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蒸发器的概念

2020-02-12 15:05:43 点击数:

将含有不挥发溶质的溶液加热沸腾,使其中的挥发性溶剂部分汽化从而将溶液浓缩的过程称为蒸发。蒸发操作广泛应用于化工、轻工、制药、食品等许多工业中。

1.蒸发操作的目的

工业蒸发操作的主要目的是:

(1)稀溶液的增浓直接制取液体产品,或者将浓缩的溶液再经进一步处理(如冷却结晶)制取固体产品,例如稀烧碱溶液(电解液)的浓缩、蔗糖水溶液的浓缩以及各种果汁、牛奶的浓缩等等;

(2)纯净溶剂的制取,此时蒸出的溶剂是产品,例如海水蒸发脱盐制取淡水。

(3)同时制备浓溶液和回收溶剂,例如中药生产中酒精浸出液的蒸发。

工业上被蒸发的溶液多为水溶液,故本章的讨论仅限于水溶液的蒸发。原则上,水溶液蒸发的基本原理和设备对其它液体的蒸发也是适用的。

1.蒸发过程的分类

(1)常压蒸发、加压蒸发和减压蒸发

按蒸发操作压力的不同,可将蒸发过程分为常压、加压和减压(真空)蒸发。对于大多数无特殊要求的溶液,采用常压、加压或减压操作均可。但对于热敏性料液,例如抗生素溶液、果汁等的蒸发,为了保证产品质量,需要在减压条件下进行。减压蒸发的优点是:

①溶液沸点降低,在加热蒸汽温度一定的条件下,蒸发器传热的平均温度差增大,于是传热面积减小;

②由于溶液沸点降低,可以利用低压蒸汽或废热蒸汽作为加热蒸汽;

③溶液沸点低,可防止热敏性物料的变性或分解;

④由于温度低,系统的热损失小。但另一方面,由于沸点降低,溶液的粘度大,使蒸发的传热系数减小,同时,减压蒸发时,造成真空需要增加设备和动力。

(2)单效蒸发与多效蒸发

根据二次蒸汽是否用作另一蒸发器的加热蒸汽,可将蒸发过程分为单效蒸发和多效蒸发。若前一效的二次蒸汽直接冷凝而不再利用,称为单效蒸发,图片5-1所示为单效蒸发的流程示意。若将二次蒸汽引至下一蒸发器作为加热蒸汽,将多个蒸发器串联,使加热蒸汽多次利用的蒸发过程称为多效蒸发。

(3)间歇蒸发与连续蒸发

根据蒸发的过程模式,可将其分为间歇蒸发和连续蒸发。间歇蒸发系指分批进料或出料的蒸发操作。间歇操作的特点是:在整个过程中,蒸发器内溶液的浓度和沸点随时间改变,故间歇蒸发为非稳态操作。通常间歇蒸发适合于小规模多品种的场合,而连续蒸发适合于大规模的生产过程。

 

4.蒸发操作的特点

前已述及,蒸发操作是从溶液中分离出部分溶剂,而溶液中所含溶质的数量不变,因此蒸发是一个热量传递过程,其传热速率是蒸发过程的控制因素。蒸发所用的设备属于热交换设备。

但与一般的传热过程比较,蒸发过程又具有其自身的特点,主要表现在:

(1)溶液沸点升高

被蒸发的料液是含有非挥发性溶质的溶液,由拉乌尔定律可知,在相同的温度下,溶液的蒸汽压低于纯溶剂的蒸气压。换言之,在相同压力下,溶液的沸点高于纯溶剂的沸点。因此,当加热蒸汽温度一定,蒸发溶液时的传热温度差要小于蒸发溶剂时的温度差。溶液的浓度越高,这种影响也越显著。在进行蒸发设备的计算时,必须考虑溶液沸点上升的这种影响。

(2)物料的工艺特性蒸发过程中,溶液的某些性质随着溶液的浓缩而改变。

有些物料在浓缩过程中可能结垢、析出结晶或产生泡沫;有些物料是热敏性的,在高温下易变性或分解;有些物料具有较大的腐蚀性或较高的粘度等等。因此,在选择蒸发的方法和设备时,必须考虑物料的这些工艺特性。

(3)能量利用与回收

蒸发时需消耗大量的加热蒸汽,而溶液汽化又产生大量的二次蒸汽,如何充分利用二次蒸汽的潜热,提高加热蒸汽的经济程度,也是蒸发器设计中的重要问题。

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蒸发结晶器
结晶器的一种。构造和操作与一些蒸发器(悬筐式蒸发器、强制循环蒸发器)相同,溶剂在减压下加热蒸发,溶液达到过饱和而析出结晶。有时先在蒸发器中使溶液浓缩,然后将其倾注于另一结晶器中,以完成结晶过程。

废水蒸发器
废水蒸发器 针对化工有机废水高盐分高浓度等特点,基于蒸发浓缩结晶的原理.采用多效减压蒸发浓缩结晶有机废水,对浓缩液中的盐分进行分离后,通过集盐器进行回收,浓缩液进行干燥回收或焚烧处理,,蒸发后的冷凝水一般通过后续的生化处理进行处理,可以实现废水排放的标准。

多效蒸发器
多效降膜蒸发器由各效加热蒸发器、各效分离器、冷凝器、热压泵、杀菌器、保温管、真空系统、各效料液输送泵、冷凝排水泵、操作平台、电器仪表控制柜及阀门、管路等系统组成。

精馏塔
是进行精馏的一种塔式汽液接触装置,又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。

膜式蒸发器
膜式蒸发器本设备根据物料性能可以逆流、顺流、错流三种,设备运行基本全部在负压状态进行,安全性能良好。

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