《石油化工基础》教学课件-2.4蒸发

蒸发Evaporationprocess

石油化工基础蒸发及其特点1.2.3.目录Content蒸发的应用蒸发的流程4.5.蒸发器多效蒸发蒸发及其特点EvaporationanditscharacteristicsPart1蒸发及其特点Part

1观察与思考在黑板上用酒精写字，过一会儿后字还在吗？哪里去了？春天、夏天和秋天、冬天;白天和黑夜的气温高低不同，洗湿了衣服，湿衣服同样可以晾干.这说明什么？日常生活中的蒸发蒸发及其特点Part

1观察与思考汽化：物质从液态变成气态的过程叫汽化。汽化有两种方式：自然蒸发和沸腾蒸发。答案因为液体已经变成气体了！蒸发及其特点Part

1观察与思考稀烧碱溶液如何增浓？工业生产中的蒸发海水可饮用的淡水海水如何淡化？蒸发及其特点Part

1定义：将含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发。蒸发操作的目的：获得浓缩的溶液，直接作为成品或半成品。脱除溶剂。此过程常伴随有结晶过程去除杂质。

利用溶剂具有挥发性而溶质不挥发的特性使两者实现分离。蒸发的应用ApplicationofevaporationPart2蒸发的应用Part

2蒸发操作广泛用于化工、轻工、制药、食品等工业生产中。在化工生产中的主要作用：浓缩溶液或将浓缩液进一步加工处理获取固体产品。例如电解法制得的稀烧碱溶液、蔗糖水溶液、牛奶、抗生素溶液等的蒸发。制取或回收纯溶剂。如海水淡化、有机磷农药苯溶液的浓缩脱苯等。蒸发的流程EvaporationprocessPart3蒸发的流程Part

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稀溶液（料液）经过预热加入蒸发器。蒸发器的下部是由许多加热管组成的加热室，在管外用加热蒸汽加热管内的溶液，并使之沸腾汽化，经溶缩后的完成液从蒸发器底部排出。蒸发器的上部为蒸发室，汽化所产生的蒸汽在蒸发室及其顶部的除沫器中将其中夹带的液沫易于分离，然后送往冷凝器被冷凝而除去。蒸发的流程Part

3加热溶液使溶剂汽化—蒸发器不断除去气化的蒸发溶剂—冷凝器通常采用冷凝的方式将二次蒸汽排除。水蒸气热源

水蒸气蒸发时蒸汽加热蒸汽二次蒸汽蒸发流程的两个必要的组成部分：二次蒸汽溶剂S溶质A（不挥发）溶剂S加热蒸发的流程Part

3溶液的沸点升高：由于不挥发溶质的存在，溶液的蒸气压低于同温度下纯溶剂的蒸气压。因此，在相同压力下，溶液的沸点高于纯溶剂的沸点，这种现象称为溶液的沸点升高。溶液的沸点升高导致蒸发的传热温度差的降低。能耗较大：蒸发操作所汽化的溶剂量较大，需要消耗大量的加热蒸气。因此需要考虑热量的利用的问题。溶液特性：有些物料浓缩时易于结晶，结垢；有些热敏性物料由于沸点升高更易于变性；有些则具有较大的粘度或较强的腐蚀性，等等。需要根据物料的特性和工艺要求，选择适宜的蒸发流程和设备。蒸发操作的特点蒸发的流程Part

3蒸发操作的类型1.按二次蒸气的利用情况分：单效蒸发和多效蒸发单效蒸发：将二次蒸气不在利用而直接送到冷凝器冷凝以除去的蒸发操作。多效蒸发：若将二次蒸气通到另一压力较低的蒸发器作为加热蒸气，则可提高加热蒸气（生蒸气）的利用率，这种串联蒸发操作称为多效蒸发。蒸发的流程Part

32.按操作室压力分：常压、加压、减压（真空）蒸发常压蒸发：设备简单，操作方便，可采用敞口设备，二次蒸汽可直接排放在大气中，但会造成大气污染，适用于临时性或小批量的生产。加压蒸发：可提高二次蒸汽的温度，有利于二次蒸汽的利用，但要求加热蒸汽的压力较高。减压蒸发：沸点低优点：(1)传热温度差Δtm↑；(2)可利用低压蒸汽或废汽作为加热蒸汽；(3)可防止热敏性物料变质或分解；(4)沸点温度低，减少热损失。缺点：真空装置，需消耗动力和增加设备适用于处理热敏性物料。蒸发的流程Part

33.按操作过程是否连续分:间歇蒸发，连续蒸发间歇蒸发:一次加料→最终X1出料或连续加料维持液面，X1一次出料。溶液浓度和沸点随时间改变，为不稳定操作，适于小规模，多品种的场合。连续蒸发:稳定操作，适于大规模的生产过程。蒸发器EvaporatorPart4蒸发器Part

4辅助设备蒸发器加热室分离室除沫器（气液分离器）

冷凝器

真空装置

蒸发设备用来进行蒸发的设备主要是蒸发器和冷凝器蒸发器的作用是加热溶液使水沸腾汽化，并移去，由加热室和分离室两部分组成。冷凝器与蒸发器的分离室相通，其作用是将产生的水蒸汽冷凝而除去。蒸发器Part

4按加热室的结构和操作时溶液的流动情况，分为两大类：循环型和单程型(非循环)。特点：溶液在蒸发器中循环流动，溶液在蒸发器内停留时间长，溶液浓度接近于完成液浓度。由于引起循环运动的原因不同，分为自然循环型和强制循环型两类。（一）循环型蒸发器自然循环型：强制循环型：依靠外力迫使溶液沿一个方向作循环运动。

由于溶液受热程度不同产生密度差引起。蒸发器Part

4１.中央循环管式(标准式)蒸发器加热蒸汽：加热室管束环隙内溶液：加热室管束及中央循环管内，受热时，由于中央循环管单位体积溶液受热面小，使得溶液形成由中央循环管下降，而由其余加热管上升的循环流动。优点：溶液循环好；传热效率高；结构紧凑、制造方便、操作可靠缺点：循环速度低；溶液粘度大、沸点高；不易清洗适于处理结垢不严重、腐蚀性小的溶液蒸发室加热室除沫器液沫回流管蒸发器Part

42.悬筐式蒸发器加热室像个筐，悬挂在蒸发器壳体的下部，可由顶部取出。加热蒸汽由壳体上部进入加热室，在管间放热加热管内溶液使其上升，而沿悬筐外壁与蒸发器内壁间环隙通道向下循环流动。优点：溶液循环速度高，改善了管内结构情况传热速率较高缺点：设备费高占地面积大加热管内溶液滞留量大适于处理易结垢，有晶体析出的溶液蒸发器Part

43.外热式蒸发器这种蒸发器将加热室与分离室分开，采用较长的加热管。优点：降低了整个蒸发器的高度，便于清洗和更换；循环速度较高，使得对流传热系数提高；结垢程度小。适于处理易结垢、有晶体析出、处理量大的溶液。蒸发器Part

44.列文蒸发器在加热室上部设置沸腾室，加热室中的溶液因受到附加液柱的作用，必须上升到沸腾室才开始沸腾，这样避免了溶液在加热管中结垢或析出晶体。优点：流动阻力小循环速度高传热效果好加热管内不易堵塞缺点：设备费高厂房高，耗用金属多适于处理有晶体析出或易结垢的溶液蒸发器Part

45.强制循环型蒸发器在加热室设置循环泵，使溶液沿加热室方向以较高的速度循环流动。优点：循环速度高晶体不易粘结在加热管壁对流传热系数高缺点：动力消耗大对泵的密封要求高加热面积小适于处理粘度大，易结垢、有晶体析出的溶液。蒸发器Part

4溶液在蒸发器中只通过加热室一次，不作循环流动。溶液通过加热室时，在管壁上呈膜状流动，故习惯上又称为液膜式蒸发器。特点：溶液在蒸发器中的停留时间很短，因而特别适用于热敏性物料的蒸发；整个溶液的浓度，不象循环型那样总是接近于完成液的浓度，因而这种蒸发器的有效温差较大。（二）非循环型（单程型）蒸发器用于热敏性、高粘性、易结垢产品的浓缩、蒸馏或提纯。蒸发器Part

4１.升膜蒸发器原理：溶液预热到接近沸点时由蒸发器底部送入，进入加热管时立即受热沸腾汽化，溶液在高速上升的二次蒸汽带动下，沿管壁边呈膜状向上流动边蒸发。到达分离室后，完成液与二次蒸汽分离后由分离室底部排出。特点：适于处理蒸发量较大的稀溶液，热敏性和易

生泡沫的溶液；不适于浓度高、粘度大、有晶体析出溶液的

蒸发。蒸发器Part

42.降膜蒸发器原理：溶液预热后由加热室顶部加入，经管端的液体分布器均匀分配在各加热管内，在重力作用下沿管内壁呈膜状向下流动，并进行蒸发。汽液混合物从管下端流出，在分离器内进行汽液分离后完成液由分离室底部排出。特点：适于处理：浓度高、粘度较大（0.05～0.45Pa·s）的溶液。不适于处理：易结晶、结垢的溶液。蒸发器Part

43.刮板薄膜式蒸发器原理：溶液由蒸发器上部沿切线方向加入，在重力和旋转刮板带动下，在加热管内壁上形成旋转下降的液膜，在下降过程中通过接收加热管外加热蒸汽夹套中蒸汽冷凝热量而被不断蒸发，底部得到完成液，二次蒸汽上升至顶部经分离器后进入冷凝器。特点：适于处理易结晶、易结垢、高粘度的溶液结构复杂，动力消耗大，传热面积小，处理能力低。多效蒸发MultieffectevaporationPart5多效蒸发Part

5为了节约能源，降低能耗，必须提高加热蒸汽的经济性，其中最有效的途径就是采用多效蒸发。类型：按物料与蒸汽的相对流向的不同，多效蒸发常见有并流加料流程、逆流加料流程、平流加料流程、错流加料流程四种操作流程。又称为顺流加料加料流程，是工业上最常见的加料模式。1.并流加料流程蒸汽流动方向：

1→2→3料液流动方向：

1→2→3特点：料液可自动流入下一效，无需泵输送；溶液会发生闪蒸而产生更多的蒸汽；传热推动力依次减小；温度依次减小；123多效蒸发Part

5溶液与蒸汽流向相反，即蒸汽从第一效加入，而溶液从末效加入。2.逆流加料流程蒸汽流动方向：

3→2→1料液流动方向：

1→2→3特点：料液需用泵送入下一效；传热推动力较为均匀；多效蒸发Part

5原料分成几股平行加入各效，完成液分别从各效排出，蒸汽仍然是从第一效流至末效。3.平流加料流程