第八章蒸发设备

第一节 蒸发基本原理
图8-1蒸发裝 置示意图
1-加热室 2-加热管 3-中心降液管 4-蒸发室 5-捕汁器 6-冷凝器
第一节 蒸发基本原理
蒸发过程尚有以下特点： 1.蒸发的物料是溶有不挥发性溶质的溶液。依拉乌尔定律p=p*nA/（nA+nB) 可知，在相同压力下，溶液的沸点高于纯溶剂的沸点。所以，当加热蒸汽温 度一定时，蒸发溶液时的传热温度差要比蒸发纯溶剂时为小，溶液的浓度越 大，这种影响越显著。 2.蒸发时要汽化大量的溶剂，因此需消耗大量的加热蒸汽。 3.被蒸发的溶液本身，常具有某些特性，例如，有些物料在浓缩时可能结垢 或析出结晶，有些热敏性物料在高温下易分解变质，有些溶液则有较大的粘 度或较强的腐蚀性等。
多效蒸法可以提高加热蒸汽的利用率，所以多效蒸发的ห้องสมุดไป่ตู้作费用是随着 效数的增加而减少。但从表8-1可知，虽然(D/W)是随着效数的增加而不断 减小，但所节省的加热蒸汽量亦随之减小，例如由单效改为双效，可节省 加热蒸汽量约为50％，而从四效增为五效，可节省加热蒸汽量就己降为10 ％。另一方面，增加效数就需要增加设备费，而当增加一效的设备费用不 能与所节省的加热蒸汽的收益相抵时，就没有必要再增加效数，所以多效 蒸发的效数是有一定限度的。
第二节 蒸发设备
2.悬筐式蒸发器 （1）优点：悬框式蒸发器实际上是标准式蒸发器的改进形式。它把加
热室改进成可整体装拆悬吊在蒸发器中，便于检修；循环通道比标准式大， 可以产生较大的循环速度和传热系数，同时由于循环通道在外周，因此热 损失小。加热室可由顶部取出，便于检修和更换，适用于易结晶、结垢溶 液的蒸发。
第一节 蒸发基本原理
图8-5 有额外蒸汽引出的并流加料 图8-6 五效真空蒸发方案（数据/%） 三效蒸发装置的流程
第一节 蒸发基本原理
四、蒸发热力方案选择的原则 热力方案的选择首先应满足工艺的要求，即保证供应足够浓度的浓缩汁
和车间各用汽工序足够的蒸汽及规定的蒸汽参数，并做到热力利用的合理经 济。在不影响操作稳定的情况下，最大限度地抽取额外蒸汽，做到全面利用， 使进入冷凝器的汁汽降到最低限度以及利用冷凝水自然蒸发等，使热力方案 具有较高的技术经济指标，同时又保证蒸发操作的稳定性和灵活性，即一方 面是尽可能使实际抽取的汁汽量与设计时的抽取量相一致，另一方面是注意 生产波动时调节的可能性。设计时还必须考虑到蒸发罐的真空度应有调节的 可能性，或者采用浓缩罐。对于设备的投资费用等方面也应予以适当的考虑。
第二节 蒸发设备
缺点：①间歇操作，生产效率低；物料受热时间长，影响产品质量； ③料液循环差，传热系数低；④由于是单效、间歇操作，蒸汽消耗量大， 蒸发1kg水耗蒸汽在1.1kg以上；⑤冷却水用量大；⑥盘管表面易结垢，且 洗涮不方便；⑦二次蒸汽未能很好利用，仅适用于中小型工厂。
盘管式蒸发器按锅体结构可分为有加热夹套式和无加热夹套式。我国 从日本引进的盘管式蒸发器在锅体下侧有加热夹套，以增大传热面积。国 产的盘管蒸发器皆为无加热夹套。基本结构见图8-9。
（2）缺点：悬框式蒸发器存在结构复杂、单位传热面的金属消耗量较 多而制造费用较大。
第二节 蒸发设备
3.盘管式蒸发器 盘管式蒸发器适用于牛奶、果汁、蔬菜汁、豆浆、葡萄糖溶液等热敏性物 料在真空条件下进行低温浓缩，也可供医药、化工等部门浓缩物料之用。 盘管式蒸发器具有以下优点：①蒸发强度高，每平方米传热面积蒸发量可 达100kg/小时以上，其原因是传热温度差较高；②操作方便，容易掌握；③易 损件少，维护简单；④每批的产品质量均匀一致；⑤设备制造工艺简单，使用钢 材少。
图8-8 悬框 式蒸发器
1-壳体 2-蒸汽接管 3-分离室 4-悬框加热 室
第一节 蒸发基本原理
二、蒸发系统 1.单效蒸发系统 2.多效蒸发系统： （1）并流法 （2）逆流法（3）平流法
第一节 蒸发基本原理
图8-2 并流加料三效蒸发装置的流程 图8-3 逆流加料三效蒸发装置的流程
第一节 蒸发基本原理
图8-4 平流加料三效蒸发装置的流程
第一节 蒸发基本原理
三、多效蒸发中效数的限制
第二节 蒸发设备
2.悬筐式蒸发器 其加热室像篮筐，悬挂在蒸发器壳体的下部，加热蒸汽由顶部引入，在
管间加热管内的溶液。其原理和中央循环管式相同，但溶液沿悬筐外壁和外 壳体内壁所形成的环隙向下做循环流动，循环速度略大。其加热管束可取出 后清理，用备用管束替换，以节约清洗时间。加热蒸汽从位于中央的一根多 孔管进入，均匀吹入各加热管间。加热管束和管内壁形成的的环形通道是循 环料液的下流通道。其传热面积一般在100m2以下，总传热系数为600～ 3500W/(m2·K)
蒸发的方式有自然蒸发和沸腾蒸发。自然蒸发是溶液中的溶剂在低于沸点 下气化。沸腾蒸发是使溶液中的溶剂在沸点时气化，在气化过程中，溶液呈 沸腾状态，溶剂的气化不仅发生在溶液表面，而且发生在溶液内部，几乎在 溶液各个部分都同时发生气化现象，因此沸腾蒸发的速率远超过自然蒸发速 率。工业上的蒸发大多是采用沸腾蒸发。
第二节 蒸发设备
一、蒸发设备基本构造 1.标准式蒸发器(中央循环管 式蒸发器) 标准式蒸发器结构紧凑，传 热条件良好，投资少，但存 在循环速度小、检修不方便 等缺点。该类蒸发器在国内 糖厂和小型氯碱企业应用较 多。
图8-7 标准式蒸发罐 1-罐底封头； 2-进液管； 3-加热室； 4-蒸发室； 5-捕集器； 6-罐顶封头； 7-二次蒸汽出口； 8-管板； 9-中央降液管； 10-加热管； 11-加热室外壳； 12-蒸汽入口； 13-凝结水出口； 14-浓缩液出口
《化工设备操作与维护》
第八章 蒸发设备
第八章 蒸发设备
目录 1 蒸发基本原理 2 蒸发设备 3 蒸发设备操作条件的选择及优化 4 蒸发设备操作与管理 5 蒸发设备的安全运行
第一节 蒸发基本原理
一、蒸发基本原理 在化工过程中，蒸发是浓缩溶液的单元操作。这种操作是将溶液加热，
使其中部分溶剂气化并不断除去，以提高溶液中溶质浓度。例如，烧碱液的 增浓、稀盐水液的浓缩、淡水制备等。用来进行蒸发的设备称为蒸发器。