结晶设备-2008.ppt

1、第2节结晶设备，1。结晶。当从熔融状态冷却时，物质从结晶状态的溶液中沉淀或在结晶状态下凝结的过程称为结晶。不饱和溶液过饱和溶液的结晶和分离。结晶设备，1。结晶设备的类型和特点根据改变溶液浓度的方法分为浓缩结晶设备、冷却结晶设备和其他结晶设备。浓缩结晶设备结晶过程和蒸发过程是同时进行的，所以它一般称为结晶沸腾设备。冷却结晶设备通常用于溶解度受温度影响很大的物质的结晶。结晶前，溶液被加热和浓缩。当等电点结晶时，溶液变薄。为了悬浮晶种，搅拌要求很高；同时，应选择耐腐蚀材料，防止加入酸调节酸碱度的腐蚀作用；传热面大多采用冷却排气管。根据结晶过程的不同操作，可分为间歇结晶设备和连续结晶设备。间歇结晶设备

2、简单，结晶质量好，结晶收率高，操作控制方便，但设备利用率低，操作劳动强度大。连续结晶设备复杂，结晶颗粒小，操作控制困难，能耗高。(2)设计结晶设备时应注意的条件。设计结晶设备时，应考虑溶液的性质、粘度、杂质的影响、结晶温度、晶体尺寸、形状和晶体生长速率特性。(3)搅拌结晶箱和冷却搅拌结晶设备的结构相对简单。对于那些产量小、结晶周期短的产品，通常使用立式结晶箱。对于那些产量大、周期长的产品，通常使用卧式结晶箱。设备应配备冷却装置和搅拌装置，以使晶核悬浮液和溶液浓度一致，并使结晶均匀。搅拌装置，搅拌器的作用：(1)悬浮晶种；(2)加速传热意味着溶液所有部分的温度相对一致；(3)加快扩散速度，促进晶

3、核的生成和晶体的均匀生长。搅拌器的选择、搅拌速度和搅拌器的形式应适当选择。通常，它倾向于采用较大直径的搅拌叶片和较低的转速。搅拌器有多种类型，应根据溶液流量和功耗的需要进行选择。对于一般的晶体沸腾锅，锚搅拌是经常使用的；立式结晶箱多采用框架搅拌器，卧式结晶箱多采用螺旋搅拌器。其他情况下，排放阀应为流线型直通式，同时出口应加大。如有必要，应安装隔热夹层。为防止搅拌轴断裂，应安装安全装置，如安全联轴器护套。其他，如排气装置和管道，应适当扩大或严格绝缘。锚式搅拌和流线型直通式出料阀用于晶体沸腾锅，1。立式结晶罐，1。马达2。减速器3。混合轴4。进料口5。冷却盘管6。框架搅拌器7。出料口，立式结晶罐用

4、框架搅拌器，立式搅拌夹套冷却结晶器，2。等电点结晶罐，在原理和形状上与普通立式结晶罐相似。等电点结晶罐通常做成大型立式罐，径高比H/D为11.2，一些设计径高比提高到1.51.8。罐底呈锥形且平坦。搅拌装置通常使用桨式搅拌器。搅拌器的直径约为罐直径的1/21/3，搅拌器的倾角为1020。搅拌速度一般为2060转/分钟。冷却装置：由于冷却速度慢，传热面积不是很大，可以通过将盘管固定在水箱中进行冷却来满足。通常，冷冻盐水用于冷却，氨也用于冷却卧式结晶箱具有体积大、晶体悬浮和搅拌功耗低的特点，可串联操作，使物料连续结晶，结晶速度快。连续操作的最佳控制是使溶液在入口处开始形成晶核，进入设备后不久，这些

5、晶核将悬浮在溶液中，并随着溶液在槽中缓慢移动而生长成晶体，最后从结晶槽的另一端排出。4。真空煮晶锅，对于结晶速度快、易自然结晶、晶体尺寸大的产品，常采用真空煮晶锅进行煮晶。优点：可以控制溶液的蒸发速度和进料速度，使溶液保持一定程度的过饱和，以利于晶体生长，同时不断加入不饱和溶液，补充溶质的量，使晶体生长。水晶蒸锅是一种带搅拌夹套的加热真空蒸发罐。整个设备可分为加热蒸发室、加热夹套、汽液分离器和搅拌器。真空煮晶罐、机械搅拌内热真空结晶罐、结晶罐、制糖结晶罐、味精结晶干燥工艺流程图、1台脱色液高位罐、2台冷凝罐、3台板式换热器、4台结晶罐、5台晶体生长罐、6台分离器、7台味精母液罐、8台水力喷射器

6、、9台吊车、10台湿式味精分配器、11台味精干燥筛、12台热风鼓风机和13台旋风分离器，(4)计算结晶设备、1台物料平衡、总质量平衡，m1=结晶后M2母液，kg；M3结晶量，千克；M4蒸发溶剂(水蒸汽)量，kg，溶质物料平衡m11=m22 m33式1原料液浓度(质量分数)；2母液浓度(质量分数)；3结晶中所含溶质的质量分数；当结晶不含结晶水时，3=1，结晶收率为：(kg)非蒸发溶剂冷却结晶的结晶收率为：(kg)，和2热平衡，进入结晶设备的热量：(l)原料液带来的热量Q1Q1=式中c1原料液的比热M1C1T1 (kj)，kJ/(kg) T1原料液(3)加热溶液的热量Q3(kJ)对于蒸发结晶，Q3

7、可按待蒸发的水量计算；对于冷却结晶Q3=0，离开结晶设备的热量，(4)母液带走的热量Q4: Q4=式M2c2T2中C2母液的比热(KJ)，KJ/(kg)；T2母液温度。(5)结晶带走的热量Q5:Q5=M3c3T 2中C3晶体的比热容(KJ)，kJ/(kg)。(6)用溶剂蒸汽带走的热量Q6: Q6=式中H溶剂的蒸发焓(kJ)，kJ/kg。(7)冷却结晶设备Q7带走的热量：公式(kj)中m0冷却剂的量，kg；c0冷却剂的比热容，kJ/kg。对于蒸发结晶沸腾设备：Q7=0、(8)结晶设备对周围环境的热损失Q8:Q8=K结晶设备对周围空气的传热系数，用KAT (KJ)公式表示，KJ/(m2h)；结晶设

8、备的表面积，m2；结晶设备壁面与周围空气的温差；T=T壁T空气结晶时间，h，总热平衡，Q1 Q2 Q3=Q4 Q5 Q6 Q7 Q8，3。结晶时间计算，如果结晶过程不产生新的晶核，它只在籽晶的晶面上生长，所以a是一个已知的数。当晶体需要在晶面A上从S1生长到S2时，可以如下获得：(m/h) (h)，并且从上述公式计算的时间仅仅是晶体从S1生长到S2所需的时间。整个结晶过程所需的总时间：总计=1.23 (h)，4确定结晶设备的体积和尺寸，以及设备的生产能力(kg/h)。在公式中，结晶设备的最终填充系数一般为结晶锅的0.40.5；(m3)计算完整个设备的体积后，可以根据所选设备的形式确定设备的其他

9、尺寸。例如，如果使用球形底部的水晶炊具，那么：H/D一般为23，当取2.5时：(m)在计算直径D后，有必要检查二次蒸汽流量是否在ev如果在最佳条件下计算冷却结晶设备的传热面积，可以用联立方程计算结晶速率等于维持一定过饱和溶液浓度的冷却速率。换热表面应平整光滑，以避免晶体生长阶段晶体积累对传热效果的影响。间歇蒸发结晶设备浓缩初始阶段所需的传热面积最大。通常，加热面积的确定是基于最大蒸发量。如果溶液在亚稳区加入晶体生长浓度，所需的传热面积很小，传热面积可由结晶速率等于进料溶液所需蒸发速率的联立方程计算。(5)煮晶锅的安装、维护和安全技术。煮晶锅必须垂直安装，偏差不得大于10毫米。安装传动装置时，旋

10、转轴必须保持垂直、同心和水平。安装时，应使用水平仪进行检查。安装后，应进行0.2兆帕的水压试验。设备上的仪表应安装在便于观察的位置，控制阀的位置应便于操作，管道坡度约为0.001。设备的消泡帽容易腐蚀和损坏，如果没有内衬橡胶，必须每年检修一次。(6)结晶设备的新趋势结晶设备自动化的关键在于如何测量和控制结晶过程中溶液的过饱和浓度，从而控制结晶和生长的条件。连续结晶设备的设计应满足以下要求：(1)设备不应因长期运行而形成水垢。(2)设备各部分溶液浓度应均匀，接近过饱和曲线的亚稳区，结晶速度较快。(3)避免促进晶核形成的刺激。(4)在连续结晶过程中，为了获得规格一致的产品，应采用分级装置，通常为重力悬浮分级。(5)影响结晶的杂质应及时清除。(6)溶液在设备中的循环速度应适当，晶核密度应大，以保持高晶体生长速度。连续分级结晶器结构，连续分级结晶，连续分级结晶器该结晶器适用于各种溶液的结晶，用途广泛。存在