蒸發(fā)器的操作與控制-蒸發(fā)的基本知識與設(shè)備

蒸發(fā)器的操作與控制---蒸發(fā)簡介蒸發(fā)簡介蒸發(fā)的概念

將含有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液加熱沸騰，使其中的揮發(fā)性溶劑部分汽化從而將溶液濃縮的過程稱為蒸發(fā)。蒸發(fā)的應(yīng)用蒸發(fā)操作廣泛應(yīng)用于化工、輕工、制藥、食品等許多工業(yè)中。1．制取增濃的液體產(chǎn)品，如電解法制得的燒堿液的濃縮、蔗糖水溶液的濃縮以及各種果汁、牛奶的濃縮等；2．制取純凈的溶劑，如海水蒸發(fā)脫鹽制取淡水；3．同時制備濃縮溶液和回收溶劑，如中藥生產(chǎn)中酒精浸出液的蒸發(fā)。蒸發(fā)簡介蒸發(fā)操作的特點1．沸點升高：在相同壓力下，含有不揮發(fā)物質(zhì)的溶液沸點比純?nèi)軇└撸?．二次蒸汽的綜合利用：蒸發(fā)需要消耗大量加熱蒸汽，同時生成水蒸氣（二次蒸汽），充分利用二次蒸汽可提高經(jīng)濟(jì)性；3．物料物性的改變：濃度增大造成結(jié)晶，熱敏性物質(zhì)等。蒸發(fā)簡介蒸發(fā)分類按操作壓強(qiáng)分：常壓、加壓、減壓（真空）蒸發(fā)1.常壓蒸發(fā)：操作壓強(qiáng)等于外界大氣壓，采用敞口設(shè)備，二次蒸汽直排到大氣中。2.加壓蒸發(fā)：加壓蒸發(fā)的操作在高于大氣壓的情況下進(jìn)行。3.減壓蒸發(fā)：減壓蒸發(fā)（或稱真空蒸發(fā)）就是在低于大氣壓的條件下進(jìn)行操作。化工生產(chǎn)中的蒸發(fā)操作大都采用減壓蒸發(fā)。

蒸發(fā)簡介蒸發(fā)分類

減壓蒸發(fā)具有以下優(yōu)點：降低了溶液的沸點低，可以增大傳熱溫度差；當(dāng)熱負(fù)荷一定時，蒸發(fā)器的傳熱面積可以相應(yīng)減小；適用于不耐高溫?zé)崦粜晕锪系恼舭l(fā)；因為溶液的沸點降低了，就可以利用低壓蒸汽或廢汽作為加熱劑；操作溫度低，熱損失相應(yīng)地減小了。減壓蒸發(fā)也有一定的缺點:

溶液的沸點降低，使得溶液粘度增大，導(dǎo)致總的傳熱系數(shù)下降；減壓蒸發(fā)還要配置如真空泵、緩沖罐、汽液分離器等輔助設(shè)備，使設(shè)備投資和操作費用相應(yīng)增加。蒸發(fā)簡介蒸發(fā)分類按操作過程是否連續(xù)分:間歇蒸發(fā)、連續(xù)蒸發(fā)1、間歇蒸發(fā)：溶液的濃度和沸點隨時間而改變，傳熱的溫度差和傳熱系數(shù)也隨時間而變，是一非穩(wěn)態(tài)操作過程，適合小批量、多品種的場合使用。2、連續(xù)蒸發(fā)：連續(xù)蒸發(fā)時，料液連續(xù)加入蒸發(fā)器，完成液連續(xù)地從蒸發(fā)器放出。蒸發(fā)器內(nèi)各處的濃度與溫度不隨時間而改變，是穩(wěn)態(tài)操作過程，適合于大規(guī)模的生產(chǎn)。蒸發(fā)簡介蒸發(fā)分類按二次蒸氣的利用情況分：單效蒸發(fā)、多效蒸發(fā)1、單效蒸發(fā)：將蒸發(fā)中汽化出來的二次蒸汽直接冷凝排放，不再利用，這樣的蒸發(fā)操作稱為單效蒸發(fā)。2、多效蒸發(fā)：如果把汽化出來的二次蒸汽引到下一個蒸發(fā)器作為加熱蒸汽使用，并將多個這樣的蒸發(fā)器串聯(lián)起來，這種蒸發(fā)操作稱為多效蒸發(fā)。

蒸發(fā)的效數(shù)由串聯(lián)的蒸發(fā)器的個數(shù)劃分，分為二效、三效、四效等。大規(guī)模的、連續(xù)性的生產(chǎn)一般都采用多效蒸發(fā)。蒸發(fā)器的操作與控制---多效蒸發(fā)操作流程操作流程按物料與蒸氣的相對流向的不同，多效蒸發(fā)常見的加料流程有并流流程（順流）、逆流流程、錯流流程和平流流程。a.并流（順流）蒸發(fā)原理流程并流流程溶液與蒸氣的流向相同，都是由第一效順序流至末效。第一個蒸發(fā)器（稱為第一效）蒸出的二次蒸氣用作第二個蒸發(fā)器（第二效）的加熱蒸氣，第二個蒸發(fā)器蒸出的二次蒸氣用作第三個蒸發(fā)器（第三效）的加熱蒸氣。a.并流（順流）蒸發(fā)原理流程優(yōu)點：1、后效蒸發(fā)室壓力較前效低，故溶液在效間的輸送可以利用效間壓差流入后效，無需用泵輸送；2、前一效溶液流入溫度和壓力較低的后一效時，由于過熱而發(fā)生自蒸發(fā)(閃蒸)，可蒸發(fā)更多的溶液。缺點：后效溶液濃度較前效大，而溫度反而降低，故溶液粘度相對較大，使后效的傳熱系數(shù)較前效為小，在后兩效中尤為嚴(yán)重。不適用于粘度隨溫度和濃度變化較大的溶液操作流程b.逆流蒸發(fā)原理流程溶液的流向與蒸汽的流向相反，即加熱蒸汽由第一效進(jìn)入，而原料液由末效進(jìn)入，由第一效排出。適用于粘度隨溫度和濃度變化比較大的溶液，但不適用于熱敏性物料的蒸發(fā)。操作流程b.逆流蒸發(fā)原理流程優(yōu)點：隨著溶液濃度的逐效提高，溶液的溫度也不斷提高，因此因組成增高使粘度增大的影響大致與因溫度升高使粘度降低的影響相抵，故各效溶液的粘度較為接近，各效的傳熱系數(shù)也大致相同。缺點：

1、溶液在效間的流動是由低壓流向高壓，效間溶液需用泵輸送，能量消耗較大。

2、各效（末效除外）均在低于沸點下進(jìn)料，沒有自蒸發(fā)，與并流法相比，所產(chǎn)生的二次蒸汽量較少。操作流程c.錯流蒸發(fā)原理流程從上述可知，并流和逆流加料各有優(yōu)缺點，為了克服兩者的缺點，保持優(yōu)點，采用部分并流和部分逆流的錯流加料應(yīng)運而生。一般在末尾幾效采用并流加料以利用其不需泵送和自蒸發(fā)等優(yōu)點。操作流程d.平流蒸發(fā)原理流程平流法是指原料液平行加入各效，完成液分別由各效排出。蒸汽的流向仍由第一效流向末效。適用于蒸發(fā)過程中容易析出結(jié)晶的物料

(如食鹽水在較低濃度下即達(dá)到飽和狀態(tài)而有結(jié)晶析出)，可避免在各效間輸送含有大量結(jié)晶的溶液。

蒸發(fā)器的操作與控制---蒸發(fā)器的輔助設(shè)備輔助設(shè)備1.除沫器作用：將離開分離室的二次蒸汽中的液沫進(jìn)一步分離。蒸汽中如果夾帶著大量的液體，不僅會造成物料損失，還有可能腐蝕下一效加熱室中的換熱管，二次蒸汽中的液沫要盡可能地除去。(a)～(d)安裝在蒸發(fā)器的頂部(e)～(g)安裝在蒸發(fā)器的外部輔助設(shè)備2.冷凝器作用：冷凝二次蒸汽。冷凝器有間壁式冷凝器和直接接觸式冷凝器（混合式冷凝器）兩類。間壁式冷凝器可采用列管式換熱器。除了二次蒸氣是有價值的產(chǎn)品需要回收，或會嚴(yán)重污染冷卻水的情況采用間壁式冷凝器外，大多采用氣液直接接觸的混合式冷凝器來冷凝二次蒸汽?；旌鲜嚼淠?/p>

輔助設(shè)備3.真空裝置當(dāng)蒸發(fā)過