蒸發(fā)過(guò)程及其特點(diǎn)

1、第五章蒸發(fā)5-1概述一、蒸發(fā)過(guò)程及其特點(diǎn)蒸發(fā)：是指將含有非揮發(fā)性物質(zhì)的稀溶液加熱沸騰使部分溶劑汽化并使溶液得到濃縮的過(guò)程。蒸發(fā)的主要目的：濃縮溶液；制取或回收純?nèi)軇?。蒸發(fā)的特點(diǎn)：P186二、蒸發(fā)過(guò)程的分類P187（一）按加熱方式：直接加熱、間接加熱（二）按操作壓強(qiáng)：常壓蒸發(fā)、真空蒸發(fā)、加壓蒸發(fā)（三）按蒸發(fā)器的效數(shù)：?jiǎn)涡д舭l(fā)、多效蒸發(fā)（四）按操作方式：間歇蒸發(fā)、連續(xù)蒸發(fā)5-2單效蒸發(fā)過(guò)程一、單效蒸發(fā)流程單效蒸發(fā)流程見P188圖5-1。流程主要包括蒸發(fā)器和冷凝器。蒸發(fā)器從下向上主要包括：加熱室（可看成是間壁式換熱器、要有足夠的傳熱面積和較高的傳熱系數(shù)）、蒸發(fā)室（又稱分離室，應(yīng)有足夠的分離空間和橫截

2、面積，以保證沸騰的氣液兩相充分分離）、除沫器（位于蒸發(fā)室頂部，用于除去二次蒸汽中夾帶的液滴、霧沫）。二次蒸汽進(jìn)入冷凝器后，一般用冷卻水冷凝，冷凝下來(lái)的水由冷凝器下部經(jīng)水封排出，而不凝氣則由冷凝器頂部排出。二、單效蒸發(fā)過(guò)程的計(jì)算：略三、蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度：略5-3多效蒸發(fā)過(guò)程多效蒸發(fā)的目的主要是通過(guò)二次蒸汽的再利用，以達(dá)到節(jié)約能耗的目的。一、多效蒸發(fā)的操作流程并流加料的三效蒸發(fā)流程見P194圖5-4。按加熱蒸汽的流向，一效蒸發(fā)器蒸出的二次蒸汽作為二效蒸發(fā)器的加熱蒸汽，而二效蒸發(fā)器蒸出的二次蒸汽作為三效（即末效）的加熱蒸汽，三效蒸發(fā)器蒸出的二次蒸汽則進(jìn)入冷凝器，用冷卻水直接冷凝后由水封排出

3、。由圖可以看出，料液的流向與蒸汽的流向是相同的，故稱為并流加料流程。操作要點(diǎn)：要保證各效過(guò)程沸騰，各效的加熱蒸汽溫度tsi應(yīng)高于各效加熱管內(nèi)溶液的沸點(diǎn)溫度ti,即滿足tsitits2t2ts3Atc,其中tc表示冷凝器內(nèi)壓強(qiáng)為Pc時(shí)的飽和溫度。各效分離室的操作壓強(qiáng)Pi也必須依次降低，以保證料液沸點(diǎn)逐效降低，即PiAP2Ap3APc。蒸發(fā)過(guò)程按溶液與加熱蒸汽流向的不同，可以有以下四種操作流程：并流加料流程：P194-195逆流加料流程：P195分流加料（或平流加料）流程：P195錯(cuò)流加料流程：P195二、多效蒸發(fā)的最佳效數(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中，采用多效蒸發(fā)可以節(jié)約能源，減少熱源蒸汽（即生蒸汽）的消耗量，

4、提高原料的利用率。通過(guò)比較可知，當(dāng)蒸發(fā)過(guò)程的生產(chǎn)能力一定時(shí)，采用多效蒸發(fā)消耗的生蒸汽的量要遠(yuǎn)小于單效蒸發(fā)。但這并不意味著蒸發(fā)過(guò)程效數(shù)越多就越好，由于各種損失的影響，已使一些經(jīng)濟(jì)指標(biāo)下降。P196表5-2列出了五效蒸發(fā)器各效的（D/W）nn的經(jīng)驗(yàn)值（D為生蒸汽用量、W為二次蒸汽量，即為蒸發(fā)器的水分蒸發(fā)量）。數(shù)據(jù)顯示，隨效數(shù)的增加，所節(jié)省的生蒸汽耗量越來(lái)越少，而設(shè)備費(fèi)則越來(lái)越多，所以應(yīng)權(quán)衡多方面因素選擇最佳效數(shù)5-4蒸發(fā)裝置及其選型一、蒸發(fā)器蒸發(fā)器可分為循環(huán)型和非循環(huán)型兩大類。(一)循環(huán)型蒸發(fā)器(1)中央循環(huán)管式蒸發(fā)器：又稱為標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器，是應(yīng)用較為廣泛的蒸發(fā)器。其結(jié)構(gòu)見P197圖5-7。其下部加

5、熱室相當(dāng)于垂直安裝的固定管板式列管加熱器，但其中心管直徑遠(yuǎn)大于其它管子的直徑，稱為中央循環(huán)管，其周圍的加熱管稱為沸騰管，管內(nèi)溶液受熱沸騰大量汽化，形成氣液混合物并隨氣泡向上運(yùn)動(dòng)。中央循環(huán)管對(duì)單位溶液的傳熱面積比沸騰管小很多，因此其中溶液的汽化程度低，氣液混合物的密度要比沸騰管內(nèi)大很多，因而導(dǎo)致分離室中的溶液由中央循環(huán)管中下降，從各沸騰管上升的自然循環(huán)流動(dòng)，以提高傳熱效果。優(yōu)點(diǎn)：P196缺點(diǎn)：P196適用范圍：一般適于黏度適中，結(jié)垢不嚴(yán)重或少有結(jié)晶析出的場(chǎng)合。(2)懸筐式蒸發(fā)器主要是針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器的缺點(diǎn)改進(jìn)設(shè)計(jì)的。具結(jié)構(gòu)見P197圖5-8。加熱室(即懸掛在器內(nèi)的筐子)可取出清洗，用備用的加熱室

6、替換而不影響生產(chǎn)。操作時(shí)，加熱蒸汽由中間引入，而溶液是沿加熱室外壁與蒸發(fā)器殼體內(nèi)壁所形成的環(huán)隙通道下降，再沿沸騰管上升。優(yōu)點(diǎn)：P196缺點(diǎn)：P197適用范圍：適用于易結(jié)垢或有結(jié)晶析出的溶液的蒸發(fā)。(3)外熱式蒸發(fā)器其結(jié)構(gòu)見P197圖5-9。具特點(diǎn)是加熱室置于蒸發(fā)室的外測(cè)。優(yōu)點(diǎn)：P197缺點(diǎn)：P197(4)列文式蒸發(fā)器其結(jié)構(gòu)見P198圖5-10。其特點(diǎn)是在加熱室的上方增加了一段2.7-5米的沸騰段，使加熱室承受較大的液柱靜壓，故加熱室內(nèi)的溶液不沸騰。待溶液上升至沸騰段時(shí)，因靜壓的降低開始沸騰汽化。這樣避免了溶質(zhì)在加熱室析出結(jié)晶，減輕了加熱管的結(jié)垢或堵塞現(xiàn)象。為了減小循環(huán)阻力和提高循環(huán)速率，要求循

7、環(huán)管截面積大于加熱管束總截面積，該設(shè)備內(nèi)的循環(huán)速率可達(dá)2m/s左右。優(yōu)點(diǎn)：P197缺點(diǎn)：P197（5）強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器其結(jié)構(gòu)見P198圖5-11。以上四種蒸發(fā)器中，溶液的循環(huán)是靠密度差引起的自然循環(huán)流動(dòng)，循環(huán)速度難以再提高，而強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器是在循環(huán)管的下部設(shè)置一個(gè)循環(huán)泵，通過(guò)外加機(jī)械能強(qiáng)迫溶液以較高的速度（一般可達(dá)1.5-5.0m/s）沿一定方向循環(huán)流動(dòng)。溶液的循環(huán)速度可通過(guò)調(diào)節(jié)泵的流量來(lái)控制。循環(huán)型蒸發(fā)器的共同特點(diǎn)是：P198（二）非循環(huán)型（單程型）蒸發(fā)器非循環(huán)型蒸發(fā)器的特點(diǎn)是：P198（1）開膜式蒸發(fā)器其結(jié)構(gòu)見P199圖5-12。（2）降膜式蒸發(fā)器其結(jié)構(gòu)見P199圖5-13。（3）刮板式蒸發(fā)器其