蒸发浓缩所用设备工艺流程和工艺计算培训教材(.ppt

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1、蒸发设备图例蒸发浓缩所用设备,工艺流程和工艺计算蒸发概念蒸发：溶液的浓缩。将含有不挥发性溶质的溶液加热至沸腾使溶剂气化，并将形成的蒸汽不断移除，从而提高溶液浓度的工艺过程。蒸发器：实现蒸发操作的设备。有直接加热式和间接加热式，后者常用。间接加热蒸发器组成包括：加热室和分离室两部分。加热室：完成对溶液的加热并使溶剂部分气化。分离室：将二次蒸汽中夹带的液滴沉降分离。蒸发基本概念1加热蒸汽：蒸发器的热源蒸汽，由蒸汽锅炉产生。也称新鲜蒸汽。二次蒸汽：溶剂气化而形成的蒸汽。该部分蒸汽必须不断地被移除出蒸发器，以避免在蒸发器内形成气液平衡，

2、导致蒸发操作无法继续进行。所采用的移除方法是：冷凝。蒸发基本概念2根据蒸发流程中，二次蒸汽冷凝时释放的热量是否再应用于蒸发流程，蒸发工艺分为：单效蒸发：二次蒸汽直接用冷凝器冷凝，其热量不再应用于蒸发操作。多效蒸发：多台（也称效）蒸发器串联操作，前一台蒸发器的二次蒸汽被送入下一台蒸发器的加热室，以作为下一台蒸发器的热源。该法更节能、经济。单效蒸发流程说明上图为单效蒸发流程。过程：加热蒸汽被送入蒸发器加热室的管间，溶液在管内流过，由加热管壁面传热而使溶液沸腾，浓缩液连续不断从蒸发器底部排出。二次蒸汽由真空管吸入冷凝器冷凝，其中夹带的

3、不凝性气体经分离器、真空泵而排出。蒸发基本概念3蒸发操作可在加压、常压或减压下进行，最常用的是减压蒸发。减压蒸发：操作压强低于大气压下的蒸发操作。也称减压浓缩、真空蒸发、真空浓缩。效果：溶液沸点低，适用于热敏性物料的浓缩，可用低温热源（即低压蒸汽或废蒸汽）；采用高温热源则可提高传热温度差。但溶液粘度大，传热效果变差，且需增设真空泵。蒸发与一般传热的区别虽然也为传热过程，但蒸发有别于一般传热，表现为四点：蒸发与一般传热的区别；溶液浓度的升高,将导致其物理性质变化—腐蚀性增强,粘度增大,易结晶结垢,有时产生泡沫,有些溶液有热敏性；相

4、对于纯溶剂，溶液中含有不挥发性的溶质，其蒸汽压要更低，在一定操作压强下，沸点比纯溶液要更高。节能：蒸发过程要消耗大量热能，但也产生温度较高的二次蒸汽和冷凝水，合理回收二者能量有助于节能。蒸发设备类型和基本结构蒸发器的两个基本组成部分:⑴加热室—使溶液受热,达到沸腾状态.⑵分离室—二次蒸汽脱离液面后,使其内夹带的液滴被分离(用重力沉降).根据溶液的循环情况,蒸发设备分:⑴循环型蒸发器（也称非膜式）—溶液在加热室内循环流动(自然循环或强制循环).⑵单程型蒸发器（也称膜式）—溶液只流经加热室一次.中央循环管式蒸发器1加热室设置中央粗管

5、和周围细管目的—使溶液在两种管内因受热程度(最终为汽化分率)出现差异,密度出现差异,形成溶液内部的自然循环流动。中央循环管式蒸发器2任取一根管子考察单位体积溶液所具有的传热面积S和溶液体积量V、管子内径d的关系。标准（中央循环管型）蒸发器3中央循环管受热差，汽化率低，溶液密度大，故溶液下降。周边细管受热好，汽化率高，溶液密度小，故溶液上升。中央循环管面积为加热管总截面积的40%~100%，由此形成循环，速度为0.4~0.5m／s。蒸发器加热室不易清洗。适用于处理结垢不严重，腐蚀性较小的溶液。悬筐式对中央循环管型的改进，环隙截面积

6、是沸腾管的100%~150%，溶液循环速度为1~1.5m／s。易清洗。适用于：蒸发时有少量晶体析出的溶液。外热式加热管较长，循环管内的溶液未受蒸汽加热，其密度较加热管的大。循环速度为1.5m／s。适用于有少量晶体析出的溶液蒸发。列文式蒸发器1结构特点：在加热室的上部设置了一段2~3m长的空白圆筒，由此附加液柱高度而形成的相对高压，使加热管内的溶液虽然受热程度较高（温度较高），但并不沸腾，溶液只有上升到空白圆筒段后，才达到沸腾状态，可避免易结晶溶液的晶体在加热管表面析出而结垢。适用：易结晶溶液的浓缩。列文式蒸发器2缺点：空白圆筒段

7、设置增加了加热、沸腾段的总体高度，也使循环管高度达到了7~8m，虽使溶液的循环速度增至2-3m/s，但厂房需有足够的高度，且设备庞大，耗材多，造价高。强制循环型利用外加动力（泵）形成溶液循环流动，循环速度为2~5m／s。适用于：易结晶、易结垢或粘度大的溶液。但动力消耗较大。通常为0.4~0.8kW／m2。球形浓缩罐(补充)球形浓缩罐说明制药﹑食品﹑化工行业进行间歇蒸发操作，广泛使用球形浓缩罐。不再采用加热管式加热，而应用夹套加热。分离器在于将二次蒸汽所夹带液滴经分离后，返回罐内，避免物料损失。受液灌回收有机溶媒。采用真空操作，浓

8、缩时间短。单程型(膜式)蒸发器原理：采用传热效果最佳的薄膜流动传热,溶液流经加热管只一次,且时间极短（一般为几秒到十几秒），即达到浓缩要求，故特别适合于热敏性物料的浓缩。常用类型：升膜、降膜、升-降膜、刮板薄膜式、离心薄膜式。升膜蒸发器原料预热至达到或接近沸点，