蒸发及其流程

蒸发及其工艺流程1、单效蒸发2、多效蒸发将含有非挥发性物质的稀溶液加热沸腾，使溶剂气化，溶液浓缩得到浓溶液或制取溶剂的过程称为蒸发。蒸发是化工、轻工、冶金、医药和食品加工等工业生产中常用的一种单元操作。蒸发在工业上的应用有三个方面:①将稀溶液浓缩直接得到液体产品。例如果汁浓缩；或者先通过蒸发过程使溶液浓缩，再利用结晶、干燥等单元操作将浓缩液进一步加工处理获取固体产品。②获取溶液中的溶剂作为产品。例如海水蒸发制取淡水。③同时制取浓缩液和回收溶剂。例如制药中浸取液的蒸发。根据“二次蒸汽利用情况”，把蒸发分为单效蒸发和多效蒸发。1、单效蒸发如果蒸发出来的二次蒸汽被直接冷凝而不再利用，称为单效蒸发。左图为单效蒸发工艺流程图，右图为生产设备图。如上左图为单效真空蒸发工艺流程图。主要设备包括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真空泵和8冷凝水排除器，以及管路、管件等组成。1、单效蒸发（1）工艺流程加热蒸汽进入加热室的管间，料液进入管内。加热蒸汽释放的冷凝潜热通过管壁传递给料液，使料液沸腾气化。料液在沸腾气化过程中，夹带的部分液体经加热室上方的一次、二次分离室进行汽液分离，并在分离室装有除沫装置，以便将夹带的液沫分离。二次蒸汽进入冷凝器内，被冷却水冷凝后排出。由于溶剂的气化，加热室管内溶液的浓度得到提高，浓缩以后的浓缩液称为完成液，从加热室的底部出料口排出。真空单效蒸发的目的是为了降低物料的沸点。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2、多效蒸发将几个蒸发器，按一定的方式组合起来，利用前一个蒸发器的二次蒸汽作为后一个蒸发器的加热蒸汽进行操作，称为多效蒸发。如右图的二效蒸发，它的设备构成与单效蒸发一样。2、多效蒸发（1）原理采用多效蒸发是减小加热蒸汽消耗量，节约热能的主要途径。蒸发的操作费用主要是汽化溶剂（水）所消耗的蒸汽动力费。每汽化lkg的溶剂（水）所消耗的加热蒸汽量称为单位蒸汽消耗量（即

），它表示加热蒸汽的利用程度，其值越小，经济性越好。在单效蒸发中，从溶液中蒸发出lkg水，通常需要消耗lkg以上的加热蒸汽，单位蒸汽消耗量大于l，只适合在小批量生产或间歇生产的场合下使用。对于大规模的工业生产过程，为了减少加热蒸汽消耗量，可采用多效蒸发的方法。多效蒸发时要求后效的操作压强和溶液的沸点均较前效为低，因此可引入前效的二次蒸汽作为后效的加热介质，即后效的加热室成为前效二次蒸汽的冷凝器，仅第一效需要消耗生蒸汽，从而大大降低了能量的消耗，这就是多效蒸发的操作原理。2、多效蒸发（1）原理单效到五效的单位蒸汽消耗量效数单效双效三效四效五效（D/W）1.10.570.40.30.27从上表中可以看出，随着效数的增加，单位蒸汽消耗量越少，因此所能节省的加热蒸汽费用越多，但效数越多，设备费用也相应增加。目前工业生产中使用的多效蒸发装置一般为3～5效。2、多效蒸发（2）工艺流程根据蒸汽流向与物料流向的相对关系，可将多效蒸发操作分为四种流程：并流加料流程、逆流加料流程、平流加料流程和错流加料流程。①并流加料流程并流加料又称顺流加料，即溶液与加热蒸汽的流向相同，都是由第一效顺序流至末效。并流加料流程是工业上最常见的加料流程，如右图所示的并流三效蒸发流程。2、多效蒸发（2）工艺流程根据蒸汽流向与物料流向的相对关系，可将多效蒸发操作分为四种流程：并流加料流程、逆流加料流程、平流加料流程和错流加料流程。①并流加料流程优点：溶液借助于各效压力依次降低的特点，靠相邻两效的压差，溶液自动从前效流入后效，无需用泵输送；因后一效的蒸发压力低于前一效，其沸点也较前一效低，故溶液进入后一效时便会发生自蒸发（或闪蒸），多蒸发出一些水蒸汽；操作简便，容易控制。2、多效蒸发（2）工艺流程根据蒸汽流向与物料流向的相对关系，可将多效蒸发操作分为四种流程：并流加料流程、逆流加料流程、平流加料流程和错流加料流程。①并流加料流程缺点：后一效的溶液浓度较大，而温度又较低，黏度显著增加，因而传热系数小很多，使整个蒸发系统的生产能力降低。因此，并流加料流程只适用于黏度不大的料液的蒸发。2、多效蒸发（2）工艺流程根据蒸汽流向与物料流向的相对关系，可将多效蒸发操作分为四种流程：并流加料流程、逆流加料流程、平流加料流程和错流加料流程。②逆流加料流程逆流加料流程就是加热蒸汽从第一效顺序流至末效，而原料液则由末效加入，然后用泵依次输送至前效，完成液最后从第一效底部排出。2、多效蒸发（2）工艺流程根据蒸汽流向与物料流向的相对关系，可将多效蒸发操作分为四种流程：并流加料流程、逆流加料流程、平流加料流程和错流加料流程。②逆流加料流程优点：随着溶液浓度的逐效增加，其温度也随之升高。因此各效溶液的黏度较为接近，使各效的传热系数基本保持不变。2、多效蒸发（2）工艺流程根据蒸汽流向与物料流向的相对关系，可将多效蒸发操作分为四种流程：并流加料流程、逆流加料流程、平流加料流程和错流加料流程。②逆流加料流程缺点：效与效之间必须用泵来输送溶液，增加了电能消耗；各效进料温度（末效除外）都较沸点为低，故与并流法比较，所产生的二次蒸汽量减少。2、多效蒸发（2）工艺流程根据蒸汽流向与物料流向的相对关系，可将多效蒸发操作分为四种流程：并流加料流程、逆流加料流程、平流加料流程和错流加料流程。③平流加料流程平流加料中的每一效都送入原料液，并放出完成液，加热蒸汽的流向从第一效至末效逐效依次流动。2、多效蒸发（2）工艺流程根据蒸汽流向与物料流向的相对关系，可将多效蒸发操作分为四种流程：并流加料流程、逆流加料流程、平流加料流程和错流加料流程。③平流加料流程特点：溶液不在效间流动，适用于蒸发过程中有结晶析出的情况或要求得到不同浓度溶液的场合。2、多效蒸发（2）工艺流程根据蒸汽流向与物料流向的相对关系，可将多效蒸发操作分为四种流程：并流