《浓缩蒸发设备》PPT课件.ppt

浓缩蒸发设备 1 概述 1 蒸发操作的目的 获得浓缩的溶液 直接作为产品或半成品 脱除溶剂 将溶液增溶至饱和状态 随后加以却 析出固体产物 即采用蒸发 结晶的联合操作以获得固体溶质 除杂质 获得纯净的溶剂 2 加热蒸汽和二次蒸汽蒸发需要不断的供给热能 工业上采用的热源通常为水蒸气 而蒸发的物料大多是水溶液 蒸发时产生的蒸汽也是水蒸气 为了区别 将加热的蒸汽称为加热蒸汽 而由溶液蒸发出来的蒸汽称之为二次蒸汽 3 蒸发器由加热室和蒸发室构成 2 蒸发器的分类及选择 1 蒸发器的分类方法有多种 按操作分类 可分为间歇式和连续式 按加热式的结构 可分为管式和非管式 按溶液在加热室的运动情况 可分为循环和非循环型 按分离室压力大小 可分为真空蒸发和常压蒸发 按分离室与加热室的相对位置 可分为外热式和内热式 由于液膜式蒸发器发展很快 也可按膜式蒸发器和非膜式蒸发器分类 1 水平列管式蒸发器 管内通加热蒸汽 管束浸没于溶液中 适用于蒸发无结晶析出而粘度不高的溶液 由于在操作中 溶液自然循环的速度受到横管的阻拦而减低 所以被中央循环管式蒸发器所取代 2 中央循环管式蒸发器 中央循环管式蒸发器的加热式有许多垂直列管组成 在加热室中央有中央循环管 在蒸发器内 溶液由加热管上升 受热而达到沸腾 所产生的二次蒸汽经分离器与除沫器由顶部排出 液体则经中央循环管下降 降至蒸发器底的液体又沿加热管上升 如此不断循环 且循环速度逐渐增大 适用范围 粘度大的溶液和易生成结垢或结晶的溶液 3 外循环式蒸发器 这种蒸发器的特征在于加长的加热管 并使加热室安装在蒸发器的外面 这样可以减低蒸发器的总长度 同时循环管没有受到蒸汽加热 使溶液的自然循环速度较快 4 升膜式蒸发器 这种蒸发器的加热管束很长 可达3 10m 溶液由加热管底部进入 并将液面维持在较低的位置 溶液被加热沸腾而汽化 因而产生大量的二次蒸汽泡沫 发生向上推进的作用 最终液体被上升的蒸汽拉长环状薄膜 沿壁向上运动 非常剧烈 气液混合物由管口高速冲出 这时溶液与泡沫的混合物在管中的速度可达20m s 这种高速度具有以下两个优点 1 增加沸腾传热系数 因此传热系数可以很大 2 结垢不易生成 从而可以减慢蒸发器在操作期间因结垢的生成而减小传热系数的现象 适用范围 此种类型的蒸发的蒸发器适用于稠厚和易生成泡沫的溶液 但不适用于处理粘度大于50cp 易结垢 易结晶及浓度过大的溶液 注 常用的粘度换算单位1厘泊 1cP 1毫帕斯卡 秒 1mPa s 100厘泊 100cP 1泊 1P 1000毫帕斯卡 秒 1000mPa s 1帕斯卡 秒 1Pa s 5 降膜式蒸发器 物料由加热室顶部加入 经液体分部器分部后呈膜状向下流动 在管内被加热汽化 被汽化的蒸汽与液体一起由加热管下端引出 经气液分离后得到完成液 适用范围 在降膜蒸发器的操作中 由于物料停留的时间很短 5 10s或稍长 而传热系数很高 因此此种类型的蒸发器适用于热敏性的物料 如橘子水或其他果汁 也可用于蒸发粘度较大的物料 但不适宜处理易结晶的溶液 或形成均匀的液膜较为困难 传热系数不高的物料 6 强制循环式蒸发器 强制循环蒸发器 是指在蒸发器内或外再装有泵 从而提高循环速度到1 5 3 5m s 在现代大规模的工业生产中需要生产强度大的蒸发设备时 就采用这种蒸发器 提高循环速度 可以减缓加热面上的结垢 7 列文蒸发器 此种蒸发器的特点1 沸腾段与加热段分开2 设置粗而高的液体循环管 促进液体循环 但也使设备高度增大 3 沸腾段中设有纵向挡板 限制大气泡的形成 从而降低了气泡运动的速度 气泡速度低 在同样气化率下 单位体积中气泡量就多 降低了沸腾段混合物的平均速度 较高的沸腾段较低的平均密度 造成较大的静压差 导致较大的循环速度 8 旋转刮板式蒸发器 此种蒸发器的特点 蒸发器的加热管为一根较粗的直立圆管 中 下部设有两个夹套进行加热 圆管中心装有旋转刮板 刮板的形式有两种 一种是固定间歇式 一种是可摆动式转子 料液自顶部进入蒸发器后 在重力和刮板的搅动下分部于加热管壁 并呈膜状旋转向下流动 汽化的二次蒸汽在加热管上端无套管部分被旋转刮板分去液沫 然后由上部抽出并加以冷凝 浓缩液由蒸发器底部放出 旋转刮板式蒸发器的主要特点是借助外力强制料液成膜状流动 适用范围 高粘度 易结晶 结垢的浓缩溶液的蒸发 此时仍能获得较高的传热系数 在某些场合下可将溶液蒸干 而由底部直接获得粉末状的固体产物 3 蒸发器的选择 在选用和设计蒸发设备时应该考虑以下几点 1 尽量保证较大的传热系数 2 要适合溶液的一些特性 如粘度 起泡性 热碱性 溶解度随温度变化的特性及腐蚀性 3 能完善的分离液沫 4 尽量减少温差损失 5 尽量减慢热面上污垢的生成速度 6 能排除溶液在蒸发过程中析出的晶体 7 能方便的清洗穿热面 蒸发器选择的实例 结垢对于容易生成污垢的物料 宜选取管内流速大的强制循环蒸发器 粘度当浓缩溶液粘度显著增加时 在自然循环型的蒸发器管内流速降低 传热系数随之降低 因而蒸发器的生成能力降低 所以对于粘度大的物料 宜选择强制循环型 回转型和降膜型蒸发器为宜 热敏型对热敏性溶液 需用储量少 滞留时间短的蒸发器 所以低温蒸发器和各种形式的薄膜蒸发器均可采用 有无结晶析出对于有结晶析出 特别是溶解度随温度上升而降低的物料