1、蒸發(fā)過程的優(yōu)缺點(diǎn)及其工藝流程
工業(yè)上的蒸發(fā)操作是將溶液加熱至沸點(diǎn)，使之在沸騰狀態(tài)下蒸發(fā)。工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用蒸發(fā)操作具有以下幾種場(chǎng)合。
① 濃縮稀溶液直接制取產(chǎn)品或?qū)馊芤涸谔幚恚ㄈ缋鋮s結(jié)晶）制取固體產(chǎn)品，如電解燒堿的濃縮、食糖水溶液的濃縮及各種果汁的濃縮等。
② 同時(shí)濃縮溶液和回收溶劑，如有機(jī)磷農(nóng)藥苯溶液的濃縮脫苯、中藥生產(chǎn)中酒精浸出液的蒸發(fā)等。
③ 為了獲得純凈的溶劑，如海水淡化等。
（1）蒸發(fā)過程的優(yōu)缺點(diǎn)
蒸發(fā)操作主要采用飽和水蒸氣加熱。當(dāng)溶液的沸點(diǎn)較高時(shí)，可以采用其他高溫載熱體、融鹽加熱或電加熱等。當(dāng)溶液的黏度較高時(shí)，也可以采用煙道氣直接加熱。蒸發(fā)操作中溶液汽化所生產(chǎn)的蒸汽稱為二次蒸汽。二次蒸汽必須不斷地用冷凝等方法加以移除，否則蒸汽和溶液漸趨平衡，致使蒸發(fā)操作無法進(jìn)行。
按操作壓力，蒸發(fā)可分為常壓、加壓和減壓蒸發(fā)操作。減壓下的蒸發(fā)稱為真空蒸發(fā)。真空蒸發(fā)的優(yōu)點(diǎn)有：
① 在減壓下溶液的沸點(diǎn)降低，使蒸發(fā)器的傳熱推動(dòng)力增大，因而對(duì)一定的傳熱量，可以節(jié)省蒸發(fā)器的傳熱面積；
② 蒸發(fā)操作的熱源可以采用低壓蒸汽或廢熱蒸汽；
③ 適用于處理熱敏型溶液，即在高溫下易分解、聚合或變質(zhì)的溶液；
④ 蒸發(fā)器的熱損失可減少。
真空蒸發(fā)的缺點(diǎn)：
① 因溶液的沸點(diǎn)降低，黏度增大，導(dǎo)致總傳熱系數(shù)下降；
② 需要有造成減壓的裝置，并消耗一定的能量。
很顯然，對(duì)于熱敏性物料，如抗生素溶液、果汁等應(yīng)在減壓小進(jìn)行，而高黏度物料應(yīng)采用加壓高溫?zé)嵩醇訜幔ㄈ鐚?dǎo)熱油、熔鹽等）進(jìn)行蒸發(fā)。
2、蒸發(fā)設(shè)備的型式
常用的蒸發(fā)設(shè)備種類繁多，結(jié)構(gòu)也各不相同，如自然循環(huán)蒸發(fā)器、強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器和膜式蒸發(fā)器等，但一組蒸發(fā)器均由一個(gè)加熱室（器）和一個(gè)分離室（器）兩部分組成。多效蒸發(fā)器由兩個(gè)或兩個(gè)以上蒸發(fā)器、熱泵、各效進(jìn)出料泵、真空裝置、檢測(cè)儀表、管道和閥門組成。加熱室有多種多樣的型式，以適用各種生產(chǎn)工藝的不同要求，但主要由殼體、加熱管束、布料裝置及附件組成。分離器則主要由殼體、捕沫器及附件組成。蒸發(fā)設(shè)備的工作壓力由工藝確定，一般是根據(jù)物料的性質(zhì)、所能提供的生蒸汽壓力和節(jié)能要求等，。 （1）蒸發(fā)設(shè)備的選型
不同類型的蒸發(fā)器，各有其特點(diǎn)，它們對(duì)不同物料的適應(yīng)性也不相同。要根據(jù)蒸發(fā)溶液的性質(zhì)，選用合適的蒸發(fā)器。蒸發(fā)設(shè)備的選型必須根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)考慮以下因素。
① 溶液的黏度 蒸發(fā)過程中溶液黏度變化的范圍是選型首要考慮的因素。
② 溶液的熱穩(wěn)定性 長(zhǎng)時(shí)間受熱易分解、易聚合以及易結(jié)垢的溶液蒸發(fā)時(shí)，應(yīng)采用滯料量少、停留時(shí)間短的蒸發(fā)結(jié)晶器。
③ 有晶體析出的溶液 蒸發(fā)時(shí)有晶體析出的溶液應(yīng)采用外熱式蒸發(fā)器或強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器。
④ 易發(fā)泡的溶液 如中藥提取液、化妝品保濕液、含表面活性劑的溶液等，宜采用外熱式蒸發(fā)器、強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器或升膜蒸發(fā)器。若將中央循環(huán)管蒸發(fā)器和懸筐蒸發(fā)器的分離器（分離室）設(shè)計(jì)大一些，也可用于這種溶液的蒸發(fā)。常用的消泡方法是加消泡劑（對(duì)物料可能有污染）、機(jī)械攪拌破沫等。
⑤ 溶液的腐蝕性 蒸發(fā)有腐蝕性的溶液時(shí)，加熱管應(yīng)采用特殊材質(zhì)制成，或內(nèi)壁襯以耐腐蝕材料。
⑥ 溶液的易結(jié)垢性 無論蒸發(fā)何種溶液，蒸發(fā)器長(zhǎng)久使用后，傳熱面上總會(huì)有污垢生產(chǎn)。垢層的熱導(dǎo)率小，應(yīng)考慮選擇便于清洗和溶液循環(huán)速度大的蒸發(fā)器。
⑦ 溶液的處理量 傳熱量大于10m2時(shí)，不宜采用刮板薄膜蒸發(fā)器，傳熱面在20m2以上時(shí)，宜采用多效蒸發(fā)操作。
（2）自然循環(huán)型蒸發(fā)器
這種類型蒸發(fā)器的特點(diǎn)是溶液在蒸發(fā)器中循環(huán)流動(dòng)，因此可以提高傳熱效率。由于引起溶液循環(huán)運(yùn)動(dòng)的原因不同，有分為自然循環(huán)型和強(qiáng)制循環(huán)型兩類。前者是由溶液受熱程度的不同產(chǎn)生密度差而引起的；后者是由于外加機(jī)械（泵）迫使溶液沿一定方向流動(dòng)。
自然循環(huán)型蒸發(fā)器的主要類型有：中央循環(huán)管式（標(biāo)準(zhǔn)式）蒸發(fā)器、懸筐式蒸發(fā)器、外熱式蒸發(fā)器、列文蒸發(fā)器。
① 中央循環(huán)管蒸發(fā)器的主要優(yōu)點(diǎn)是：構(gòu)造簡(jiǎn)單、緊湊，制造方便，操作可靠，傳熱效果較好，投資費(fèi)用較少。其缺點(diǎn)是：清洗和檢修較麻煩，溶液的循環(huán)速度較低，一般在0.5m/s以下，且因溶液的循環(huán)使蒸發(fā)器中溶液濃度總是接近于完成液的濃度，黏度較大，溶液的沸點(diǎn)高，傳熱溫度差減小，影響傳熱效果。中央循環(huán)管蒸發(fā)器適用于粒度適中、結(jié)垢不嚴(yán)重、有少量的結(jié)晶析出及腐蝕性不大的場(chǎng)合，在過程工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛。
②懸筐式蒸發(fā)器的特點(diǎn)是熱損失較少，便于檢修和更換。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，單位傳熱面積的金屬耗量較多。它適用于蒸發(fā)易結(jié)垢或有結(jié)晶析出的溶液。
③ 外熱式蒸發(fā)器的特點(diǎn)是把加熱器與分離室分開安裝，加熱室安裝在分離室的外面，因此不僅便于清洗和更換，而且還有利于降低蒸發(fā)器的總高度。這種蒸發(fā)器的加熱管較長(zhǎng)，而且循環(huán)管又沒有受到蒸汽的加熱，因此溶液的循環(huán)速度較大，既有利于提高傳熱系數(shù)，也利于減輕結(jié)垢。
④ 列文式蒸發(fā)器的優(yōu)點(diǎn)是可以避免在加熱管中析出晶體且能減輕加熱管表面上污垢的形成，傳熱效果也較好，尤其適用于處理有結(jié)晶析出的溶液。這種蒸發(fā)的缺點(diǎn)是設(shè)備龐大，消耗的金屬材料較多，需要高大的廠房。此外，由于液柱靜壓強(qiáng)引起的溫度差損失較大，因此要求加熱蒸汽的壓強(qiáng)較高，以保持一定的傳熱穩(wěn)定差。主要適用于有結(jié)晶析出的溶液。
并流加料法的優(yōu)點(diǎn)是：
① 由于后一效蒸發(fā)室的壓強(qiáng)比前一效的低，故溶液在效間輸送可以利用各效間的壓強(qiáng)差，而不必另外用泵。
② 由于后一效溶液的沸點(diǎn)比前一效的低，故前一效的溶液進(jìn)入后一效時(shí)，會(huì)因過熱而自行蒸發(fā)，常稱為自然蒸發(fā)或閃蒸，因而可產(chǎn)生較多的二次蒸汽。
并流加料法的缺點(diǎn)是：由于后一效溶液的濃度較前一效的高，且溫度由較低，所以沿溶液流動(dòng)方向其濃度逐效增高，致使傳熱系數(shù)逐漸下降，此種情況在后二效尤為嚴(yán)重。
并流加料法時(shí)最常見的蒸發(fā)流程。
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