化工原理-蒸发-PPT课件.ppt

第五章蒸第五章蒸 发发第一节概第一节概 述述 将含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸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汽，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发蒸发 定义：定义：蒸发操作的目的：蒸发操作的目的：获得浓缩的溶液，直接作为成品或半成品获得浓缩的溶液，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脱除溶剂此过程常伴随有结晶过程去除杂质去除杂质一、基本概念一、基本概念 利用溶剂具有挥发性而溶质不挥发的特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性使两者实现分离二、蒸发流程二、蒸发流程稀溶液（料液）经过预热加稀溶液（料液）经过预热加入蒸发器蒸发器的下部是由许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。

后送往冷凝器被冷凝而除去加热溶液使溶剂汽化加热溶液使溶剂汽化蒸发器蒸发器不断除去气化的蒸发溶剂不断除去气化的蒸发溶剂冷凝器冷凝器通常采用冷凝的方式将二次蒸汽排除通常采用冷凝的方式将二次蒸汽排除 水蒸气水蒸气热源热源水蒸气水蒸气蒸发时蒸发时蒸汽蒸汽加热蒸汽加热蒸汽二次蒸汽二次蒸汽蒸蒸发发流程的两个必要的流程的两个必要的组组成部分：成部分：二次蒸汽二次蒸汽溶剂溶剂S溶质溶质A（不挥发）不挥发）溶剂溶剂S加热加热蒸发设备蒸发设备辅助设备辅助设备蒸发器蒸发器加热室加热室 分离室分离室 除沫器（汽液分离器）除沫器（汽液分离器） 冷凝器冷凝器 真空装置真空装置 蒸发设备蒸发设备用来进行蒸发的设备主要是用来进行蒸发的设备主要是蒸发器蒸发器和和冷凝器冷凝器蒸发器的作用是加热溶液使水沸腾汽化，并移去，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按加热室的结构和操作时溶液的流动情况，分为两大类：按加热室的结构和操作时溶液的流动情况，分为两大类：循循环型环型和和单程型单程型(不循环不循环)。

一、一、 蒸发器的型式与结构蒸发器的型式与结构特点：溶液在蒸发器中循环流动，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，溶溶液在蒸发器内停留时间长，溶液浓度接近于完成液浓度液浓度接近于完成液浓度一）循环型蒸发器（一）循环型蒸发器由于引起循环运动的原因不同，分为由于引起循环运动的原因不同，分为自然循环型自然循环型和和强制循环型强制循环型两类自然循环型自然循环型：强制循环型强制循环型：依靠外力迫使溶液沿一个方向作循环运动依靠外力迫使溶液沿一个方向作循环运动 由于溶液受热程度不同产生密度差引起由于溶液受热程度不同产生密度差引起中央循环管式中央循环管式(标准式标准式)蒸发器蒸发器n加热蒸汽：加热蒸汽：加热室管束环隙内加热室管束环隙内n溶溶液液：加加热热室室管管束束及及中中央央循循环环管管内内，受受热热时时，由由于于中中央央循循环环管管单单位位体体积积溶溶液液受受热热面面小小，使使得得溶溶液液形形成成由由中中央央循循环环管管下下降降，而而由由其其余余加加热热管上升的循环流动管上升的循环流动中央循环管中央循环管料液料液加热蒸汽加热蒸汽优点：优点：溶液循环好；传热效率高；结构紧凑、制造方便、操作可靠溶液循环好；传热效率高；结构紧凑、制造方便、操作可靠缺点：缺点：循环速度低；溶液粘度大、沸点高；不易清洗循环速度低；溶液粘度大、沸点高；不易清洗适于处理结垢不严重、腐蚀性小的溶液适于处理结垢不严重、腐蚀性小的溶液2.悬筐式蒸发器悬筐式蒸发器 n加加热热室室像像个个筐筐，悬悬挂挂在在蒸蒸发发器器壳壳体体的的下下部部，可可由由顶顶部部取取出出。

加加热热蒸蒸汽汽由由壳壳体体上上部部进进入入加加热热室室，在在管管间间放放热热加加热热管管内内溶溶液液使使其其上上升升，而而沿沿悬悬筐筐外外壁壁与与蒸蒸发发器器内内壁壁间间环环隙通道向下循环流动隙通道向下循环流动n优点：优点：溶溶液液循循环环速速度度高高，改改善善了了管管内内结结构情况构情况传热速率较高传热速率较高n缺点：缺点：设备费高设备费高占地面积大占地面积大加热管内溶液滞留量大加热管内溶液滞留量大n适于适于处理易结垢，有晶体析出的溶液处理易结垢，有晶体析出的溶液3 .外热式蒸发器外热式蒸发器 优点：优点：降降低低了了整整个个蒸蒸发发器器的的高高度度，便便于于清清洗和更换；洗和更换；循循环环速速度度较较高高，使使得得对对流流传传热热系系数数提高；提高；结垢程度小结垢程度小 这种蒸发器将加热室与分离室分这种蒸发器将加热室与分离室分开，采用较长的加热管开，采用较长的加热管适于处理易结垢、有晶体析出、处理量大的溶液适于处理易结垢、有晶体析出、处理量大的溶液 4.列文蒸发器列文蒸发器 n特特点点是是在在加加热热室室上上部部设设置置沸沸腾腾室室，加加热热室室中中的的溶溶液液因因受受到到附附加加液液柱柱的的作作用用，必必须须上上升升到到沸沸腾腾室室才才开开始始沸沸腾腾，这这样样避避免免了了溶溶液在加热管中结垢或析出晶体。

液在加热管中结垢或析出晶体n优点：优点：q流动阻力小流动阻力小q循环速度高循环速度高q传热效果好传热效果好q加热管内不易堵塞加热管内不易堵塞n缺点：缺点：q设备费高设备费高q厂房高，耗用金属多厂房高，耗用金属多n适于适于处理有晶体析出或易结垢的溶液处理有晶体析出或易结垢的溶液 5.强制循环型蒸发器强制循环型蒸发器 n在加热室设置循环泵，使溶液沿加热室方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向以较高的速度循环流动n优点：优点：循环速度高循环速度高晶体不易粘结在加热管壁晶体不易粘结在加热管壁对流传热系数高对流传热系数高n缺点：缺点：动力消耗大动力消耗大对泵的密封要求高对泵的密封要求高加热面积小加热面积小n适于适于处理粘度大，易结垢、有晶体析出的处理粘度大，易结垢、有晶体析出的溶液二）单程型（二）单程型(膜式膜式)蒸发器蒸发器溶溶液液在在蒸蒸发发器器中中的的停停留留时时间间很很短短，因因而而特特别别适适用用于于热热敏敏性性物物料料的蒸发；的蒸发；整整个个溶溶液液的的浓浓度度，不不象象循循环环型型那那样样总总是是接接近近于于完完成成液液的的浓浓度度，因而这种蒸发器的有效温差较大。

因而这种蒸发器的有效温差较大溶液在蒸发器中只通过加热室一次，不作循环流动溶液通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用于热敏性、高粘性、易结垢产品的浓缩、蒸馏或提纯用于热敏性、高粘性、易结垢产品的浓缩、蒸馏或提纯优点：优点： 适适于于处处理理蒸蒸发发量量较较大大的的稀稀溶溶液液，热热敏性和易生泡沫的溶液；敏性和易生泡沫的溶液；不不适适于于浓浓度度高高、粘粘度度大大、有有晶晶体体析析出溶液的蒸发出溶液的蒸发 1. 升膜蒸发器升膜蒸发器原理：原理：溶液预热到接近沸点时由蒸发器底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，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室后，完成液与二次蒸汽分离后由分离室底部排出底部排出2 . 2 . 降膜蒸发器降膜蒸发器溶溶液液预预热热后后由由加加热热室室顶顶部部加加入入，经经管管端端的的液液体体分分布布器器均均匀匀分分配配在在各各加加热热管管内内，在在重重力力作作用用下下沿沿管管内内壁壁呈呈膜膜状状向向下下流流动动，并并进进行行蒸蒸发发。

汽汽液液混混合合物物从从管管下下端端流流出出，在在分分离离器器内内进进行行汽汽液液分分离离后后完完成成液液由由分分离离室室底部排出底部排出z适于适于处理：浓度高处理：浓度高、粘度较大粘度较大（0.050.45 Pas）的溶液z不适于不适于处理：易结晶、结垢的溶液处理：易结晶、结垢的溶液 这这类类蒸蒸发发器器操操作作的的关关键键是是设设置置良良好好的的液液体体分分布布器器，以以保保证证溶溶液液均均匀成膜和防止二次蒸汽从加热管顶部穿出匀成膜和防止二次蒸汽从加热管顶部穿出3 . 升降膜式蒸发器升降膜式蒸发器n蒸蒸发发器器由由升升膜膜管管束束和和降降膜膜管管束束组组合合而而成成，蒸蒸发发器器的的底底部部封封头头内内有有一一隔隔板板，将将加加热热管管束束分分成成两两部部分分溶溶液液由由升升膜膜管管束束底底部部进进入入，流流向向顶顶部部，然然后后从从降降膜膜管管束束流流下下，进进入分离室，得到完成液入分离室，得到完成液n适适于于处处理理浓浓缩缩过过程程中中粘粘度度变变化化大大的溶液、厂房有限制的场合的溶液、厂房有限制的场合预热室预热室升膜加升膜加热室热室降膜加降膜加热室热室4.刮板薄膜式蒸发器刮板薄膜式蒸发器 n溶溶液液由由蒸蒸发发器器上上部部沿沿切切线线方方向向加加入入，在在重重力力和和旋旋转转刮刮板板带带动动下下，在在加加热热管管内内壁壁上上形形成成旋旋转转下下降降的的液液膜膜，在在下下降降过过程程中中通通过过接接收收加加热热管管外外加加热热蒸蒸汽汽夹夹套套中中蒸蒸汽汽冷冷凝凝热热量量而而被被不不断断蒸蒸发发，底底部部得得到到完完成成液液，二二次次蒸蒸汽汽上上升升至至顶顶部部经经分分离离器器后后进进入入冷冷凝器。

凝器z缺缺点点：结结构构复复杂杂，动动力力消消耗耗大大，传传热热面面积积小小，处理能力低处理能力低 z适于适于处理易结晶、易结垢、高粘度的溶液处理易结晶、易结垢、高粘度的溶液z它它是是在在加加热热管管内内部部安安装装一一可可旋旋转转的的搅搅拌拌刮刮板板，刮刮板板端端部部与与加加热热管管内内壁壁间间隙隙固固定定在在0.750.751.5mm1.5mm之之间间，依依靠靠刮刮板板的的作作用用使使溶溶液液成成膜膜状状分分布在加热管内壁面上布在加热管内壁面上三）（三） 蒸发器的选型蒸发器的选型选型时，一般考虑以下原则：选型时，一般考虑以下原则：z溶液的粘度溶液的粘度：蒸发过程中，溶液粘度变化的情况，是选型时很重：蒸发过程中，溶液粘度变化的情况，是选型时很重要的因素要的因素z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；膜式、刮板搅拌薄膜式等；z溶液的热稳定性溶液的热稳定性：热稳定性差的物料，应选用滞料量少，停留时：热稳定性差的物料，应选用滞料量少，停留时间短的蒸发器，如各种膜式蒸发器间短的蒸发器，如各种膜式蒸发器z有晶体析出的溶液有晶体析出的溶液：选用溶液流动速度大的蒸发器，以使晶体在：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、加热管内停留时间短，不易堵塞加热管，如外热式、强制循环蒸发器强制循环蒸发器n有有腐腐蚀蚀性性的的溶溶液液：蒸蒸发发此此种种物物料料，加加热热管管采采用用特特殊殊材材质质制制成成，或或内内壁壁衬衬以耐腐蚀材料。

若溶液不怕污染，也可采用浸没燃烧蒸发器以耐腐蚀材料若溶液不怕污染，也可采用浸没燃烧蒸发器z易易发发泡泡的的溶溶液液：泡泡沫沫的的产产生生，不不仅仅损损失失物物料料，而而且且污污染染蒸蒸发发器器，应应选选用用溶溶液液湍。