升降膜蒸发器的设计和应用

升降膜蒸发器的设计和应用

李　壮①　杨得霞

(化工部沈阳化工研究院,沈阳110021)

摘　要　设计了一种升降膜蒸发器串联使用的工业化流程,主要用于蒸发因数较高或需要将溶剂完全脱净的场合,文中给出了该流程的技术要点和设计方法。关键词　膜式蒸发器;脱溶;设计

1　前　言

在农药、医药及其它的中间体合成中,许多化学反应都是在有机溶剂中进行的,反应完成后再把溶剂脱出。最简单的釜式脱溶,传热面小、设备庞大、脱溶时间长,特别是对热敏性物料很不适宜。膜式脱溶已经得到了广泛的应用,但普通的膜式脱溶蒸发因数不能过大,否则在蒸发管的末端将出现干壁现象,局部过热能引起物料分解。习惯的做法是进行两次脱溶,但这将引起投资费用和操作费用的成倍增长。

2　工艺流程说明

作者在多年实践的基础上设计出图1的

流程并成功地应用于工业化生产中。此流程的特点是将完全分开的升膜脱溶系统和降膜脱溶系统合并为一套系统,采用两台蒸发器而仅用一套附属设备。

溶液A 经流量计(FI101)计量后进入升膜蒸发器(E101)进行蒸发脱溶,再经汽液分离器(V101),汽体经冷凝器(E103)冷凝后,冷凝液(溶剂B )流入溶剂贮槽(V104);分离后的液体进入降膜脱溶器(E102)进行降膜脱溶,再经第二分离器(V102)进行汽液分离,液

体成品流入成品贮槽(V103),汽体与冷凝器(E103)的尾气合并后一同进入后凝器(E104),溶剂B 全部冷凝并流入溶剂贮槽,

气相接真空系统。

3　工艺技术要点

在此流程中,物料经升膜蒸发及气液分离后分两个途径,最后在后凝器处合并在一起。途径1经过PG 03管道、E103设备、PG 04管道,其压降为△P 1;途径2经过P L05管道、E102设备、P LG 06管道、V102设备、PG 07管

道,其压降为△P 2,设备V101至设备E102的位差为△H 。两条途径的压力降有以下的等式关系:

ρ△h =△P 2-△P 1

式中:ρ表示液体的密度;△h —表示由V101至E102入口的液位高度,为了保证装置的正常操作,△h 的范围为0<△h <△H ,若△h ≥△H ,也就是说△P 2值过大,则V101中的液体将随气体一起进入E103;若△P 2≤△P 1,则将有部分气体随液体一起进入E102。△h 值随着两个途径压降差的改变而

改变。

①

收稿日期:1997-06-18

①男

,38岁,高级工程师。

第27卷第4期1998年12月 沈阳化工Shenyang Chemical Industry

Vol.27　No.4

Dec.,1998

4　设计步骤及方法

(1)确定升、降膜蒸发器的蒸发因数,一

般地讲第一蒸发器溶剂的脱出量应占总溶剂脱出量的70%～95%;

(2)进行整个流程的物料和热量衡算;(3)选定加热和冷却介质,确定进、出口温度,计算出加热及冷却介质的流量;(4)各蒸发、冷凝设备的总传热系数K ;(5)根据设定的K 值计算各设备的换热面积,确定设备的详细尺寸;

(6)计算总传热系数K 值并与设定值比

较,如相差较大刚近回到第5步;

(7)计算各设备的压降;

(8)确定各连接管直径并计算出压降;(9)根据以上数据可计算出正常操作时E102入口的液位高度△h ;

(10)确定分离器V101至降膜蒸发器E102之间的位差高度△H ;

(11)计算P L08、P L09、P L11各连接管道

的U 型管高度

。

图1　升降膜脱溶工艺流程图

E101—升膜蒸发器;E102—降膜蒸发器;E103—冷凝器;E104—后凝器;V101—汽液分离器;V102—第二分离器;

V103—成品贮槽;V104—溶剂贮槽。

LS —低压蒸汽;SC —冷凝水;CW —冷却水;CWR —冷却

水回水;BR —冷冻盐水;BRR —冷冻盐水回收水;FI —流量指示;P L —工艺液体;PG —工艺气体;P LG —工艺气、液混合物。

5　结　论

(1)该流程设计思路新颖,特别适用于高

浓缩比或要求将溶剂脱得很净的场合;扩大

了普通膜式蒸发器的应用范围;

(2)全部的蒸发、冷凝设备均可按常规方法设计;

(3)此方法同样适用于降膜-升膜蒸发

系统,升膜-升膜蒸发系统,降膜-降膜蒸发

系统。

(4)各附属设备可根据要求设计成其它形式。

25沈阳化工第27卷