化工单元操作 教学课件 作者 何灏彦 禹练英 谭平 主编模块五 蒸发.ppt

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1、一、蒸发在化工生产中的应用1.蒸发操作就是通过加热的方法将稀溶液中的一部分溶剂汽化并除去，从而使溶液浓度提高或析出固体产品的一种单元操作。2.作热源用的蒸汽称为加热蒸汽或生蒸汽；把由溶剂汽化成的蒸汽称为二次蒸汽。3.应用（1）浓缩稀溶液制取产品。（2）为了获取纯净的溶剂。（3）同时浓缩溶液和回收溶剂。任务一了解蒸发过程及其应用模块五蒸发二、蒸发操作的特点1.溶液组成:溶液沸点升高挥发性的溶剂和不挥发性的溶质。2.传热性质传热壁面两侧的蒸汽冷凝和溶液沸腾的恒温传热过程。3.物料及工艺特性垢层、热敏性、腐蚀性。4.泡沫夹带二次蒸汽中常夹带大量液沫。

2、5.能源利用与回收加热蒸汽的利用率。三、蒸发操作的分类1.按溶剂的汽化温度不同分自然蒸发、沸腾蒸发2.按二次蒸汽利用情况分单效蒸发和多效蒸发3.按操作压力不同分可分为常压、加压和减压蒸发操作。减压操作由于溶液沸点降低，优点：①在加热蒸汽压强一定时，蒸发器的传热温度差增大；②可利用低压蒸汽或废蒸汽作为加热蒸汽；③可防止热敏性物料变质或分解；④系统的热损相应减小。但是，由于溶液沸点降低，黏度增大，导致传热系数减小，同时造成真空需要消耗动力和增加设备。该法适用于处理热敏性物料。4.按操作方式不同分间歇蒸发和连续蒸发四、蒸发流程(一)单效蒸发及其流程（

3、二）多效蒸发及其流程1.多效蒸发的原理多效蒸发是将第一效蒸发器汽化的二次蒸汽作为热源通入第二效蒸发器的加热室作加热用，这称为双效蒸发。如果再将第二效的二次蒸汽通入第三效加热室作为热源，并依次进行多个串接，则称为多效蒸发。采用多效蒸发的目的是为了减少加热蒸汽的用量。具体方法是将前一效的二次蒸汽作为一效的加热蒸汽，以节省生蒸汽用量。2.多效蒸发流程(1)并流加料优点：料液可藉相邻二效的压强差自动流入后一效，而不需用泵输送，同时，由于前一效的沸点比后一效的高，因此当物料进入后一效时，会产生自蒸发，这可多蒸出一部分水汽。这种流程的操作也较简便，易于稳定

4、。缺点是传热系数会下降，这是因为后序各效的浓度会逐渐增高，但沸点反而逐渐降低，导致溶液粘度逐渐增大。(2)逆流加料优点：各效浓度和温度对溶液的粘度的影响大致相抵消，各效的传热条件大致相同，即传热系数大致相同。缺点：料液输送必须用泵，另外，进料也没有自蒸发。一般这种流程只有在溶液粘度随温度变化较大的场合才被采用。(3)平流加料其特点是蒸汽的走向与并流相同，但原料液和完成液则分别从各效加入和排出。这种流程适用于处理易结晶物料，例如食盐水溶液等的蒸发。(4)错流加料流程此法的特点是在各效间兼有并流和逆流加料法。例如在三效蒸发设备中，溶液流向可为3-1

5、-2或2-3-1。此法的目的是利用并流和逆流加料法的优点，克服或减轻二者的缺点，但其操作比较复杂。任务二认知蒸发设备一、蒸发器的型式与结构1.自然循环型蒸发器（1）中央循环管式蒸发器构造简单、制造方便、操作可靠。缺点是：检修麻烦，溶液循环速度低，一般在0.4～0.5m/s以下，故传热系数较小。（2）悬筐式蒸发器传热系数较大，热损失较小；此外，由于悬挂的加热室可以由蒸发器上方取出，故其清洗和检修都比较方便。其缺点是结构复杂，金属消耗量大。（3）外加热式蒸发器加热室与蒸发室分开安装。这样，一方面降低了整个设备的高度，便于清洗和更换加热室；另一方面由

6、于循环管没有受到蒸汽加热，增大了循环管内和加热管内溶液的密度差，从而加快了溶液的自然循环速度，同时还便于检修和更换。（4）列文蒸发器A、结构：由加热室、沸腾室、分离室和循环管组成，特别之处在于加热室上部增设了直管作为沸腾室，这样，加热室中溶液由于受到附加的液柱静压强的作用，使溶液不在加热室中沸腾，当溶液一升到沸腾室时，所受压力降低后，才开始沸腾，这可减少溶液在加热管壁上因沸腾浓缩而析出结晶可结垢的机会，传热效果好。B、特点：加热室、循环室温差大，密度差大，循环速度大；因液体静压强引起的温度差损失大，因此要求加热蒸汽压强高。（二）强制循环发生器上

7、述几种蒸发器均为自然循环型蒸发器，循环速度一般较低，尤其在蒸发粘稠溶液（易结垢及有大量结晶析出）时就更低。为提高循环速度，可用循环泵进行强制循环。这种蒸发器的循环速度可达1.5～5m/s。其优点是：传热系数大，利于处理粘度较大、易结垢、易结晶的物料。但该蒸发器的动力消耗较大，每平方米传热面积消耗的功率约为0.4～0.8kW。1.升膜式蒸发器A、结构：加热室实际上就是一个加热管很长的立式换热器，料液从底部进来，受热沸腾后迅速汽化，蒸汽在管内高速上升，料液受高速上升蒸汽的带动，沿管壁成膜状上升，继续受热汽化，汽液在分离室分离。B、特点：溶液在蒸发器

8、内不循环，溶液在加热管壁上呈薄膜形式，蒸发速度快（数秒钟或十几秒），传热效率高。（三）膜式蒸发器2.降膜式蒸发器与降膜式基本相同，区别在于原料由加热室