一、概述
薄膜蒸发器是通过旋转刮膜器强制成膜,并高速流动,热传递效率高,停留时间短(约10~50秒),可在真空条件下进行降膜蒸发的一种新型高效蒸发器。
它由一个或多个带夹套加热的圆筒体及筒内旋转的刮膜器组成。刮膜器将进料连续地在加热面刮成厚薄均匀的液膜并向下移动;在此过程中,低沸点的组份被蒸发,而残留物从蒸发器底部排出。
蒸发器特点:
1.本设备处的物料特性适应围广。其中主要针对蒸发过程容易结垢的物料、蒸发过程有晶体析出的物料。随着浓缩浓度提高,粘度相应增加的物料、有不溶性固形物的物料等;
2.在蒸发过程中,物料通过强制循环在管内快速流动,受热均匀、传热系数高、并可防止干壁现象。
3.料液通过强制循环泵快速经过加热器加热,**部出来以切线式进入分离器(结晶器),汽液分离效果好。
4.物料通过设备抽真空低温蒸发结晶,加上连续式进出料,保证了饱和精浆液的连续式输出,采用*特设计的结晶器,能满足连续进料,连续排料的工艺要求,结晶器与强制循环泵形成了较佳的配合,其内部结构使得晶体和清液得到快速有效的分离。。
5.设备结构紧凑、占地面积小,布局流畅、操作方便、性能稳定等。
6.设备可配置自动化系统,实现进料自动控制,加热温度自动控制,出料浓度自动控制,还可配备突发停电、故障时对结晶物料的保护措施,其它安全、报警等自动化操作控制。
7.强制循环蒸发器是开发研制的高效节能浓缩设备,该设备在真空低温条件下运作,具有料液流速快、蒸发快、不易结垢等特性。强制循环蒸发器的加热室有卧式和立式两种结构,物料循还速度大小由强制循环泵变频调节,其缺点是能耗较大。
8.强制循环蒸发器为了避免在加热面上沸腾的产品形成结垢或产生结晶,其管中的流动速度必须快,为避免换热管结垢或减少垢质的生成,物料在换热管内的流速须达到1.5-2.0M/s,当循环液体流过热交换器时被加热,然后在分离器中压力降低时部分物料液蒸发,从而将液体冷却至对应该压力下的沸点温度。由于循环泵的原因,蒸发器的操作与温差基本无关,物料的再循环速度可以精确调节,蒸发速率设定在一定的围内,在结晶应用中,晶体可以通过调节循环流动速度和采用特殊的结晶器设计从循环晶体泥浆中分离出来。
由于整套设备加热系统蒸汽加热均匀、料液为液膜式流动蒸发,所以具有传热效率高,加热时间短等主要特点。如再配置热压泵,更具节能降耗,蒸汽耗量低、冷却水循环量低等优点。
应用领域
在热交换工程中,刮板式薄膜蒸发器得到广乏的应用。尤其对热敏性物料(时间短暂)的热交换,刮膜器有利于热交换的进行,并通过不同的刮膜器设计,能进行复杂产品的蒸馏。
刮膜蒸发器已在下述领域用于蒸发浓缩、脱溶、汽提、反应、脱气、除臭(气)味等为目的,取得了良好效果:
中、西药:抗生素,糖液,雷公滕、黄芪等中草药,甲基咪唑、
单腈胺等中间体;?轻工食品:果汁,肉汁,色素,香精,香料,酶制剂、乳酸、木糖、淀粉糖,山梨酸钾;
?油脂日化:卵磷酯,VE,鱼肝油,油酸,甘油,脂肪酸,废润滑油,烷基多糖苷,醇醚硫酸盐等;
合成树脂:聚酰胺树脂,环氧树脂,多聚甲醛,PPS(癸二酸聚丙烯酯),PBT,
甲酸丙烯酯;合成纤维:PTA,DMT,炭素纤维,聚四氢呋喃,聚醚多元醇等;?石油化学:TDI,MDI,**基氢醌,三羟甲基丙烷,等;
农药生物:乙草胺、丙草胺、毒死蜱、呋喃酚、广灭灵、等除草剂,杀虫剂、除莠剂,除螨剂;废水:无机盐废水等;
蒸发器适用范围:
适用于氯化钠、硫酸钠、氯化铵、甘铵酸、苯丙铵酸;硝酸钠、硫酸锌、氯化钙、硫酸铵、等物料的蒸发与结晶。以及粘度大、浓度高易结垢物料的浓缩,如蕃茄酱、果酱、果肉型果汁及高浓度糖溶液的加工浓缩生产,在国内已普遍使用,效果较好。
自然循环蒸发器
系统组成:
各效加热器、各效分离器、冷凝器(混合式或表面式)、进料泵、出料泵、真空泵、冷凝水泵、操作平台、电器控制柜、液位自控系统及阀门管路等。
工作原理:
自然外循环蒸发器中溶液靠料液密度差循环:液体在加热室管内受热,温度升高,密度变小,与循环管道中的冷溶液产生密度差引发液体在加热管内向上、循环管内向下的循环流动。被加热后的溶液以显热的形式进入蒸发室闪蒸、降温。之后又向下进入循环管,循环加热蒸发。
产品特点:
自然循环蒸发溶液在设备内的循环速度不大,一般小于1米/秒。为了防止结垢和晶析,加热管应在完全浸没状态下操作。这种蒸发器适用于结垢不严重和腐蚀性较小溶液的浓缩。其优点为结构简,便于制造,动力消耗低。缺点是溶液循环速度较慢不适用于粘度较大、有大量结晶的物料,不能就地清洗,物料受热时间过长,不适于热敏性物料。
适用范围:
适用于结垢不严重和腐蚀性较小溶液的浓缩。
蒸发器蒸发能力:100~10000kg/h(系列)
刮板薄膜蒸发器
工作原理:
刮板式薄膜蒸发器是利用高速旋转将液体分布成均匀薄膜而进行蒸发或蒸馏的一种高效蒸发、蒸馏设备,也可进行脱臭、脱泡反应及加热、冷却等元操作。本设备采用离心式动沟槽转子,是目前国外较新结构蒸发器,在流量很小的情况下也能形成薄膜,在筒体蒸发段内壁表面附着处液中的淤积物可被活动刮板迅速移去,和固定间隙的刮板蒸发器相比,蒸发量可提高40-69%。
主要特点:
1:传热系数值高,蒸发能力大,蒸发强度可达到200kg/m2·hr,热效率高。
2:物料加热时间短,约5秒至10秒之间,且在真空条件下工作,对热敏性物料更为有利,保持各种成份不产生何分解,保证产品质量。
3:适应粘度变化围广,高低粘度物均可以处,物料粘度可高达10万厘泊(CP)
4:改变刮板沟槽旋转方向,可以调节物料在蒸发器的打时间。
5:蒸发段筒体内壁经过精密镗削并抛光处,表面不易产生结焦、结垢。
6:操作方便,产品指标调节容易,在密闭条件下,可以自控进行连续性生产。
7:设备占地面积小,结构简,维修方便,清洗容易。
使用范围:适用于中、西制药、食品、轻工、石油、化工、环保等。
1.低压降(△P)是薄膜的关键优点:要将蒸发的物料以蒸汽的状态从加热面送到*的冷凝器,需要一定的压差。在一般的蒸发器中,这种压力降(△P)通常是比较高的,有时甚**得难以接受。但在薄膜蒸发器中气体有较大的穿越空间能力,蒸发器内的压力几乎能看成与冷凝器中的压力相等,压力降损失较小。
2.高真空、低蒸发温度:正由于薄膜蒸发器的低压降,所以薄膜蒸发器的蒸发过程可以在高真空度与相应的较低温度条件下进行。此特点特别适合热敏性物料的低温蒸发。
3.自清洁加热面:带有刮板的薄膜,其刮板在加热表面动,所以对液膜不断地搅动和更新,能成功的应用于有可能在加热表面结垢情况的物料蒸发和蒸馏。
4.总传热系数高:由于加热表面上的液膜厚度是控制总传热系数的较重要的参数之一,所以利用刮壁器的连续接触,可设计方便地加以控制。
5.物料过流时间短:刮板端面上带有一定角度的沟槽推动料液在加热表面上呈螺旋状连续地向下移动并脱离加热面。利用这一方法把停留时间降到较小,消除了热分解,聚合或变质。改变转子的转速或刮板沟槽上的角度可以控制停留时间。
6.适应性强、操作方便:由于薄膜蒸发器显著特点:适宜平稳蒸发和热敏性物料的蒸馏。所以高粘度的物料或者随浓度的提高粘度急剧增加的物料,其蒸发过程也能平稳操作。
设备适用于发泡性物料蒸发浓缩,由于料液在加热管内成膜状蒸发,即形成汽液分离,同时在效体底部,料液大部份被抽走,只有少部份料液进入分离器强化分离,料液整个过程没有形成太大冲击,较大地减少泡沫的生成。