蒸发浓缩工艺课件

一 概述
蒸发流程的两个必要的组成部分：
➢加热溶液使溶剂汽化—蒸发器 ➢不断除去气化的蒸发溶剂—冷凝器
二次蒸汽
热源
水蒸气
蒸发时蒸汽
水蒸气
加热蒸汽 二次蒸汽
溶剂S
溶剂S 溶质A（不挥发）
加热
通常采用冷凝的方式将二次蒸汽排除。
一 概述
（三）蒸发操作的特点
①溶液的沸点升高：由于不挥发溶质的存在，溶液的蒸气压低于同温度 下纯溶剂的蒸气压。因此，在相同压力下，溶液的沸点高于纯溶剂的沸 点，这种现象称为溶液的沸点升高。溶液的沸点升高导致蒸发的传热温 度差的降低。
蒸发浓缩
一概述 二 蒸发设备 三 多效蒸发器 四 节能措施
一 概述
（一）基本概念
定义：
将含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸 汽，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为 蒸发。
利用溶剂具有挥发性而溶质不挥发的特 性使两者实现分离。 蒸发操作的目的：
➢获得浓缩的溶液，直接作为成品或半成品。 ➢脱除溶剂。此过程常伴随有结晶过程 ➢去除杂质。
②能耗较大：蒸发操作所汽化的溶剂量较大，需要消耗大量的加热蒸 气。因此需要考虑热量的利用的问题。
③溶液特性：有些物料浓缩时易于结晶，结垢；有些热敏性物料由于 沸点升高更易于变性；有些则具有较大的粘度或较强的腐蚀性，等等。 需要根据物料的特性和工艺要求，选择适宜的蒸发流程和设备。
一 概述
（四）蒸发操作的分类
由于引起循环运动的原因不同，分为自然循环型和强制循环型两类。
自然循环型：由于溶液受热程度不同产生密度差引起。 强制循环型：依靠外力迫使溶液沿一个方向作循环运动 。
二 蒸发浓缩设备
１.中央循环管式(标准式)蒸发器
•加热蒸汽：加热室管束环隙内 •溶液：加热室管束及中央循环管 内，受热时，由于中央循环管单 位体积溶液受热面小，使得溶液 形成由中央循环管下降，而由其 余加热管上升的循环流动。
1.按二次蒸气的利用情况分：单效蒸发和多效蒸发 单效蒸发：将二次蒸气不在利用而直接送到冷凝器冷凝以除去的蒸 发操作。 多效蒸发：若将二次蒸气通到另一压力较低的蒸发器作为加热蒸气， 则可提高加热蒸气（生蒸气）的利用率，这种串联蒸发 操作称为多效蒸发。
一 概述
2.按操作室压力分：常压、加压、减压（真空）蒸发
➢溶 液 循 环 速 度 高 ， 改 善 了 管 内 结 构情况 ➢传热速率较高 •缺点： ➢设备费高 ➢占地面积大 ➢加热管内溶液滞留量大 •适于处理易结垢，有晶体析出的溶液
二 蒸发浓缩设备
3 .外热式蒸发器
这种蒸发器将加热室与分离室分 开，采用较长的加热管。
优点： ✓ 降低了整个蒸发器的高度，便于
清洗和更换； ✓ 循环速度较高，使得对流传热系
数提高； ✓ 结垢程度小。
适于处理易结垢、有晶体析出、处理量大的溶液
二 蒸发浓缩设备
4. 列文蒸发器
•特点是在加热室上部设置沸腾室，加热 室中的溶液因受到附加液柱的作用，必 须上升到沸腾室才开始沸腾，这样避免 了溶液在加热管中结垢或析出晶体。 •优点：
二 蒸发浓缩设备
（二）单程型(膜式)蒸发器
溶液在蒸发器中只通过加热室一次，不作循环流动。溶液通 过加热室时，在管壁上呈膜状流动，故习惯上又称为液膜式蒸 发器。 优点： •溶液在蒸发器中的停留时间很短，因而特别适用于热敏性物料 的蒸发； •整个溶液的浓度，不象循环型那样总是接近于完成液的浓度， 因而这种蒸发器的有效温差较大。
料液 加热蒸汽
中央循环管
优点：溶液循环好；传热效率高；结构紧凑、制造方便、操作可靠 缺点：循环速度低；溶液粘度大、沸点高；不易清洗 适于处理结垢不严重、腐蚀性小的溶液
二 蒸发浓缩设备
2. 悬筐式蒸发器
•加热室像个筐，悬挂在蒸发器壳体的下 部，可由顶部取出。加热蒸汽由壳体上 部进入加热室，在管间放热加热管内溶 液使其上升，而沿悬筐外壁与蒸发器内 壁间环隙通道向下循环流动。 •优点：
适用于处理热敏性物料。
一 概述
3.按操作过程是否连续分:间歇蒸发，连续蒸发
间歇蒸发 :一次加料→最终X1出料或连续加料 维持液面，X1一次出 料。
溶液浓度和沸点随时间改变，为不稳定操作，适于小规模，多 品种的场合。 连续蒸发:稳定操作，适于大规模的生产过程。
二 蒸发浓缩设备
蒸发设备
蒸发器 辅助设备
加热室
分离室
除沫器（汽液分离器）
冷凝器
真空装置
用来进行蒸发的设备主要是蒸发器和冷凝器
蒸发器的作用是加热溶液使水沸腾汽化，并移去， 由加热室和分离室两部分组成。
冷凝器与蒸发器的分离室相通，其作用是将产生的水蒸汽冷凝而除去。
二 蒸发浓缩设备
（一Байду номын сангаас蒸发器的型式与结构
按加热室的结构和操作时溶液的流动情况，分为两大类：循 环型和单程型(不循环)。 （一）循环型蒸发器 特点：溶液在蒸发器中循环流动，溶液在蒸发器内停留时间长，溶 液浓度接近于完成液浓度。
（二）蒸发流程
一 概述
稀溶液（料液）经过预热加 入蒸发器。蒸发器的下部是由许 多加热管组成的加热室，在管外 用加热蒸汽加热管内的溶液，并 使之沸腾汽化，经溶缩后的完成 液从蒸发器底部排出。蒸发器的 上部为蒸发室，汽化所产生的蒸 汽在蒸发室及其顶部的除沫器中 将其中夹带的液沫易于分离，然 后送往冷凝器被冷凝而除去。
–流动阻力小 –循环速度高 –传热效果好 –加热管内不易堵塞 •缺点： –设备费高 –厂房高，耗用金属多 •适于处理有晶体析出或易结垢的溶液
二 蒸发浓缩设备
5. 强制循环型蒸发器
•在加热室设置循环泵，使溶液沿加热室方 向以较高的速度循环流动。 •优点：
✓循环速度高 ✓晶体不易粘结在加热管壁 ✓对流传热系数高 •缺点： 动力消耗大 对泵的密封要求高 加热面积小 •适于处理粘度大，易结垢、有晶体析出的 溶液。
常压蒸发：设备简单，操作方便，可采用敞口设备，二次蒸汽 可直接排放在大气中，但会造成大气污染，适用于临时性或小 批量的生产。
加压蒸发：可提高二次蒸汽的温度，有利于二次蒸汽的利用， 但要求加热蒸汽的压力较高。
减压蒸发： 沸点低 优点： (1) 传热温度差Δtm ↑； (2) 可利用低压蒸汽或废汽作为加热蒸汽 ； (3)可防止热敏性物料变质或分解 ； (4)沸点温度低，减少热损失。 缺点：真空装置，需消耗动力和增加设备