蒸发工艺流程与操作条件的选择

1、 蒸发工艺流程与操作条件的选择一、单效蒸发图5-13是典型的单效真空蒸发流程图，单效蒸发操作的主体设备蒸发器，它的下部分是由若干加热管组成的加热室1，加热蒸汽在管间（壳方）被冷凝，它所释放出来的冷凝潜热通过管壁传给被加热的料液，使溶液沸腾汽化。在沸腾汽化过程中，夹带的一部分液体在蒸发器的上部的分离室2分离，并在其出口处装有除沫装置，以便将夹带的液体分离开。蒸汽进入冷凝器4内，被冷却水冷凝后排出。在加热室管内的溶液中，随着溶剂的汽化，溶液浓度得到提高，浓缩以后的完成液从蒸发器的底部出料口排出。在单效蒸发过程中，由于所产生的二次蒸汽直接被冷凝而除去，使其携带的能量没有被充分利用，因此能量消耗大，它

2、只在小批量生产或间歇生产的场合下使用。图5-13 单效真空蒸发流程1加热室；2分离室；3二次分离器；4混合冷凝器；5汽液分离器；6缓冲罐；7真空泵；8冷凝水排除器二、多效蒸发（一）多效蒸发的原理在生产中，蒸发大量水分时，势必需要消耗大量的加热蒸汽。为减少加热蒸汽的消耗量，可采用多效蒸发。即将若干个蒸发器串联起来协同操作，利用减压的方法，使后一个蒸发器的操作压力和溶液沸点比前一个低。把前一个蒸发器产生的二次蒸汽引入后一个蒸发器的加热室作为热源，后一个蒸发器的加热室作为前一个蒸发器的冷凝室，最后一个蒸发器的二次蒸汽送去被冷凝。在多效蒸发中，每一个蒸发器称为一效，通入加热蒸汽的蒸发器称为第一效。用第

3、一效的二次蒸汽作为加热蒸汽的蒸发器称为第二效，依次类推。相同的生产能力下，串联若干单效设备，可提高热能利用的经济性，但也提高了设备的投资费用。（二）多效蒸发的流程根据原料液加入方法的不同，多效蒸发操作有四种流程，即顺流法、逆流法、平流法和混流法。1顺流流程也称并流法，为最常用的一种加料流程。如图5-14所示，蒸汽和料液的流动方向一致，依效序从第一效到末效。顺流操作的优点是：蒸发室压强依效序递减，料液在效间流动不需要泵。同时，料液沸点依效序递降，使前效料液进入后效时，产生自蒸发作用，增加了水分蒸发量。另外，料液浓度依效序递增，高浓度料液在低温下蒸发，这对热敏性食品物料是有利。缺点是：料液黏度随效

4、序显著升高，传热系数逐效降低， 使末效蒸发困难。因此，顺流法不宜处理黏度随浓度的增加而迅速加大的溶液。图5-14 顺流多效蒸发流程图 5-15 逆流多效蒸发流程2逆流流程如图5-15料液与蒸汽流动方向相反。原料液由末效进入，依次用泵送入前效，而蒸汽则由第一效流至末效。逆流法的优点是：浓度较高的料液在较高的温度下蒸发，故黏度不会太高，各效的传热系数值不会太低，有利于提高整个系统的生产能力；末效的蒸发量比顺流少，减少了冷凝器的负荷。缺点是各效间料液要用泵输送，增加了电能消耗，装置复杂；没有自蒸发，还要消耗一部分蒸汽将料液从低沸点加热到高沸点，从而使蒸发量减少。此外高温加热面上浓溶液的局部过热有引起

5、结焦和营养物质受破坏的危险。对于料液黏度随浓度和温度变化较为敏感的情况，宜采用逆流法。3平流流程是指每效均平行送人原料液和排出产品。此法只用于易结晶物料的蒸发。如食盐溶液的浓缩，因为夹带大量结晶的黏稠悬浮液不便于在效间输送。此方法对结晶操作较易控制，并省掉了黏稠悬浮液的效间泵送。图5-16 平流多效蒸发流程4混流流程效数多时，可采用顺流和逆流并用操作。即有些效间为顺流，有些效间为逆流，这样可以协调两种流程的优缺点，对黏度较高的料液的浓缩很有利。（三）多效蒸发效数的确定由于多种原因，多效蒸发的效数是有限的。首先，效数增加，会增加蒸发器及附属设备投资费用。其次，在多效蒸发中，末效二次蒸汽温度受真空

6、度的限制不可能无限降低，而首效的沸点又常受物料热敏性的限制，使首效的加热蒸汽温度也不能无限升高。这样，总温差就有了一定的限制。而且每一效的有效温差不能低于57K，否则无法维持在泡核沸腾下操作。因此也不能无限制地增加效数。实践中常用的多效蒸发是双效、三效、四效。对热敏性高的物料，首效的蒸发温度即受限制，所以工业上很少有超过四效的蒸发流程。三、蒸发操作条件的确定（一）料液液面高度对蒸发过程的影响蒸发器液面的正常与稳定对蒸发操作十分必要。液面过低，加热室的加热管上方易结垢，影响料液的正常循环，降低加热效率，甚至会引起加热管局部或全部堵塞，以致无法正常操作。对于强制循环蒸发器，过低的液面会使循环泵发生

7、气蚀和振动，危及泵的安全运行。液面过高，会导致较大的液面静压，使料液沸点上升，传热温差变小，生产能力下降，液面过高还会使气液分离空间过小，容易出现从二次蒸汽管中跑液的事故。因而在各效蒸发器内液面高度应保持适宜。一般悬筐式、标准式一类自然循环蒸发器适宜液面定在加热室以上0.5m处，列文式蒸发器在沸腾区上方0.30.5m处。 （二）真空度对蒸发过程的影响 真空度也是蒸发操作中的一个重要工艺条件。真空度过低，不但蒸发装置的生产能力得不到充分发挥，而且还会增加蒸汽消耗量，因此蒸发系统采用较高的真空度，以增大末效及整个蒸发系统的传热温差，从而提高装置的生产能力。真空度增大，还可以降低蒸发系统的蒸汽消耗。

8、同时，真空度增大，可使料液沸点降低，料液离开蒸发系统带走的热量减少，并可减少预热所用蒸汽量。实际生产中应采用尽可能高的真空度，以达到高产低耗的目的。影响真空度的因素有如下几方面。 （1）不凝气体。蒸发过程中的不凝气主要是空气。由于真空设备单位时间排除不凝气的能力有限，所以要尽量减少带入系统的不凝气量。不凝气来自以下三个部分：二次蒸汽夹带的不凝气；冷却水进入真空系统后释放出其中溶解的不凝气；真空系统管道和设备的各个连接部位漏人的不凝气。为提高蒸发装置的真空度，必须提高管道和设备的密闭性能。（2）真空系统的阻力。真空系统内的蒸汽和不凝气的流速很大，在流动过程中会有较大的阻力，引起真空度损失。（3）冷却水量和温度。末效蒸发器的真空度是通过冷凝蒸汽，并引除不