搜索
2020/3/42020/3/41.单效蒸发过程的计算，如蒸发水量、加热蒸汽消耗量及传热面积计算，有效温度差及各种温度差损失的来由及其计算；2.蒸发器的生产能力和生产强度及其影响因素。掌握内容2020/3/41.真空蒸发的特点及其应用；2.多效蒸发的流程及其计算要点；3.蒸发操作效数限制及蒸发过程的节能措施；4.蒸发过程的强化。熟悉内容2020/3/41.蒸发操作的特点及其在工业生产中的应用；2.各种蒸发器的结构特点、性能及其应用范围；3.蒸发器的选型原则。了解内容2020/3/4讲授内容概述5.1蒸发设备5.2单效蒸发5.3多效蒸发5.4蒸发设备的强化5.52020/3/45.1概述本节讲授内容3蒸发操作的应用1蒸发的概念2蒸发的分类2020/3/41、蒸发的定义一、蒸发的概念及分类将含有固体溶质的稀溶液加热沸腾进行浓缩，以获得固体产品或制取溶剂。蒸发过程实际上是不挥发性的溶质和挥发性的溶剂分离的过程。2020/3/42、蒸发的几个概念加热蒸汽（生蒸汽）：蒸发过程所用的加热蒸汽；完成液：浓缩后的溶液；单效蒸发：产生的二次蒸汽不加利用，直接冷凝排出；多效蒸发：二次蒸汽作为串联使用的下一个蒸发器的加热蒸汽。二次蒸汽：由溶液蒸发出来的蒸汽称之为二次蒸汽。2020/3/43、蒸发操作的特点蒸发操作是间壁两侧分别有蒸汽冷凝和液体沸腾的传热过程，蒸发器也是一种换热器。（1）溶液中含有不挥发性溶质，故溶液的蒸汽压较纯溶剂的蒸汽压为低(沸点高)，相同条件下，蒸发溶液的传热温差就比蒸发纯溶剂的传热温差小；（2）工业规模的蒸发量很大，需要耗用大量的加热蒸汽，应充分利用二次蒸汽(多效蒸发)，降低过程的能量消耗；（3）溶液的特殊性决定了蒸发器的特殊结构。例如，易结垢或析出结晶的溶液，设计上应设法防止或减少垢层的生成，并应使加热面易于清洗。对热敏性，高粘度或强腐蚀性的物料，应设计或选择适宜结构的蒸发器。2020/3/4按操作压强分：加压蒸发、常压蒸发、真空蒸发；按蒸发方式分：自然蒸发、沸腾蒸发；自然蒸发：溶液在低于溶液沸点的温度条件下表面汽化。汽化面积小，传热速率低，汽化速率低；沸腾蒸发：溶液在沸腾条件下汽化。汽化发生在溶液的各个部位。汽化面积大，传热速率高，汽化速率高。单效蒸发：将二次蒸汽直接冷凝，而不利用其冷凝热。多效蒸发：将二次蒸汽引到下一蒸发器作为加热蒸汽，以利用其冷凝热的串联操作。按二次蒸汽是否被利于分：单效蒸发、多效蒸发。二、蒸发的分类2020/3/4三、蒸发操作的应用在工业上，（1）制取液体产品：例如电解食盐水得到的NaOH稀溶液中，含有约18%的NaCl，通过蒸发方法在除去大部分水的同时，将NaCl结晶而分离除去，（2）生产固体产品：将稀溶液浓缩达到饱和状态，然后冷却使溶质结晶与溶液分离，从而获得固粒产品。例如，食盐精制、制糖、制药等。（3）制取纯溶剂：采用蒸发方法使溶剂汽化并冷凝，使不挥发性杂质分离而得到纯溶剂，例如海水淡化制取淡水等。2020/3/45.2蒸发设备本节讲授内容3直接接触传热蒸发器1循环型蒸发器2单程型蒸发器5蒸发设备的选型4蒸发的辅助设备2020/3/4蒸发器主要由加热室和分离室组成。加热室有多种多样的形式，以适应各种生产工艺的不同要求。按照溶液在加热室中的运动的情况，可将蒸发器分为循环型和单程型（不循环）两类。一、循环型蒸发器特点：溶液在蒸发器中循环流动，因而可以提高传热效果。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：由于溶液受热程度不同产生密度差引起。强制循环：用泵迫使溶液沿一定方向流动。2020/3/4（1）中央循环管式蒸发器溶液沿加热管中央下降，在加热管内上升的连续自然循环流动。优点：结构紧凑、制造方便、传热较好、操作可靠；缺点：循环速度在0.1~0.5m/s以下、清洗和维修不方便。2020/3/4（2）悬筐式蒸发器优点：结构紧凑、制造方便、传热较好、操作可靠、便于清洗、循环速度在1~1.5m/s、清洗和维修不方便。适用于蒸发容易结垢或有结晶析出的溶液。2020/3/4（3）外加热式蒸发器加热室与分离室分开，便于清洗检修。2020/3/4（4）列文蒸发器加热室上部增设了一段沸腾室。循环速度大，传热效果好。2020/3/4（5）强制循环蒸发器利用循环泵使溶液强制循环，循环速度在2.5m/s以上。传热系数大，适用于粘度高、易结垢结晶的物料。2020/3/4二、单层型蒸发器特点：溶液在加热管内呈膜状流动，一次通过加热室即可达到要求的组成。传热效率高、蒸发速度快、溶液在器内的停留时间短，特别适用于蒸发热敏性物料。按物料的流动方向和成膜原因可分为：升膜蒸发器、降膜蒸发器、升-降膜蒸发器、刮板薄膜蒸发器。2020/3/4（1）升膜蒸发器料液在加热管底部进入，在其内受热汽化，生成的蒸汽在加热管内高速上升（常压下汽速为20～50m/s，减压下汽速可达100至160m/s或更大些）。溶液被上升的蒸汽所带动，沿管壁成膜状上升并继续蒸发，汽、液混合物在分离器内分离。适用于：蒸发量大（较稀的溶液），热敏性及易起泡的溶液。不适用于：高粘度，易结晶、结垢的溶液。2020/3/4（2）降膜蒸发器料液是从蒸发器的顶部加入，在重力作用下沿管壁成膜状下降，并在此过程中蒸发增浓，在其底部得到浓缩液。降膜式蒸发器可以蒸发浓度较高、粘度较大（0.05～0.45Pa·s）、蒸发量较小、热敏性的物料。但因液膜在管内分布不易均匀，传热系数比升膜式蒸发器的较小，仍不适用易结晶或易结垢的物料。2020/3/4（3）升-降膜蒸发器料液经预热后，由升膜的加热室上升，然后由降膜加热室下降，在分离室与二次蒸汽分离。加热室上升降膜加热室分离室2020/3/4（4）刮板薄膜蒸发器特点：借外力强制料液呈膜状流动，可适应高粘度，易结晶、结垢的浓溶液蒸发缺点：结构复杂，制造要求高，加热面积大，且需要消耗一定的动力2020/3/4三、直接接触传热蒸发器2020/3/4将一定比例的燃烧气与空气直接喷入溶液中，燃烧气的温度可高达1200～1800℃，由于气、液间的温度差大，且气体对溶液产生强烈的鼓泡作用，使水分迅速蒸发，蒸出的二次蒸汽与烟道气一同由顶部排出。优点：结构简单，不需要固定的传热面，热利用率高适于处理易结垢、易结晶或有腐蚀性的溶液。不适于处理不能被燃烧气污染及热敏性的溶液。2020/3/4四、蒸发的辅助设备1、除沫器2020/3/42、冷凝器和真空装置冷凝器的作用：将二次蒸汽冷凝成水后排出。冷凝器分类：间壁式和直接接触式两类。当二次蒸气为有价值的产品需要回收，或会严重污染冷却水时，应采用间壁式冷凝器；否则可采用直接接触式冷凝器。真空装置作用：将冷凝液中的不凝性气体抽出，维持蒸发操作所需的真空度。真空装置适于：蒸发器采用减压操作；真空装置安装位置：冷凝器后常用的真空装置：喷射泵、往复式真空泵以及水环式真空泵等。2020/3/42020/3/4五、蒸发设备的选型蒸发器的结构型式很多，选用时应结合生产过程的蒸发任务，选择适宜的蒸发器型式。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。2020/3/4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2020/3/4易结垢的溶液：蒸发器使用一段时间后，就会有污垢产生，垢层的导热系数小，从而使传热速率下降。应选用便于清洗和溶液循环速度大的增大器，如悬筐式、强制循环式、浸没燃烧式等；溶液的处理量：溶液的处理量也是选型时应考虑的因素。处理量小的，选用尺寸较大的单效蒸发，处理量大的，选用尺寸适宜的多效蒸发。总之，不同类型的蒸发器，各有其特点，它们对不同的溶液的适应性也不相同。P304表7-1列出了蒸发器的一些主要性能。应视具体情况，选用适宜的蒸发器。2020/3/4小结