化工单元操作 蒸发
化工单元操作之蒸发器类型结构介绍课件
肆
材料：根据不同介 质和温度选择合适 的材料，如不锈钢、 碳钢、钛合金等
蒸发室
1 作用：蒸发室是蒸发 器的核心部分，用于 进行蒸发操作
2 结构：蒸发室通常由 加热室、分离室和冷 凝室组成
加热室：加热室是蒸
3 发室的主要部分，用 于加热物液体，使蒸汽和液体 分别进入冷凝器和分 离器
废水处理
01
蒸发器在废水处理中的应用广泛，
可有效去除废水中的有害物质
02
蒸发器可应用于各种废水处理工艺，
如生物法、化学法、物理法等
03
蒸发器在处理高浓度、高盐度废水
方面具有显著优势
04
蒸发器可有效降低废水处理成本，
提高废水处理效率
食品加工
01
浓缩果汁：蒸发水分， 提高果汁浓度
02 03
糖浆制作：蒸发水分， 提高糖浆浓度
应用：广泛应用于食品、 医药、化工等行业的蒸发 浓缩过程
多效蒸发器
01
原理：利用多 个蒸发器串联， 实现热能的循
环利用
02
特点：节能、 高效、占地面
积小
03
应用：广泛应 用于食品、医 药、化工等行
业
04
结构：主要由 蒸发器、冷凝 器、真空泵等
部件组成
蒸汽压缩蒸发器
工作原理：利用蒸汽压缩机将蒸 发器产生的二次蒸汽压缩，提高 蒸汽温度和压力，从而提高蒸发
化工单元操作之蒸发 器类型结构介绍课件
目录
01. 蒸发器类型 02. 蒸发器结构 03. 蒸发器应用
1
蒸发器类型
单效蒸发器
结构：由加热室、分离室 和冷凝器组成
特点：操作简单，能耗较 低，适用于处理量较小的 场合
工作原理：利用加热蒸汽的 热量，使溶液沸腾，产生蒸 汽，蒸汽在冷凝器中冷凝成 液体，从而实现溶液的浓缩
化工原理 蒸发
（二）冷凝器 冷凝器的作用是冷凝二次蒸汽。冷凝器有间壁式和直接接触式两 种，倘若二次蒸汽为需回收的有价值物料或会严重污染水源，则应采 用间壁式冷凝器，否则通常采用直接接触式冷凝器。后一种冷凝器一
般均在负压下操作，这时为将混合冷凝后的水排出，冷凝器必须设置
得足够高，冷凝器底部的长管称为大气腿。 （三） 真空装置 当蒸发器在负压下操作时，无论采用哪一种冷凝器，均需在冷凝 器后安装真空装置。需要指出的是，蒸发器中的负压主要是由于二次 蒸汽冷凝所致，而真空装置仅是抽吸蒸发系统泄漏的空气、物料及冷 却水中溶解的不凝性气体和冷却水饱和温度下的水蒸汽等，冷凝器后
溶液由升膜管束底部进入，流向
顶部，然后从降膜管束流下，进 入分离室，得到完成液。
适于处理浓缩过程中粘度变化大 的溶液、厂房有限制的场合
预热室
4.刮板薄膜式蒸发器
它是在加热管内部安装一可旋转的搅拌刮板
，刮板端部与加热管内壁间隙固定在 0.75 ～ 1.5mm 之间，依靠刮板的作用使溶液成膜状分 布在加热管内壁面上。
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：
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
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，
料液 加热蒸汽
中央循环管
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。
《化工单元操作蒸发》课件
蒸发过程中的安全问题
1 高温
严格控制操作温度，采取 防热措施，避免操作人员 受热伤害。
2 高压
加强设备密封性能，防止 发生泄漏和事故。
3 燃爆
使用防爆设备和合适的工 艺参数，预防燃爆事故的 发生。
蒸发技术的应用
生物质能源利用
通过蒸发技术，将生物质转化为能源，实现绿色能 源利用。
1 传热
确保蒸发设备能提供充足的热量，促进液体快速蒸发。
2 传质
维持蒸发器内的浓度差，使溶液在蒸发过程中能充分挥发。
3 操作参数的调节
控制温度、压力、流量等操作参数，以获得理想的蒸发效果。
蒸发过程中常见问题及解决方法
结垢
使用清洁剂和定期维护设备， 防止结垢对蒸发效果的影响。
泡沫
加入消泡剂，控制溶液表面 泡沫的产生，提高蒸发效率。
《化工单元操作蒸发》 PPT课件
本课件将介绍化工单元操作蒸发的概念、设备和关键因素，解决常见问题， 以及蒸发技术的应用和意义。
操作蒸发的概念
蒸发是指液体通过升温变成气体的过程。蒸发广泛应用于化工行业，具有高 效、节能等优势。
蒸发的分类
自然蒸发
自然条件下，液体表面经过 长时间蒸发产生气体。
强制蒸发
通过加热增加蒸发速率，提 高产量和效率。
真空蒸发
在低压下进行蒸发，使液体 在较低温度下蒸发。
蒸发设备及其操作
管式蒸发器
通过管道中的加热介质将液体加热蒸发，广泛用于 工业生产。
循环蒸发器
利用冷凝和蒸发过程中的再循环，提高蒸发效果。
多效蒸发器
通过多级蒸发，充分利用热量，提高能源利用效率。
蒸发操作中的关键因素
食品工业
化工单元操作：蒸发工艺计算
工艺计算
二、加热蒸汽消耗量
D WH '(F W )h1 Fh0 QL H hc
讨论１.加热蒸汽的冷凝水在饱和温度下排出
则H-hc为冷凝潜热
r(kJ/kg)
D WH '(F W )h1 Fh0 QL r
工艺计算
三、蒸发器传热面积计算
由传热速率方程可知，传热面积为：
A Q K tm
（一）蒸发器的热负荷Q 蒸发器的热负荷Q可以根据加热室的热量衡算求得。如果忽略加热室的 热损失，则Q即为加热蒸汽冷凝放出的热量：
Q Dr
工艺计算
三、蒸发器传热面积计算
（二）传热系数K
1.传热系数原则上可按下式计算:
1
蒸发技术 ---蒸发工艺计算
工艺计算
一、水分蒸发量计算
以蒸发器为系统进行溶质的质量衡算（以kg/h为基准) ：
Fx0=(F-Wx1
完成液浓度：
x1
Fx0 F W
工艺计算
二、加热蒸汽消耗量
以蒸发器为衡算范围，以kJ/h为单位 对进出蒸发器的热量进行衡算（以 0℃液态为温度与物态基准）：
3. 现场测定 对已有的蒸发设备可用实验方法确定其K值，测定方法和换热器传热系数的测定方法相同。
工艺计算
三、蒸发器传热面积计算
（三）平均温度差Δtm
蒸发属两相均有相变的恒温传热过程，故传热的平均温度差（亦称有效温度差）为：
tm T t1
当加热蒸汽选定时，蒸发计算需知道溶液的沸点t1，即可计算传热温度差。
r'
注：T'—操作压力下二次蒸汽的温度，K； r′—操作压力下二次蒸汽的汽化潜热，kJ/kg。
化工单元操作：蒸发案例
2．润滑油溶剂精制过程溶剂的回收
在润滑油生产过程中，为了满足润滑油油的使用要求，必须除去一些非理想组分。
目前除去非理性组分常用的方法就是溶剂精制。
溶剂精制即把合适的溶剂加到生产润滑油的原料中，溶剂对非理想组分的溶解度较大，而对理性组分溶解度较小。
这样非理想组分就会溶解在溶剂中而被除去。
为了节约资源，溶剂需要回收循环利用。
溶剂回收采用的就是蒸发的方法，把溶剂和非理想组分分开。
溶剂回收所需能耗很大，所以各炼厂都把溶剂回收作为节能工作的重点，一般采用双效或三效蒸发，流程如图2所示。
图2糠醛精制溶剂回收三效蒸发工艺流程
1-低压蒸发塔；2一中压蒸发塔；3-高压蒸发塔；4-汽提塔；5-加热炉；6-干燥塔；7-蒸汽发生器 3．氯碱生产
氯碱系统是由电解、盐水、氯氢、液氯、冷冻、盐酸、漂液、蒸发、循环水组成的系统。
其主要流程是盐水生产的精盐水经电解生成主要成分是NaOH、NaCl的电解液和氯气/氢气三种物质。
电解液由蒸发经浓缩，并分离其中的NaCl，加水溶解后供盐水工序生产精盐水用。
NaOH经冷却沉降后，送成品桶作为成品销售。
其中蒸发部分工艺流程如图3所示电解液经两台串联的螺旋板式换热器预热至90℃—100℃，进入Ⅰ效蒸发器，料液靠压差过料到Ⅱ效蒸发器强制循环浓缩，然后由Ⅱ效采盐泵送至Ⅱ效旋液分离器采盐，盐泥流入盐泥高位槽，Ⅱ效旋液分离器顶部清液，当过料时送至Ⅲ效，不过料时回流至Ⅱ效，碱液在Ⅲ效蒸发器中强制循环浓缩至30%或42%，由Ⅲ效采盐泵送至Ⅲ旋液分离器采盐，盐泥入盐泥高位槽，顶部清液，当出料时送至出碱桶，当浓度不合格时回流入Ⅲ效蒸发器中。
图3 氯碱生产蒸发部分流程。
化工单元操作案例
化工单元操作案例一、案例背景。
咱就说有个生产果汁饮料的小工厂吧。
这个工厂想要把刚榨出来的果汁进行浓缩，为啥呢？因为浓缩后的果汁运输起来更方便，保存的时间也能更长些。
这就用到化工单元操作里的蒸发操作啦。
二、蒸发操作过程。
1. 设备准备。
首先呢，他们有一个专门的蒸发器。
这个蒸发器就像一个大蒸锅，不过可比咱们家里的蒸锅高级多了。
它有加热室和蒸发室两部分。
加热室里有管道，管道里通着蒸汽。
就好比给这个蒸发器的锅底加了一把超级大火。
为了让果汁在里面好好地被蒸发，还得有一个进料装置，能把新鲜的果汁均匀地送进蒸发器里。
这就像我们给蒸锅加水得慢慢倒进去，不能一下子倒太多，不然会扑锅的。
2. 进料。
新鲜的果汁就通过进料装置缓缓地流进了蒸发器的蒸发室。
这果汁一进去，就像一群小绵羊进了一个大牧场，准备接受“阳光”（其实是蒸汽的热量）的洗礼。
3. 蒸发过程。
蒸汽在加热室的管道里呼呼地跑着，把热量传给了蒸发器里的果汁。
果汁里的水分就像一群调皮的小精灵，得到了足够的热量后就开始变成水蒸气飞走了。
随着水分的不断蒸发，果汁就越来越浓稠啦。
这时候蒸发器里就像一场魔法表演，果汁在下面慢慢地变浓，水蒸气在上面不断地冒出去。
4. 出料。
当果汁达到了预定的浓缩程度后，浓缩后的果汁就从蒸发器的出料口流出来啦。
这时候出来的果汁已经从原来稀稀的状态变成了浓浓的精华。
就像把一杯水变成了一小勺糖浆一样神奇。
三、操作中的小插曲和解决办法。
1. 果汁沸腾太剧烈。
有一次，工人发现果汁在蒸发器里沸腾得太厉害了，就像开水在锅里翻滚得要溢出来一样。
这可不好，因为这样可能会让果汁溅到蒸发器的顶部，弄脏设备不说，还会影响果汁的质量。
他们想了个办法，调整了蒸汽的流量。
就像我们在家里做饭的时候，如果锅里的水开得太猛，就把火关小一点。
他们把通到加热室管道里的蒸汽流量稍微降低了一些，这样果汁就慢慢平静下来，正常地蒸发了。
2. 蒸发器结垢。
过了一段时间，工人们发现蒸发器的加热室管道壁上有一些污垢。
化工单元操作：蒸发工艺计算
—原料液流量，kg/h；1 单效蒸发的物料衡算和热量衡算 1，仍取整个蒸发器为系统，设加热蒸汽的冷凝液在饱和温度下排出，则热量衡算得式中：S—蒸发器加热室的传热面积，m2；Q—蒸发器加热室的传热速率，称为蒸发器的热负荷，W；K—蒸发器加热室的传热系数，W/(m2•℃)；Δt m—加热室两侧的平均温度差，℃。
（一）蒸发器的热负荷Q蒸发器的热负荷Q可以根据加热室的热量衡算求得。
如果忽略加热室的热损失，则Q即为加热蒸汽冷凝放出的热量：Q=D（H-h C）=Dr (14)(二) 传热系数K传热系数原则上可按下式计算:(15)式中：αo—管间蒸汽冷凝时的对流传热系数，W/(m2•K)；αi—管内溶液沸腾时的对流传热系数，W/(m2•K)；R o—管外污垢热阻，(m2•K)/W；R w—管壁热阻，(m2•K)/W；R i—管内污垢热阻，(m2•K)/W。
实际应用过程中，由于管内沸腾传热的复杂性，现有的计算管内沸腾传热系数的关联式准确性较差，目前在蒸发器计算中，K值多数根据实验数据选定。
表2列出了一些常用蒸发器的K值的大致范围，可供估算使用。
蒸发器型式 传热系数K/[W/(m2•℃)] 蒸发器型式 传热系数K/[W/(m2•℃)]标准式（自然循环）悬筐式外热式（自然循环）600～3000600～30001200～6000外热式（强制循环）升膜式1200～70001200～6000（三）传热的平均温度差Δt m蒸发操作过程中的传热是间壁两侧流体皆有相变的传热过程，一侧为加热蒸汽冷凝，其温度为加热蒸汽的温度T，另一侧为溶液沸腾汽化，其温度为溶液的沸点t1。
传热的平均温度差为Δt m=T-t1 (16)Δt m称为有效温度差。
在实际生产中，由于溶液的真实沸点不便于测量，常以二次蒸汽冷凝器进口附近处的压强所对应的饱和蒸汽温度T'来代替。
由于T'比溶液的实际沸点t1要低，两者之差称为温差损失，亦称为溶液的沸点升高，用Δ表示，即t1=T'+Δ (17)蒸发器内溶液的沸点升高（或温度差损失）主要有以下三方面的原因：由于溶液中含有不挥发物质所引起的沸点升高Δ′；由于蒸发器中溶液的液柱静压力而引起的沸点升高Δ″；由于管路流动阻力而引起的沸点升高Δ′′′。
《化工单元操作》教学课件—06蒸发 结晶
各种物质的溶解度数据可以由实验测定，或从有关手册中查得。
• 2．过饱和度和过饱和曲线 （1）过饱和度 同一温度下，过饱和溶液和饱和溶液间的浓度差称为过饱和度。 不饱和的溶液经过冷却降温达到饱和时的温度称为饱和温度。 过饱和度表示溶液呈过饱和的程度，也是结晶过程不可缺少的推动力。过饱和度的大
小直接影响着晶核的生成和晶体的生长，溶液的过饱和度越大，则一旦过饱和状态被破坏， 结晶析出的速率就越大，结晶的产量就越多。可见，创造溶液的过饱和状态是结晶操作的 必要条件，如何控制溶液的过饱和程度也是结晶操作最关键的问题之一。
''' 值的大小与二次蒸汽在管道中的流速、物性及管道尺寸等有关。根据经验，一般 取 ''' 为0.5～1.5℃
第三节 多效蒸发 一、多效蒸发的操作原理
。
利用减压的方法使后一效蒸发器的操作压力和溶液的沸点均较前一效蒸发器的低， 使前一效蒸发器引出的二次蒸汽作为后一效蒸发器的加热蒸汽，且后一效蒸发器的
故蒸发时产生的蒸汽也是水蒸汽。
热源蒸汽习惯上称为生蒸汽或一次蒸汽； 为了区别这两种蒸汽
从蒸发器汽化生成的水蒸气称为二次蒸汽。
•
蒸发分类
1.按加热方式：直接加热和间接加热；
2.按加热情况：自然蒸发和沸腾蒸发； 自然蒸发——加热温度低于溶液沸点，只在溶液表面发生汽化。
沸腾蒸发——加热温度等于溶液沸点，溶液内部和表面同时发生汽化。 3.按蒸发器的效数：单效蒸发和多效蒸发
• 二、单效蒸发的计算 单效蒸发计算的主要内容有：水分蒸发量；加热蒸气消耗量；蒸发器的传热面积。
计算的依据是：物料衡算、热量衡算和传热速率方程。
1．水分蒸发量 W 的计算
根据物料衡算衡算，蒸发前后溶质的量不变
蒸发单元的操作方法
蒸发单元的操作方法
蒸发单元是一种用于将液体转化为蒸汽的设备，操作方法如下：
1. 准备工作：确定所需蒸发量和操作条件，检查设备是否正常运转，如电源、冷却水等是否正常供应。
2. 加热液体：将待蒸发的液体加入蒸发单元内部的容器中，可以通过加热外壁或使用加热器来加热液体。
3. 控制温度：使用控制装置来监测和调节蒸发单元的工作温度，以确保液体保持在蒸发温度范围内。
4. 收集蒸汽：蒸发过程中，蒸汽会逐渐产生。
通过蒸发单元的出口处或连接的管道将蒸汽收集起来，并将其用于需要蒸汽的其他工艺或处理中。
5. 清洗和维护：操作结束后，及时清洗蒸发单元内部的残留物，并定期进行维护保养工作，以确保设备的正常运行和延长使用寿命。
需要注意的是，不同类型和规格的蒸发单元操作方法可能稍有不同，具体操作时应参照设备的使用说明书或请专业人员指导。
2024年化工生产单元安(三篇)
2024年化工生产单元安化工单元操作是指各种化工生产中以物理过程为主的处理方法，主要包括加热、冷却、加压操作、负压操作、冷冻、物料输送、熔融、干燥、蒸发与蒸馏等。
（1）加热加热是促进化学反应和物料蒸发、蒸馏等操作的必要手段。
加热的方法一般有直接火加热（烟道气加热）、蒸汽或热水加热、载体加热以及电加热等。
①温度过高会使化学反应速度加快，若是放热反应，则放热量增加，一旦散热不及时，会造成温度失控，发生冲料，甚至会引起燃烧和爆炸。
②升温速度过快不仅容易使反应超温，而且还会损坏设备，例如，升温过快会使带有衬里的设备及各种加热炉、反应炉等设备损坏。
③当加热温度接近或超过物料的自燃点时，应采用惰性气体保护；若加热温度接近物料分解温度，此生产工艺称为危险工艺，必须设法改进工艺条件，如负压或加压操作。
（2）冷却在化工生产中，把物料冷却在大气温度以上时，可以用空气或循环水作为冷却介质；冷却温度在15℃以上，可以用地下水；冷却温度在0～15℃之间，可以用冷冻盐水。
还可以借某种沸点较低的介质的蒸发从需冷却的物料中取得热量来实现冷却，常用的介质有氟里昂、氨等。
此时，物料被冷却的温度可达－15℃左右。
①冷却操作时，冷却介质不能中断，否则会造成积热，系统温度、压力骤增，引起爆炸。
开车时，应先通冷却介质；停车时，应先停物料，后停冷却系统。
②有些凝固点较高的物料，遇冷易变得黏稠或凝固，在冷却时要注意控制温度，防止物料卡住搅拌器或堵塞设备及管道。
（3）加压操作凡操作压力超过大气压的都属于加压操作。
加压操作所使用的设备要符合压力容器的要求，加压系统不得泄漏，否则在压力下物料以高速喷出，产生静电，极易发生火灾爆炸。
所用的各种仪表及安全设施（女口爆破泄压片、紧急排放管等）都必须齐全好用。
（4）负压操作负压操作即低于大气压下的操作。
负压系统的设备也和压力设备一样，必须符合强度要求，以防在负压下把设备抽瘪。
负压系统必须有良好的密封，否则一旦空气进入设备内部，形成爆炸混合物，易引起爆炸。
蒸发技术—认识蒸发装置(化工单元操作课件)
01 任务一 认识蒸发装置
列文蒸发器中循环管的截面积比一般自然循环 蒸发器的截面积大，通常为加热管总截面积的2～ 3.5倍，这样，溶液循环时的阻力减小；加之加热管 和循环管都相当长，通常可达7～8m，循环管不受 热，因此，两个管段中溶液的温差较高，密度差较 大，从而造成了比一般自然循环蒸发器要大的循环 推动力，溶液的循环速度可以达到2～3m/s，整个 蒸发器的传热系数可以接近于强制循环蒸发器的数 值，而不必付出额外的动力。
模块四 蒸发技术
目录
CONTENTS
01 任务一 认识蒸发装置
工业中的应用
糖厂的甘蔗原料先被破碎成片 状或条状制成蔗料,然后送入压榨机 压榨。压榨出的蔗汁经过亚硫酸清 净、预灰和加热、硫熏中和、沉降 和过滤等工序后得到清汁,此时清汁 的浓度约为12%-14%,清汁必须经 过多效蒸发浓缩为60%的糖浆,并经 过硫熏、过滤制成清净糖浆,清净糖 浆经煮糖、结晶、离心、干燥制成 原糖。
工业中的应用
糖厂的甘蔗原料先被破碎成片 状或条状制成蔗料,然后送入压榨机 压榨。压榨出的蔗汁经过亚硫酸清 净、预灰和加热、硫熏中和、沉降 和过滤等工序后得到清汁,此时清汁 的浓度约为12%-14%,清汁必须经 过多效蒸发浓缩为60%的糖浆,并经 过硫熏、过滤制成清净糖浆,清净糖 浆经煮糖、结晶、离心、干燥制成 原糖。
蒸发单元过程的主要目的： （1）稀溶液的增浓，直接制取液体产品，或者将浓缩的溶液再经进一步处理 （如冷却结晶）制取固体产品，例如：在化工生产中，用电解法制得的烧碱 （NaOH溶液）的浓度一般只在10%左右，要得到42%左右的符合工艺要求的浓 碱液则需通过蒸发操作。由于稀碱液中的溶质NaOH不具有挥发性，而溶剂水具 有挥发性，因此生产上可将稀碱液加热至沸腾状态，使其中大量的水分发生汽化 并除去，这样原碱液中的溶质NaOH的浓度就得到了提高。 （2）纯净溶剂的制取，此时蒸出的溶剂是产品，例如海水蒸发脱盐制取淡水。 （3）同时制备浓溶液和回收溶剂，例如中药提取过程中，酒精浸出液的减压 蒸发、农药生产过程中甲苯溶剂的浓缩与回收等。
化工单元操作(高教版 朱建民主编)教案：模块四项目2 蒸发器操作
模块四溶液蒸发操作项目2 蒸发器操作【教材版本】李祥新、朱建民主编《化工单元操作》，高等教育出版社2009年3月出版。
【教学目标】1．通过本项目的学习，学会蒸发器的基本操作，掌握单效蒸发操作的特点。
2．学会判断蒸发器的故障，并能及时排除。
【教学重点、难点】重点：蒸发器的基本操作难点：判断蒸发器的故障【教学方法】采用项目教学法，以行动导向来进行学习，调动学生的学习积极性，注重培养学生规范操作、观察分析、团结合作的能力。
根据本项目特点，采用“导入——演示——实训——评价——讲授——讨论”的教学过程，先让学生在完成具体项目的过程中熟悉相应单元操作，然后通过相关知识的学习达到教学目标。
【学时安排】8学时【教学建议】先通过例子导入本项目的工作任务，根据要求布置实训任务，演示实训操作方法，指导学生按步骤完成实训项目。
然后，在学生预习的基础上学习溶液蒸发的相关知识。
【教学过程】一、导入工业上应用的蒸发过程有不同的形式，蒸发操作按效数可分为单效蒸发和多效蒸发，按操作方式又分为间歇蒸发和连续蒸发等。
每种操作方式均有其不同特点，视工业生产要求而选用。
二、教师讲授及演示实训步骤1．布置实训任务：练习蒸发器开车、进料、正常运行、停车操作2．演示蒸发器操作，强调操作要点。
图4-11 单效薄膜蒸发器三、学生实训指导学生按工艺卡片进行实训。
检查准备——开车——操作运行——停车——卸料——洗效（刷罐）四、检查评价学生自查实训情况，各组比较操作情况及数据的准确性，选出最佳操作人员。
五、相关知识在学生预习及实训操作的基础上，由教师讲授与学生讨论相结合，完成以下内容的学习。
一、蒸发流程1．蒸发操作的分类分类操作特点应用场合按二次蒸气是单效蒸发二次蒸气直接冷凝排放不再利用。
主要在小批量、间歇生产的情况下使用否利用分类多效蒸发汽化出来的二次蒸气引到下一个蒸发器作为加热蒸气使用，多个蒸发器串联进行操作。
降低了加热蒸气消耗量大规模的、连续性的生产一般都采用多效蒸发按操作压力分类常压蒸发分离室与大气相通，或采用敞口设备，二次蒸气直接排放到大气中用于产量较小的简单工艺减压蒸发蒸发操作在低于大气压的条件下进行。
石油化工技术专业《蒸发操作技术》
蒸发操作技术任务一了解蒸发过程知识目标：●了解蒸发操作过程案例及其在化工生产工程中的应用；●了解蒸发过程的分类、多效蒸发流程；●熟悉蒸发操作的特点；能力目标：●能对蒸发过程分类；一、蒸发过程案例〔一〕蒸发过程在化工生产中的应用原理：蒸发是溶液浓缩的单元操作。
它采用加热的方法，使溶有不挥发性溶质的溶液沸腾，其中的局部溶剂被气化除去，而溶液得到浓缩。
1、获得浓缩的溶液产品，如果汁、牛奶的浓缩等；2、将溶液蒸发增浓后，在进一步处理〔如冷却结晶〕，以获得固体产品，如烧碱、抗生素、糖等；3、获得纯洁的溶剂产品，如海水蒸发脱盐制取淡水等。
〔二〕蒸发操作特点1、蒸发目的是为了使溶剂汽化，因此被蒸发的溶液应具有挥发性的溶剂和不挥发性的溶质组成。
2、蒸发操作是一个传热壁面两侧流体均有相变的传热过程，又是一个溶剂从液态转变成气态的传质过程，但溶剂汽化速率主要取决于热量传递速率，因此蒸发表达的主要还是传热规律。
3、蒸发操作处理的是含有不挥发性溶质的溶液，在相同温度下，溶液的蒸汽压低于纯溶剂的蒸汽压，所有在相同压力下，溶液的沸点高于纯溶剂的沸点。
4、蒸发操作不同于一般传热过程，溶液性质往往对蒸发器的设计提出特殊要求。
5、蒸发操作中要将大量溶剂汽化，需要消耗大量的热能，因此，蒸发操作的节能问题将比一般传热过程更为突出。
〔三〕蒸发过程案例1、尿素的生产图7-1所示为水溶液全循环法生产尿素的流程示意图。
经过加压预热的原料液氨与经压缩后的原料CO2气及循环回收来的氨基甲酸铵液一并进入预反响器。
在预反响器1内氨与CO2反响生成氨基甲酸铵，再进入尿素合成塔2，在塔内氨基甲酸铵和氨进行别离。
氨基甲酸铵从预别离器底部出来进入中压循环加热器4，用蒸汽间接加热使氨基甲酸铵分解，然后进入中压循环别离器5，别离出的尿液再减压进入精馏塔6，进一步分解氨基甲酸铵。
精馏塔底出来的尿液进入低压循环加热器7，用蒸汽加热进一步提高温度，促使剩余氨基甲酸铵分解。
第7章蒸发、第8章结晶课件(共41张PPT)《化工单元操作(第三版)》同步教学(化工版)
7.1 概述
7.1.1蒸发在工业生产中的应用
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。
主要用于： ⑴制取浓溶液 如上述的氢氧化钠浓溶液；氧化铝生产中，氢 氧化铝分解母液的蒸发；食品工业中利用蒸发操作将一些果汁 加热，使一部分水分气化并除去，以得到浓缩的果汁产品等。
⑵ 获得高纯度的纯净固体物料 由于晶体形成过程中的排它性，即使原 溶液中含有杂质，经过结晶所得的晶体产品也能达到相当高的纯净度，故结 晶是获得纯净固体物质的重要方法之一。比如柠檬酸钠的结晶纯化等。
结晶操作特点
• ⑴ 能从杂质含量较多的混合液中分离出高 纯度的晶体，其它单元操作却难以做到。
• ⑵ 能分离高熔点混合物、相对挥发度小的 物系、共沸物、热敏性物质等难分离物系。 比如，沸点相近的组分，其熔点可能有显 著差别。
蒸发器的蒸发面积
A Q K tm
图7-2 单效蒸发的物料 衡算和热量衡算
7.2.3多效蒸发
7.3.1多效蒸发对节能的意义
表8-3 单位蒸汽消耗量概况
效数
单效
双效
三效
四效
五效
（D/W）
1.1
0.57
0.4
0.3
0.27
7.2.3多效蒸发
7.3.2多效蒸发流程
图7-3 并流加料蒸发流程
7.2.3多效蒸发
图7-1 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
7.2.2单效蒸发计算
水份蒸发量
F xw1 (F W ) xw2
化工单元操作：蒸发简介
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。
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
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。
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
化工单元操作蒸发
化工单元操作蒸发
第一节 概述
一、蒸发过程及其特点 1、定义：将含有非挥发性物质的稀溶液加热沸
腾使部分溶剂气化并使溶液得到浓缩的过程。 2、目的： （1）浓缩溶液； （2）制取或回收纯溶剂；
化工单元操作蒸发
3、特点
（1）蒸发是传热过程； （2）溶剂挥发而溶质不挥发； （3）溶剂的气化会消耗大量的热量； （4）蒸发的溶液种类不同时，所需设备和操作方
tma xtstc tmts tB
B、温差损失（沸点升高）
tB tc
' '' '''
※Δ’ 杜林规则:
tBKwtm
化工单元操作蒸发
t
' B
tB
K
t
' w
tw
※ Δ’’的计算 ※ Δ’’’
pm
p
gl
2
'' tpmtp
考虑1-1.5℃。
例题：P193。
化工单元操作蒸发
三、蒸发器的生产能力和生产强度
且忽略热损失的情况下， Ql 0
e D r' 1 Wr
注：由于溶液的热效应和热损失的存在，使得e大 于1.1。 例题：P190。
化工单元操作蒸发
(3)加热室传热面积的计算
A Q Ktm
Q Dr
K
1
1
0
R0
Ri
d0 di
1
i
d0 di
有效温度差
化工单元操作蒸发
（4）蒸发器的有效温度差
A、蒸发装置的最大可能温度差
QL
F-W w1,t1,h1
化工单元操作蒸发
注：溶液的焓由实验测定，值随浓度和温度而变化。
《化工单元操作》 蒸发与蒸发设备共39页
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
《化工单元操作》 蒸发与蒸 发设备
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
化工原理 蒸发
第三节 单效蒸发的工艺计算
有晶体析出的溶液：选用溶液流动速度大的蒸发器，以使晶体在 加热管内停留时间短，不易堵塞加热管，如外热式、 强制循环蒸发器
易发泡的溶液：泡沫的产生，不仅损失物料，而且污染蒸发器，应 选用溶液湍动程度剧烈的蒸发器，以抑制或破碎泡沫，如外热式、强 制循环式、升膜式等；条件允许时，也可将分离室加大。
有腐蚀性的溶液：蒸发此种物料，加热管采用特殊材质制成，或内壁衬 以耐腐蚀材料。若溶液不怕污染，也可采用浸没燃烧蒸发器。
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
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：
流动阻力小 循环速度高 传热效果好 加热管内不易堵塞
第五章 蒸 发
第一节 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。
缺点：结构复杂，动力消耗大，传热面积小， 处理能力低。 适于处理易结晶、易结垢、高粘度的溶液
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特点：循环速度大且可以调节，但动力消耗大； 适用范围：适于处理高黏度、易结垢或有结晶析出
的溶液。
2、非循环型蒸发器
共同点：传热效果好，加热时间短，适于热敏性材
料的蒸发。 （1）升膜式 传热及蒸发速度快，适用于处理大量稀溶液 或易起泡的蒸发。
（2）降膜式 特点：有利
于液膜的
维持和高 粘度液体
的蒸发。
D,T,hc
注：溶液的焓由实验测定，值随浓度和温度而变化。 当溶液的浓缩热不大时，可用平均比热容近似计算：
h1 c1t1 h0 c0 t 0 c0 cw 1 w0 cB w0 c
c1 cW 1 w1 cB w1
Fw0 Fw0 c1 cW 1 cB F W F W
（3）刮板式蒸发器
二、蒸发器的选用
膜式：适用于热敏性材料；
刮板型：适用于高粘度溶液；
循环型：常用液体的蒸发；
具体性能比较：见P200。
三、蒸发装置的附属设备
1、除沫器 （1）作用：气
液分离，防
止有用产品 的损失。 （2）型式：
2、冷凝器
（1）作用：使二次蒸汽冷凝。
（2）型式：混合式（凝液需回收）、间壁式（凝
费用高。
（3）外式
特点：
优点：便于清洗和更换，降低蒸发器的总高 度，循环速度快，传热系数大； 缺点：单位面积金属耗量大，热损失大；
（4）列文式
优点：循环速度加快，加 热管内不易结垢，增加
了传热推动力；
缺点：设备庞大，温差损 失大； 适用范围：适于处理易结 晶、结垢及粘度大的溶
液。
（5）强制循环型
例题：见P188。
（2）加热蒸汽消耗量的计算 对系统进行热量衡算，
F,w0,t0,h0
W,T’,h’
蒸发室
QL
得：
DhS Fh0 Dhc Wh'F W h1 Ql
D,T,hs
加热室 F-W w1,t1,h1
加热蒸汽用量为：
Wh' F W h1 Fh0 QL D hs hc
第二节
单效蒸发过程
一、单效蒸发流程
2、单效蒸发过程的计算
W,h’
（1）水分蒸发量的计算 对溶质进行物料衡算，得：
F,w0 蒸发室
Fw0 F W w1
w0 W F 1 w 1
则完成液的浓度为：
D,h0
加热室 D,hc
Fw0 w1 F W
F-W,w1,h1
液不需要回收）
THE END Thanks
特点：
溶液不在效间流动，有利于有结晶析 出的情况或得到不同浓度的料液。
4、错流加料流程
部分产流部分逆流。
二、多效蒸发的最佳效数
蒸发过程的单位蒸汽消耗量
效数n 理想值
单效 1
双效 0.5
三效 0.33
四效 0.25
五效 0.2
实际平 均值
1.1
0.57
0.4
0.3
0.27
最佳效数:根据设备费和操作费之和为最小来确定。
B
c0 cW cW w0 w0
F W c1 Fc0 WcW
又因为： hs
hc r
h h1 r
'
'
Wh ' F W c1t1 Fc0 t 0 Ql 所以： D hs hc Wh ' Fc0 Wc w t1 Fc0 t 0 Ql hs hc W h ' cW t1 Fc0 t1 t 0 Ql hs hc Fc0 t1 t 0 Wr ' Ql r
特点：
1、溶液在效间的输送不需要泵； 2、有自蒸发现象；
3、完成液在末效排出，热量消耗低；
4、各效由于温度渐升而导致传热系数下
降，生产能力降低或传热面积增加。
特点：
1、溶液在效间的输送需要泵； 2、无自蒸发现象，产生的二次蒸汽量少； 3、完成液在第一效排出，温度较高，损失的热量 多，且不利于热敏性材料的蒸发； 4、传热系数均匀，保持在较高的水平。
三、多效蒸发的计算（略）
第四节
一、蒸发器
蒸发装置及其选型
循环型
蒸发器 非循环型（单程型）
1、循环型
（1）中央循环管式蒸发器 优点：结构简单，操作可靠，投资少； 缺点：循环速度低，传热系数低，清洗难度大。
（2）悬筐式蒸发器 优点：循环速度加快， 清洗、检修方便，传
热系数高，热损失小；
缺点：结构复杂，设备
t m t s t B
B、温差损失（沸点升高）
t B tc
' ''
'''
※Δ’ 杜林规则:
t B Ktw m
' tB tB K ' tw tw
※ Δ’’的计算
pm p
gl
2
'' t pm t p
※ Δ’’’
考虑1-1.5℃。
式有区别；
二、蒸发过程的分类
1、按加热方式：直接加热和间接加热；
2、按操作压强：常压蒸发、加压蒸发和减压蒸发 3、按蒸发的效数：单效蒸发和多效蒸发； 单效蒸发：二次蒸汽没有被利用的蒸发；
多效蒸发：有多个蒸发器，二次蒸汽作为下一台蒸
发器的加热蒸汽被再次利用；
效数：蒸发器串联的个数。
4、按操作方式：间歇蒸发和连续蒸发。
例题：P193。
三、蒸发器的生产能力和生产强度
1、生产能力：单位时间内蒸发的溶剂（水）量，
kg/s 。 2、生产强度：单位传热面积上单位时间内蒸发的溶剂 （水）量，kg/m2.s。
W U A
第三节
多效蒸发过程
目的：再次利用二次蒸汽，节约能量，提高蒸发器
的经济性。 一、多效蒸发的操作流程 1、并流法 2、逆流法 3、平流法
注：由于溶液的热效应和热损失的存在，使得e大
于1.1。
例题：P190。
(3)加热室传热面积的计算
Q A Kt m
Q Dr
1 K d0 1 d0 1 R0 Ri 0 di i di
有效温度差
（4）蒸发器的有效温度差
A、蒸发装置的最大可能温度差
t max t s t c
意义：
加热蒸汽放出的热量用于：
（1）预热原料液； （2）气化水份； （3）补偿蒸发器的热损失；
D 令 e W 单位蒸汽消耗量，kg蒸汽/kg水；
是蒸发器的一项重要的技术经济指标。
当溶液在沸点下进入蒸发器时， t 0 且忽略热损失的情况下，
t1
Ql 0
D r' e 1 W r
第五章 蒸 发
第一节
一、蒸发过程及其特点
概述
1、定义：将含有非挥发性物质的稀溶液加热沸
腾使部分溶剂气化并使溶液得到浓缩的过程。
2、目的：
（1）浓缩溶液；
（2）制取或回收纯溶剂；
3、特点
（1）蒸发是传热过程；
（2）溶剂挥发而溶质不挥发；
（3）溶剂的气化会消耗大量的热量；
（4）蒸发的溶液种类不同时，所需设备和操作方