JG薄膜蒸发器解析

1、1会计学JG薄膜蒸发器解析薄膜蒸发器解析 学习蒸发器的结构和工作原理，培养蒸发操作技能，为进入蒸发岗位打下技术基础。 【知识要求】 1.了解中央循环蒸发器的结构和工作原理； 2.熟悉外加热式蒸发器、膜蒸发器的结构和工作原理； 3.掌握刮板蒸发器的结构和工作原理。 【能力要求】 1.学会外加热式蒸发器的操作技术； 2.掌握薄膜蒸发器、刮板蒸发器的操作与维护技术。蒸发：发生在液体表面的汽化，是物质从液相转变为气相的一种方式 蒸发速度决定于液体性质、液体温度、表面面积、表面污染物和表面附近气体的压强。沸腾时，料液大量气化，蒸发速度最快。 液体上方所受的压力越高沸点越高，压力越低沸点越低。可采取抽真空

2、的方法降低沸点，提高蒸发速度。蒸发循环蒸发 将料液进行多次蒸发才达到浓缩指标。单程蒸发 料液只经过一次蒸发就达到指标。蒸发常压蒸发 将料液在常压下进行蒸发的过程。真空蒸发 将料液在真空下进行蒸发的过程。蒸发方式第一节 循环蒸发器循环蒸发器自然循环蒸发器 料液受热后产生密度差引起。 强制循环蒸发器 外在动力推动引起。 一、中央循环管式蒸发器 中央循环管式蒸发器由加热室和汽液分离室组成。在分离室顶部安装有除沫器，蒸发器的下底采用封头密封，封头上设计有浓缩液出口和冷凝液出口 在加热室内直径较小的列管叫加热管，直径大的称中央循环管，又叫降液管。降液管既是循环流动的回流通道，又是原料液进入加热室的进口管

3、道。 蒸发时，原料液从中央循环管下降到蒸发器底部，再从底部往上进入加热管。加热蒸汽从上方进入加热室的壳程，对管程中的原料液加热。原料液进入加热管后即被迅速汽化，产生的饱和蒸汽夹带泡沫和部分液体升入分离室，液体经降液管回流到加热室，泡沫被除沫器粉碎后除去，蒸汽则继续上升进入冷凝器与冷水混合而成冷凝液。浓缩液从底部放出。循环动力 由于中央循环管直径大，液体受热不均匀，因而密度大；加热管直径小温度高，其中的料液受热汽化后密度减小，与中央循环管中的料液形成密度差，在重力作用下产生循环流动，循环速度一般 。sm5 . 04 . 0 加热管束直径小，表面积大，所以这种蒸发器的传热面积可达几百平方米，传热系

4、数可达 。 C)W/(m2 600C)3000W/(m2 性能和应用 因加热管直径小，且固定安装，管内结垢后清洗困难，因此中央循环管式蒸发器只适用于蒸发结垢不严重，只有少量结晶析出和腐蚀性小的料液。 二、悬框式循环蒸发器 悬框式蒸发器是在中央循环管式蒸发器结构基础上发展起来的，其加热室是一个管式换热器，安放在蒸发器的下部，需要清洗时可提到蒸发器外面进行。运行过程 蒸发时，加热蒸汽经中央循环管进入壳程，释放热量后从冷凝液出口流出，原料液从加热室上方进入，沿环隙向下流动。由于存在密度差的影响，下降到底部的料液沿加热管束上升，被加热后蒸发成饱和蒸汽。上升的汽液经除沫器除沫后进入分离室，液体沉降流回到

5、蒸发器底部，再次进入加热管束受热蒸发。浓缩液集中贮存在加热室底部，当浓度符合要求后即可停止蒸发，从浓缩液出口放出。由于环隙截面积大，在本蒸发器中，料液循环速度可达 1.5m1m三、外加热式循环蒸发器 外加热式循环蒸发器由独立的加热室、分离室和循环管组成，加热室和分离室之间用循环管连接。加热器是一列管式换热器，无中央循环管，列管直径相同。加热蒸汽进口和冷凝水出口都设置在列管式换热器的壳体上，料液进口和浓缩液出口都设置在加热室底部。 工作时，待蒸发料液在加热室中加热后，沿加热管上升，经除沫器除沫后进入分离室，进行大量汽化。产生的二次蒸汽进入冷却器与冷水直接混合形成冷凝液，由于循环管内浓缩液温度低，

6、密度大，在重力作用下，沿循环管下降再次进入加热室受热汽化，形成蒸发循环运动，循环速率可达1.5 。浓缩液集中贮存在加热室底部，当浓度符合要求后即可停止蒸发，从浓缩液出口放出。m s工作过程 由于加热室的大小不受限制，所以外加热式蒸发器的加热面积很大，有的可达几千个平方米。同时，因加热管束的清洗和维修方便，所以，外加热式蒸发器广泛地应用于易结垢和易结晶料液的蒸发浓缩过程。四、强制循环蒸发器 中药提取液的粘度较大，如果采用自然循环，其蒸发速率不高，甚至难以进行，必须施加外力推动料液循环才能提高蒸发速率。 在外加热蒸发器的循环管与加热室之间安装一台循环泵，将浓缩液出口设置在分离室底部，如此就构成了强

7、制循环蒸发器。强制循环蒸发器其他结构与外加热蒸发器相同。结构 料液蒸发过程与外加热循环蒸发器相同，浓缩液回流过程主要靠循环泵推动，通过循环泵输送实现料液循环。由于有动力输送，强制循环蒸发器中浓缩液的循环速度大，一般为 ，生产中根据料液性质，可将循环速率调节在适宜的范围。 2m/s3.5m/s 强制循环蒸发器广泛用于粘度大，易结晶、易结垢料液的蒸发。课强制循环蒸发器传热面积大，能量消耗大，每平方米加热面积消耗的功率约 。 0.8kw0.4kw性能和应用第二节 单程蒸发器 溶液在蒸发器中不作循环流动，只加热蒸发一次即达到所需浓度，这种蒸发过程叫单程蒸发。 单程蒸发器升膜式 蒸汽带动液膜上升的蒸发过

8、程。降膜式 蒸汽与液体向下流动的蒸发过程。刮板式 用刮板将液体按膜的形式下降的蒸发过程。一、升膜式蒸发器 升膜式蒸发器由加热器、除沫器、分离室等部件构成。加热器是一组列管式换热器，列管直径约为25mm50mm,管长3m10m,管径比约为100150 ，无中央循环管设置。该蒸发器的加热蒸汽和原料液进口均设置在加热室的下部，浓缩液出口设置在分离室的下部。运行过程 原料液预热到沸点或接近沸点后，从蒸发器底部通入，进列管受热后迅速沸腾汽化，生成的蒸气快速上升，同时带动原料液沿管内壁成膜状上升，并在上升过程中不断汽化成蒸汽。蒸汽和部分料液经过除沫器除沫后，进入分离室并分离成而二次蒸汽和浓缩液，二次蒸气从

9、顶部导出，浓缩液从底部排出。 要将原料液预热到沸点或接近沸点，列管的长径比一定要严格遵守比例，是控制加热蒸汽流量，使得列管内蒸汽出口速度在加压下大于 在常压下为 ， 在减压下为 。10m/ssmsm5020smsm160100操作关键 升膜式蒸发器适用于蒸发量大，热敏性及易产生泡沫的料液，不适用于处理浓度较大、易结晶、易结垢和黏度大于 的料液。sPa 0.06二、降膜式蒸发器 降膜式蒸发器由蒸发室、分离室、分布器组成，其蒸发室和分离室的机构与升膜式蒸发器的相似，但连接方式不同。在该蒸发器中，原料液和加热蒸汽进口均设置在加热器顶部，浓缩液出口设置在分离室的下部。 分布器起着在加热列管间均匀分布原

10、料液的作用，促进液膜的形成，并具有防止蒸汽从加热管上部串出的液封作用。液体分布器 原料液从蒸发器顶部加入，通过分布器均匀地进分布到加热管内壁，在重力作用下沿管壁成膜状下降。在下降过程中被加热管加热而不断蒸发，产生的蒸汽和料液都从加热室底部进入气液分离室，并分离成二次蒸汽和浓缩液。二次蒸汽从上部引出，浓缩液从底部排出。 降膜式蒸发器传热系数比升膜蒸发器的小，适用于浓度高、黏度大、热敏性物料的蒸发浓缩，但不适用于易结晶、易结垢的料液。运行和应用三、刮板式薄膜蒸发器 刮板薄膜蒸发器由外壳、刮板、分布器组成。外壳内和外壁之间的夹套是加热蒸汽的流道，从底向上采用分段式夹套通过壳体对料液加热。由电动机传动

11、的转动轴顺壳体中轴线安装，轴上安装有3片8片规则排列的刮板，刮板边沿与壳体内壁之间有一定距离的缝隙，缝隙的大小可根据需要调节。固定式刮板与壳体内壁的间隙为0.75mm1.5mm，转子式刮板与壳体内壁的间隙由转子转数的变化来调节。原料液进口和二次蒸汽出口，以及料液分布器均安装在壳体的顶部，浓缩液出口设置在壳体的底部。 原料液由蒸发器上部沿切线方向加入，在刮板旋转带动下，料液均匀地分布在壳体内壁上，并形成下旋的液膜。液膜在下降过程中不断被加热、蒸发和浓缩，产生的蒸汽沿壳体向上在二次蒸汽出口排出，浓缩液从底部排出。运行过程及应用 旋转刮板式薄膜蒸发器具有传热速率高，溶液停留时间短，适应的物料广等优点

12、，可用于高黏度、易结晶、易结垢和热敏性料液的蒸发浓缩，尤其对热敏性中药提取液处理效果良好。缺点是结构复杂、不易维修、动力消耗大传热面积小、产量低。 四、蒸发器辅助设备蒸发器的附属设备有除沫器、冷凝器和形成真空的装置。 1.冷凝器 蒸发过程产生的二次蒸汽含有热量，需要回收。如果二次蒸汽是价值高，或者直接排放会造成空气污染，则需要采用管式换热器进行冷凝，其他类型的蒸汽可用高位逆流混合冷凝器直接冷凝。2.真空泵 当蒸发过程需要在减压条件下进行时，要采用真空泵装置，利用真空泵将蒸发产生的气体抽出，促进蒸发速度加快。常用真空泵有水力喷射器、旋片真空泵和水循环真空泵等。 3.除沫器 蒸发操作中易产生大量的

13、泡沫，为了防止损失有价值的产品或污染冷凝器，必须设置在蒸发器内部或外部设置除泡沫。 丝网除沫器第三节 蒸发工艺流程 在蒸发过程中，二次蒸汽的温度较高，热量可以被回收利用。如果二次蒸汽不作为加热蒸汽使用，这种蒸发叫单效蒸发。将多个蒸发器组合起来，并把二次蒸汽作加热载体利用，这种蒸发叫多效蒸发。 一、单效蒸发工艺流程 在单效蒸发流程中，料液蒸发产生的的二次蒸汽，经除沫器分离出液沫后，进入冷凝器与冷却水直接混合成冷凝液，原料液蒸发后成为浓缩液从蒸发器排出。 单效蒸发流程操作简单，工艺条件易于控制。适合于蒸发黏度较高的溶液，也可以用于易结垢和易结晶料液的蒸发。缺点是耗用加热蒸汽量大，能量利用率低，需要

14、反复蒸发浓缩才能达到预定浓度指标。性能及应用二、多效蒸发工艺流程（一）并流三效蒸发工艺流程 在并流三效蒸发流程中，原料液和加热蒸汽的流动具有相同的方向。原料液进入第一效蒸发器，蒸发后浓缩液被输送进入第二效，经蒸发后，第二次浓缩液进入第三效蒸发，最后所得浓缩液又称为完成液，从蒸发器底部放出，进入贮存罐贮存备用。 料液方向 蒸汽进入第一效释放潜热后以冷凝水排出，第一效产生的二次蒸汽温度很高，是过热蒸汽，用管道引入到第二效的加热室，在对有来自第一效的浓缩液加热后，以冷凝水从底部排出。第二效所产生的二次蒸汽温度仍然很高，被导入到第三效加热室，在对第二效浓缩液加热后，以冷凝水排出。 能量方向优缺点及应用

15、 并流三效蒸发流程辅助设备少，温度损失小，操作简便，工艺稳定，设备维修量少。其缺点是：后效温度低，浓缩液的黏度逐效增大，降低了传热系数，因此需要增加较大的传热面积进行换热。（二）逆流三效蒸发工艺流程 在逆流三效蒸发流程中，原料液与蒸汽走向相反。原料液从末效加入，经蒸发后，浓缩从底部排出并用泵送入到第二效蒸发器的加热室受热蒸发，所得浓缩液从底部排出，用泵输送到第一效蒸发器加热室受热蒸发，次时所得到的浓缩液浓度很高，被输送到贮罐保存。 物料方向能量方向 加热蒸汽进入第一效加入室放热后冷凝成液体，从底部排出。在第一效产生的二次蒸汽被引入第二效加热室，在对第一次浓缩液加热后冷凝成液体而排出。第二效产生

16、的二次蒸汽进入第三效对第二次浓缩液加热，释放热量后形成冷凝成液体排出蒸发器。 在逆流三效蒸发流程中，因浓缩液浓度和温度都逐效升高，所以各效的黏度相差较小，传热系数大致相同。由于第一效是由高温工业蒸汽加热，所以浓缩液排出温度较高，可在减压下进一步闪蒸浓缩。由于充分利用了各效二次蒸汽的余热，故需要的工业蒸汽量不大，降低了能源成本。但是，为浓缩液的输送，需要安装流体输送设备。另外，由于各效进料温度低于沸点，故必须设置预热器。 优缺点及应用（三）平流三效蒸发工艺流程 在平流蒸发流程中，原料液分别加入到各效蒸发器中，浓缩液分别从各效引出并汇集到贮存罐。工业蒸汽从第一效进入，放热后形成冷凝液从底部排出，产

17、生的二次蒸汽进入第二效加热室，释放热量后形成冷凝液排除，第二效产生的二次蒸汽进入第三效，在第三效释放热量后形成冷凝液排出。 能量方向应用 平流三效蒸发流程主要用于黏度大、易结晶的场合，也可以用于两种或两种以上不同原料液的同时蒸发过程。物料流动方向本章学习内容总结蒸发器循 环型 蒸发器中央循环管式蒸发器悬框式循环蒸发器 外加热式循环蒸发器强制循环蒸发器 单程蒸发器升膜式蒸发器降膜式蒸发器刮板式薄膜蒸发器蒸发器辅助设备蒸发工艺流程单效蒸发工艺流程多效蒸发工艺流程并流三效蒸发工艺流程逆流三效蒸发工艺流程平流三效蒸发工艺流程第一节 循环蒸发器循环蒸发器自然循环蒸发器 料液受热后产生密度差引起。 强制循

18、环蒸发器 外在动力推动引起。 一、中央循环管式蒸发器 中央循环管式蒸发器由加热室和汽液分离室组成。在分离室顶部安装有除沫器，蒸发器的下底采用封头密封，封头上设计有浓缩液出口和冷凝液出口 在加热室内直径较小的列管叫加热管，直径大的称中央循环管，又叫降液管。降液管既是循环流动的回流通道，又是原料液进入加热室的进口管道。循环动力 由于中央循环管直径大，液体受热不均匀，因而密度大；加热管直径小温度高，其中的料液受热汽化后密度减小，与中央循环管中的料液形成密度差，在重力作用下产生循环流动，循环速度一般 。sm5 . 04 . 0 加热管束直径小，表面积大，所以这种蒸发器的传热面积可达几百平方米，传热系数可达 。 C)W/(m2 600C)3000W/(m2 性能和应用 因加热管直径小，且固定安装，管内结垢后清洗困难，因此中央循环管式蒸发器只适用于蒸发结垢不严重，只有少量结晶析出和腐蚀性小的料液。 第三节 蒸发工艺流程 在蒸发过程中，二次蒸汽的温度较高，热量可以被回收利用。如果二次蒸汽不作为加热蒸汽使用，这种蒸发叫单效蒸发。将多个蒸发器组合起来，并把二次蒸汽作加热载体利用，这种蒸发叫多效蒸发。 一、单效蒸发工艺流程 在单效蒸发流程中，料液蒸发产生的的二次蒸汽，经除沫器分离出液沫后，进入冷凝器与冷却水直接