蒸发器的操作与控制-蒸发的基本知识与设备

蒸发器的操作与控制---蒸发简介蒸发简介蒸发的概念

将含有不挥发溶质的溶液加热沸腾，使其中的挥发性溶剂部分汽化从而将溶液浓缩的过程称为蒸发。蒸发的应用蒸发操作广泛应用于化工、轻工、制药、食品等许多工业中。1．制取增浓的液体产品，如电解法制得的烧碱液的浓缩、蔗糖水溶液的浓缩以及各种果汁、牛奶的浓缩等；2．制取纯净的溶剂，如海水蒸发脱盐制取淡水；3．同时制备浓缩溶液和回收溶剂，如中药生产中酒精浸出液的蒸发。蒸发简介蒸发操作的特点1．沸点升高：在相同压力下，含有不挥发物质的溶液沸点比纯溶剂高；2．二次蒸汽的综合利用：蒸发需要消耗大量加热蒸汽，同时生成水蒸气（二次蒸汽），充分利用二次蒸汽可提高经济性；3．物料物性的改变：浓度增大造成结晶，热敏性物质等。蒸发简介蒸发分类按操作压强分：常压、加压、减压（真空）蒸发1.常压蒸发：操作压强等于外界大气压，采用敞口设备，二次蒸汽直排到大气中。2.加压蒸发：加压蒸发的操作在高于大气压的情况下进行。3.减压蒸发：减压蒸发（或称真空蒸发）就是在低于大气压的条件下进行操作。化工生产中的蒸发操作大都采用减压蒸发。

蒸发简介蒸发分类

减压蒸发具有以下优点：降低了溶液的沸点低，可以增大传热温度差；当热负荷一定时，蒸发器的传热面积可以相应减小；适用于不耐高温热敏性物料的蒸发；因为溶液的沸点降低了，就可以利用低压蒸汽或废汽作为加热剂；操作温度低，热损失相应地减小了。减压蒸发也有一定的缺点:

溶液的沸点降低，使得溶液粘度增大，导致总的传热系数下降；减压蒸发还要配置如真空泵、缓冲罐、汽液分离器等辅助设备，使设备投资和操作费用相应增加。蒸发简介蒸发分类按操作过程是否连续分:间歇蒸发、连续蒸发1、间歇蒸发：溶液的浓度和沸点随时间而改变，传热的温度差和传热系数也随时间而变，是一非稳态操作过程，适合小批量、多品种的场合使用。2、连续蒸发：连续蒸发时，料液连续加入蒸发器，完成液连续地从蒸发器放出。蒸发器内各处的浓度与温度不随时间而改变，是稳态操作过程，适合于大规模的生产。蒸发简介蒸发分类按二次蒸气的利用情况分：单效蒸发、多效蒸发1、单效蒸发：将蒸发中汽化出来的二次蒸汽直接冷凝排放，不再利用，这样的蒸发操作称为单效蒸发。2、多效蒸发：如果把汽化出来的二次蒸汽引到下一个蒸发器作为加热蒸汽使用，并将多个这样的蒸发器串联起来，这种蒸发操作称为多效蒸发。

蒸发的效数由串联的蒸发器的个数划分，分为二效、三效、四效等。大规模的、连续性的生产一般都采用多效蒸发。蒸发器的操作与控制---多效蒸发操作流程操作流程按物料与蒸气的相对流向的不同，多效蒸发常见的加料流程有并流流程（顺流）、逆流流程、错流流程和平流流程。a.并流（顺流）蒸发原理流程并流流程溶液与蒸气的流向相同，都是由第一效顺序流至末效。第一个蒸发器（称为第一效）蒸出的二次蒸气用作第二个蒸发器（第二效）的加热蒸气，第二个蒸发器蒸出的二次蒸气用作第三个蒸发器（第三效）的加热蒸气。a.并流（顺流）蒸发原理流程优点：1、后效蒸发室压力较前效低，故溶液在效间的输送可以利用效间压差流入后效，无需用泵输送；2、前一效溶液流入温度和压力较低的后一效时，由于过热而发生自蒸发(闪蒸)，可蒸发更多的溶液。缺点：后效溶液浓度较前效大，而温度反而降低，故溶液粘度相对较大，使后效的传热系数较前效为小，在后两效中尤为严重。不适用于粘度随温度和浓度变化较大的溶液操作流程b.逆流蒸发原理流程溶液的流向与蒸汽的流向相反，即加热蒸汽由第一效进入，而原料液由末效进入，由第一效排出。适用于粘度随温度和浓度变化比较大的溶液，但不适用于热敏性物料的蒸发。操作流程b.逆流蒸发原理流程优点：随着溶液浓度的逐效提高，溶液的温度也不断提高，因此因组成增高使粘度增大的影响大致与因温度升高使粘度降低的影响相抵，故各效溶液的粘度较为接近，各效的传热系数也大致相同。缺点：

1、溶液在效间的流动是由低压流向高压，效间溶液需用泵输送，能量消耗较大。

2、各效（末效除外）均在低于沸点下进料，没有自蒸发，与并流法相比，所产生的二次蒸汽量较少。操作流程c.错流蒸发原理流程从上述可知，并流和逆流加料各有优缺点，为了克服两者的缺点，保持优点，采用部分并流和部分逆流的错流加料应运而生。一般在末尾几效采用并流加料以利用其不需泵送和自蒸发等优点。操作流程d.平流蒸发原理流程平流法是指原料液平行加入各效，完成液分别由各效排出。蒸汽的流向仍由第一效流向末效。适用于蒸发过程中容易析出结晶的物料

(如食盐水在较低浓度下即达到饱和状态而有结晶析出)，可避免在各效间输送含有大量结晶的溶液。

蒸发器的操作与控制---蒸发器的辅助设备辅助设备1.除沫器作用：将离开分离室的二次蒸汽中的液沫进一步分离。蒸汽中如果夹带着大量的液体，不仅会造成物料损失，还有可能腐蚀下一效加热室中的换热管，二次蒸汽中的液沫要尽可能地除去。(a)～(d)安装在蒸发器的顶部(e)～(g)安装在蒸发器的外部辅助设备2.冷凝器作用：冷凝二次蒸汽。冷凝器有间壁式冷凝器和直接接触式冷凝器（混合式冷凝器）两类。间壁式冷凝器可采用列管式换热器。除了二次蒸气是有价值的产品需要回收，或会严重污染冷却水的情况采用间壁式冷凝器外，大多采用气液直接接触的混合式冷凝器来冷凝二次蒸汽。混合式冷凝器

辅助设备3.真空装置当蒸发过