蒸發(fā)及其流程

蒸發(fā)及其工藝流程1、單效蒸發(fā)2、多效蒸發(fā)將含有非揮發(fā)性物質(zhì)的稀溶液加熱沸騰，使溶劑氣化，溶液濃縮得到濃溶液或制取溶劑的過(guò)程稱為蒸發(fā)。蒸發(fā)是化工、輕工、冶金、醫(yī)藥和食品加工等工業(yè)生產(chǎn)中常用的一種單元操作。蒸發(fā)在工業(yè)上的應(yīng)用有三個(gè)方面:①將稀溶液濃縮直接得到液體產(chǎn)品。例如果汁濃縮；或者先通過(guò)蒸發(fā)過(guò)程使溶液濃縮，再利用結(jié)晶、干燥等單元操作將濃縮液進(jìn)一步加工處理獲取固體產(chǎn)品。②獲取溶液中的溶劑作為產(chǎn)品。例如海水蒸發(fā)制取淡水。③同時(shí)制取濃縮液和回收溶劑。例如制藥中浸取液的蒸發(fā)。根據(jù)“二次蒸汽利用情況”，把蒸發(fā)分為單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)。1、單效蒸發(fā)如果蒸發(fā)出來(lái)的二次蒸汽被直接冷凝而不再利用，稱為單效蒸發(fā)。左圖為單效蒸發(fā)工藝流程圖，右圖為生產(chǎn)設(shè)備圖。如上左圖為單效真空蒸發(fā)工藝流程圖。主要設(shè)備包括1加熱室、2分離室、3二次分離器、4混合冷凝器、5汽液分離器、6緩沖罐、7真空泵和8冷凝水排除器，以及管路、管件等組成。1、單效蒸發(fā)（1）工藝流程加熱蒸汽進(jìn)入加熱室的管間，料液進(jìn)入管內(nèi)。加熱蒸汽釋放的冷凝潛熱通過(guò)管壁傳遞給料液，使料液沸騰氣化。料液在沸騰氣化過(guò)程中，夾帶的部分液體經(jīng)加熱室上方的一次、二次分離室進(jìn)行汽液分離，并在分離室裝有除沫裝置，以便將夾帶的液沫分離。二次蒸汽進(jìn)入冷凝器內(nèi)，被冷卻水冷凝后排出。由于溶劑的氣化，加熱室管內(nèi)溶液的濃度得到提高，濃縮以后的濃縮液稱為完成液，從加熱室的底部出料口排出。真空單效蒸發(fā)的目的是為了降低物料的沸點(diǎn)。1加熱室；2分離室；3二次分離器；4混合冷凝器5汽液分離器；6緩沖罐7真空泵；8冷凝水排除器2、多效蒸發(fā)將幾個(gè)蒸發(fā)器，按一定的方式組合起來(lái)，利用前一個(gè)蒸發(fā)器的二次蒸汽作為后一個(gè)蒸發(fā)器的加熱蒸汽進(jìn)行操作，稱為多效蒸發(fā)。如右圖的二效蒸發(fā)，它的設(shè)備構(gòu)成與單效蒸發(fā)一樣。2、多效蒸發(fā)（1）原理采用多效蒸發(fā)是減小加熱蒸汽消耗量，節(jié)約熱能的主要途徑。蒸發(fā)的操作費(fèi)用主要是汽化溶劑（水）所消耗的蒸汽動(dòng)力費(fèi)。每汽化lkg的溶劑（水）所消耗的加熱蒸汽量稱為單位蒸汽消耗量（即

），它表示加熱蒸汽的利用程度，其值越小，經(jīng)濟(jì)性越好。在單效蒸發(fā)中，從溶液中蒸發(fā)出lkg水，通常需要消耗lkg以上的加熱蒸汽，單位蒸汽消耗量大于l，只適合在小批量生產(chǎn)或間歇生產(chǎn)的場(chǎng)合下使用。對(duì)于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，為了減少加熱蒸汽消耗量，可采用多效蒸發(fā)的方法。多效蒸發(fā)時(shí)要求后效的操作壓強(qiáng)和溶液的沸點(diǎn)均較前效為低，因此可引入前效的二次蒸汽作為后效的加熱介質(zhì)，即后效的加熱室成為前效二次蒸汽的冷凝器，僅第一效需要消耗生蒸汽，從而大大降低了能量的消耗，這就是多效蒸發(fā)的操作原理。2、多效蒸發(fā)（1）原理單效到五效的單位蒸汽消耗量效數(shù)單效雙效三效四效五效（D/W）1.10.570.40.30.27從上表中可以看出，隨著效數(shù)的增加，單位蒸汽消耗量越少，因此所能節(jié)省的加熱蒸汽費(fèi)用越多，但效數(shù)越多，設(shè)備費(fèi)用也相應(yīng)增加。目前工業(yè)生產(chǎn)中使用的多效蒸發(fā)裝置一般為3～5效。2、多效蒸發(fā)（2）工藝流程根據(jù)蒸汽流向與物料流向的相對(duì)關(guān)系，可將多效蒸發(fā)操作分為四種流程：并流加料流程、逆流加料流程、平流加料流程和錯(cuò)流加料流程。①并流加料流程并流加料又稱順流加料，即溶液與加熱蒸汽的流向相同，都是由第一效順序流至末效。并流加料流程是工業(yè)上最常見(jiàn)的加料流程，如右圖所示的并流三效蒸發(fā)流程。2、多效蒸發(fā)（2）工藝流程根據(jù)蒸汽流向與物料流向的相對(duì)關(guān)系，可將多效蒸發(fā)操作分為四種流程：并流加料流程、逆流加料流程、平流加料流程和錯(cuò)流加料流程。①并流加料流程優(yōu)點(diǎn)：溶液借助于各效壓力依次降低的特點(diǎn)，靠相鄰兩效的壓差，溶液自動(dòng)從前效流入后效，無(wú)需用泵輸送；因后一效的蒸發(fā)壓力低于前一效，其沸點(diǎn)也較前一效低，故溶液進(jìn)入后一效時(shí)便會(huì)發(fā)生自蒸發(fā)（或閃蒸），多蒸發(fā)出一些水蒸汽；操作簡(jiǎn)便，容易控制。2、多效蒸發(fā)（2）工藝流程根據(jù)蒸汽流向與物料流向的相對(duì)關(guān)系，可將多效蒸發(fā)操作分為四種流程：并流加料流程、逆流加料流程、平流加料流程和錯(cuò)流加料流程。①并流加料流程缺點(diǎn)：后一效的溶液濃度較大，而溫度又較低，黏度顯著增加，因而傳熱系數(shù)小很多，使整個(gè)蒸發(fā)系統(tǒng)的生產(chǎn)能力降低。因此，并流加料流程只適用于黏度不大的料液的蒸發(fā)。2、多效蒸發(fā)（2）工藝流程根據(jù)蒸汽流向與物料流向的相對(duì)關(guān)系，可將多效蒸發(fā)操作分為四種流程：并流加料流程、逆流加料流程、平流加料流程和錯(cuò)流加料流程。②逆流加料流程逆流加料流程就是加熱蒸汽從第一效順序流至末效，而原料液則由末效加入，然后用泵依次輸送至前效，完成液最后從第一效底部排出。2、多效蒸發(fā)（2）工藝流程根據(jù)蒸汽流向與物料流向的相對(duì)關(guān)系，可將多效蒸發(fā)操作分為四種流程：并流加料流程、逆流加料流程、平流加料流程和錯(cuò)流加料流程。②逆流加料流程優(yōu)點(diǎn)：隨著溶液濃度的逐效增加，其溫度也隨之升高。因此各效溶液的黏度較為接近，使各效的傳熱系數(shù)基本保持不變。2、多效蒸發(fā)（2）工藝流程根據(jù)蒸汽流向與物料流向的相對(duì)關(guān)系，可將多效蒸發(fā)操作分為四種流程：并流加料流程、逆流加料流程、平流加料流程和錯(cuò)流加料流程。②逆流加料流程缺點(diǎn)：效與效之間必須用泵來(lái)輸送溶液，增加了電能消耗；各效進(jìn)料溫度（末效除外）都較沸點(diǎn)為低，故與并流法比較，所產(chǎn)生的二次蒸汽量減少。2、多效蒸發(fā)（2）工藝流程根據(jù)蒸汽流向與物料流向的相對(duì)關(guān)系，可將多效蒸發(fā)操作分為四種流程：并流加料流程、逆流加料流程、平流加料流程和錯(cuò)流加料流程。③平流加料流程平流加料中的每一效都送入原料液，并放出完成液，加熱蒸汽的流向從第一效至末效逐效依次流動(dòng)。2、多效蒸發(fā)（2）工藝流程根據(jù)蒸汽流向與物料流向的相對(duì)關(guān)系，可將多效蒸發(fā)操作分為四種流程：并流加料流程、逆流加料流程、平流加料流程和錯(cuò)流加料流程。③平流加料流程特點(diǎn)：溶液不在效間流動(dòng)，適用于蒸發(fā)過(guò)程中有結(jié)晶析出的情況或要求得到不同濃度溶液的場(chǎng)合。2、多效蒸發(fā)（2）工藝流程根據(jù)蒸汽流向與物料流向的相對(duì)關(guān)系，可將多效蒸發(fā)操作分為四種流程：并流