化工原理之蒸发培训讲义实用PPT(41页)
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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。
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
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
适于处理易结垢，有晶体析出的溶液
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
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
（三） 蒸发器的选型
选型时，一般考虑以下原则： 溶液的粘度：蒸发过程中，溶液粘度变化的情况，是选型时很重 要的因素。 高粘度的溶液应选用对其适应性好的蒸发器，如强制循环型、降 膜式、刮板搅拌薄膜式等； 溶液的热稳定性：热稳定性差的物料，应选用滞料量少，停留时 间短的蒸发器，如各种膜式蒸发器
数提高； ✓ห้องสมุดไป่ตู้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
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 。
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。
（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。
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。
蒸发设备
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
2 . 降膜蒸发器
溶液预热后由加热室顶部 加入，经管端的液体分布器均 匀分配在各加热管内，在重力 作用下沿管内壁呈膜状向下流 动，并进行蒸发。汽液混合物 从管下端流出，在分离器内进 行汽液分离后完成液由分离室 底部排出。
适于处理：浓度高、粘度较大（0.05～0.45 Pa·s）的溶液。 不适于处理：易结晶、结垢的溶液。
二、蒸发流程
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。
用于热敏性、高粘性、易结垢产品的浓缩、蒸馏或提纯。
1. 升膜蒸发器
原理：溶液预热到接近沸点时由蒸发器 底部送入，进入加热管时立即受热沸腾 汽化，溶液在高速上升的二次蒸汽带动 下，沿管壁边呈膜状向上流动边蒸发。 到达分离室后，完成液与二次蒸汽分离 后由分离室底部排出。
✓ 适于处理蒸发量较大的稀溶液，热 敏性和易生泡沫的溶液； 不适于浓度高、粘度大、有晶体析 出溶液的蒸发。
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
升膜加 热室
预热室
降膜加 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。
溶液由蒸发器上部沿切线方向加入，在重力和 旋转刮板带动下，在加热管内壁上形成旋转下降 的液膜，在下降过程中通过接收加热管外加热蒸 汽夹套中蒸汽冷凝热量而被不断蒸发，底部得到 完成液，二次蒸汽上升至顶部经分离器后进入冷 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。
一、 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。
这类蒸发器操作的关键是设置良好的液体分布器，以保证溶液均 匀成膜和防止二次蒸汽从加热管顶部穿出。
3 . 升－降膜式蒸发器
蒸发器由升膜管束和降膜管束组 合而成，蒸发器的底部封头内有 一隔板，将加热管束分成两部分。 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。
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
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。
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。
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
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
适于处理易结垢，有晶体析出的溶液
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
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
（三） 蒸发器的选型
选型时，一般考虑以下原则： 溶液的粘度：蒸发过程中，溶液粘度变化的情况，是选型时很重 要的因素。 高粘度的溶液应选用对其适应性好的蒸发器，如强制循环型、降 膜式、刮板搅拌薄膜式等； 溶液的热稳定性：热稳定性差的物料，应选用滞料量少，停留时 间短的蒸发器，如各种膜式蒸发器
数提高； ✓ห้องสมุดไป่ตู้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
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 。
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。
（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。
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。
蒸发设备
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
2 . 降膜蒸发器
溶液预热后由加热室顶部 加入，经管端的液体分布器均 匀分配在各加热管内，在重力 作用下沿管内壁呈膜状向下流 动，并进行蒸发。汽液混合物 从管下端流出，在分离器内进 行汽液分离后完成液由分离室 底部排出。
适于处理：浓度高、粘度较大（0.05～0.45 Pa·s）的溶液。 不适于处理：易结晶、结垢的溶液。
二、蒸发流程
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。
用于热敏性、高粘性、易结垢产品的浓缩、蒸馏或提纯。
1. 升膜蒸发器
原理：溶液预热到接近沸点时由蒸发器 底部送入，进入加热管时立即受热沸腾 汽化，溶液在高速上升的二次蒸汽带动 下，沿管壁边呈膜状向上流动边蒸发。 到达分离室后，完成液与二次蒸汽分离 后由分离室底部排出。
✓ 适于处理蒸发量较大的稀溶液，热 敏性和易生泡沫的溶液； 不适于浓度高、粘度大、有晶体析 出溶液的蒸发。
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
升膜加 热室
预热室
降膜加 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。
溶液由蒸发器上部沿切线方向加入，在重力和 旋转刮板带动下，在加热管内壁上形成旋转下降 的液膜，在下降过程中通过接收加热管外加热蒸 汽夹套中蒸汽冷凝热量而被不断蒸发，底部得到 完成液，二次蒸汽上升至顶部经分离器后进入冷 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。
一、 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。
这类蒸发器操作的关键是设置良好的液体分布器，以保证溶液均 匀成膜和防止二次蒸汽从加热管顶部穿出。
3 . 升－降膜式蒸发器
蒸发器由升膜管束和降膜管束组 合而成，蒸发器的底部封头内有 一隔板，将加热管束分成两部分。 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。
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
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。