度 在稳定区在稳定区：溶解速度：溶解速度

31、 结结晶速度。不会发生结晶；晶速度。不会发生结晶；在介稳区在介稳区：溶解速度：溶解速度 =结结晶速度。结晶不能自动进晶速度。结晶不能自动进行，但如果在介稳溶液中行，但如果在介稳溶液中加入晶种，能诱导结晶产加入晶种，能诱导结晶产生，晶体能生长。生，晶体能生长。在不稳区：在不稳区：溶解速度溶解速度 结晶速度。结晶能自动进结晶速度。结晶能自动进行，是自发形成晶核区域行，是自发形成晶核区域。第四十八页，共66页幻灯片晶核形成与长大晶核形成与长大晶核形成晶核形成 溶液中各质点间的吸引力溶液中各质点间的吸引力溶质与溶质溶质与溶质 溶质与溶剂溶质与溶剂 溶剂与溶剂溶剂与溶剂 晶线晶线晶面晶面晶核晶核第四十九

32、页，共66页幻灯片 晶核长大速度晶核长大速度扩散传质过程：待结晶的溶质只能借扩散穿过境界膜，扩散传质过程：待结晶的溶质只能借扩散穿过境界膜，才能到达晶核表面。才能到达晶核表面。 晶核晶核境界膜境界膜 质点质点第五十页，共66页幻灯片 境界膜境界膜 处于晶核附近的不稳定高能质点，受到晶体质点的引力，放出处于晶核附近的不稳定高能质点，受到晶体质点的引力，放出能量，排列到晶核上以后，晶体周围的溶液就是一些溶质质点比较能量，排列到晶核上以后，晶体周围的溶液就是一些溶质质点比较稳定的溶液，这些溶液好象一层膜一样包围着晶核，通常称这层膜稳定的溶液，这些溶液好象一层膜一样包围着晶核，通常称这层膜为境界膜。为

33、境界膜。 晶核晶核境界膜境界膜溶质质点溶质质点第五十一页，共66页幻灯片表面反应过程表面反应过程 到达晶核表面的溶质在适当的晶格位置长入晶到达晶核表面的溶质在适当的晶格位置长入晶面，使晶核增大，同时放出结晶热面，使晶核增大，同时放出结晶热。n晶核长大速度晶核长大速度 d/dt Trd/dt Tr过饱和溶液的浓度差过饱和溶液的浓度差 T结晶时的温度结晶时的温度溶液粘度溶液粘度 r境界膜厚度有关境界膜厚度有关第五十二页，共66页幻灯片生长速度关系式d/dt Trd/dt Trn 增加，增加，d/dtd/dt增加增加n r r增加，增加，d/dtd/dt增加增加 T T升高，升高，下降，下降，d/d

34、td/dt增加增加 过饱和溶液的浓度差、结晶时的温度T、溶液粘度、境界膜厚度有关r 第五十三页，共66页幻灯片二、起晶方法二、起晶方法自然起晶自然起晶 把溶液蒸发把溶液蒸发浓缩至过饱浓缩至过饱和区（不稳和区（不稳定区），则定区），则有大量晶核有大量晶核自然形成。自然形成。但晶核数量难但晶核数量难以控制，晶粒以控制，晶粒小。小。 第五十四页，共66页幻灯片刺激起晶刺激起晶n把溶液蒸发至接近过饱和线后把溶液蒸发至接近过饱和线后把溶液放出，使溶液突然冷却，把溶液放出，使溶液突然冷却，进入过饱和区形成大量晶核。进入过饱和区形成大量晶核。n当晶核达到一定数量后，回升当晶核达到一定数量后，回升温度，使溶液进入介稳区，停温度，使溶液进入介稳区，停止晶核产生，然后再慢慢冷却，止晶核产生，然后再慢慢冷却，同时搅拌，使晶核长大。同时搅拌，使晶核长大。 第五十五页，共66页幻灯片晶种起