蒸發(fā)就是用加熱的方法,將含有不揮發(fā)性溶質(zhì)的溶液加熱至沸騰狀況,使部分溶劑汽化并被移除,從而提高溶劑中溶質(zhì)濃度的單元操作。工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用蒸發(fā)操作有以下幾種場(chǎng)合
濃縮稀溶液直接制取產(chǎn)品或?qū)馊芤涸偬幚?如冷卻結(jié)晶)制取固體產(chǎn)品,例如電解燒堿液的濃縮,食糖水溶液的濃縮及各種果汁的濃縮等
同時(shí)濃縮溶液和回收溶劑,例如有機(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
為了獲得純凈的溶劑,例如海水淡化等。
自然蒸發(fā):即溶液在低于沸點(diǎn)溫度下蒸發(fā),如海水曬鹽,這種情況下,因溶劑僅在溶液表面汽化,溶劑汽化速率低。
沸騰蒸發(fā):將溶液加熱至沸點(diǎn),使之在沸騰狀態(tài)下蒸發(fā)。工業(yè)上的蒸發(fā)操作基本上皆是此類。
可分為常壓、加壓和減壓(真空)蒸發(fā)操作。很顯然,對(duì)于熱敏性物料,如抗生素溶液、果汁等應(yīng)在減壓下進(jìn)行。而高粘度物料就應(yīng)采用加壓高溫?zé)嵩醇訜?如導(dǎo)熱油、熔鹽等)進(jìn)行蒸發(fā)
可分為單效與多效蒸發(fā)。若蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽直接冷凝不再利用,稱為單效蒸發(fā)。若將二次蒸汽作為下一效加熱蒸汽,并將多個(gè)蒸發(fā)器串聯(lián),此蒸發(fā)過程即為多效蒸發(fā)。
為了使溶液有良好的循環(huán),中央循環(huán)管的截面積一般為其它加熱管總截面積的40~;加熱管高度一般為1~2m;加熱管直徑在25~75mm之間。這種蒸發(fā)器由于結(jié)構(gòu)緊湊、制造方便、傳熱較好及操作可靠等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用十分廣泛。但是由于結(jié)構(gòu)上的限制,循環(huán)速度不大。加上溶液在加熱室中不斷循環(huán),使其濃度始終接近完成液的濃度,因而溶液的沸點(diǎn)高,有效溫度差就減小。這是循環(huán)式蒸發(fā)器的共同缺點(diǎn)。此外,設(shè)備的清洗和維修也不夠方便,所以這種蒸發(fā)器難以完全滿足生產(chǎn)的要求。
這一大類蒸發(fā)器的主要特點(diǎn)是:溶液在蒸發(fā)器中只通過加熱室一次,不作循環(huán)流動(dòng)即成為濃縮液排出。溶液通過加熱室時(shí),在管壁上呈膜狀流動(dòng),故習(xí)慣上又稱為液膜式蒸發(fā)器。根據(jù)物料在蒸發(fā)器中流向的不同,單程型蒸發(fā)器又分以下幾種。
刮板式蒸發(fā)器蒸發(fā)器外殼內(nèi)帶有加熱蒸汽夾套,其內(nèi)裝有可旋轉(zhuǎn)的葉片即刮板。刮板有固定式和轉(zhuǎn)子式兩種,前者與殼體內(nèi)壁的間隙為0.5~1.5mm,后者與器壁的間隙隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)而變。料液由蒸發(fā)器上部沿切線方向加入(亦有加至與刮板同軸的甩料盤上的)。由于重力、離心力和旋轉(zhuǎn)刮板刮帶作用,溶液在器內(nèi)壁形成下旋的薄膜,并在此過程中被蒸發(fā)濃縮,完成液在底部排出。這種蒸發(fā)器是一種利用外加動(dòng)力成膜的單程型蒸發(fā)器,其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)物料的適應(yīng)性很強(qiáng),且停留時(shí)間短,一般為數(shù)秒或幾十秒,故可適應(yīng)于高粘度(如栲膠、蜂蜜等)和易結(jié)晶、結(jié)垢、熱敏性的物料。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,動(dòng)力消耗大,每平方米傳熱面約需1.5~3kW。此外,其處理量很小且制造安裝要求高
蒸發(fā)器循環(huán)冷卻水中含有大量的鹽類物質(zhì)、腐蝕產(chǎn)物和各種微生物,由于未對(duì)其進(jìn)行水處理,蒸發(fā)器運(yùn)行一段時(shí)間后水側(cè)會(huì)結(jié)有大量的鈣鎂碳酸鹽垢及藻類、微生物淤泥、粘泥等,這些污垢牢固附著于銅管內(nèi)表面,導(dǎo)致傳熱惡化、循環(huán)壓力上升、機(jī)組真空度降低,影響機(jī)組的運(yùn)行效率,造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。