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  南通沃尔驰石化工程有限公司 >> 新闻中心 >> 蒸发浓缩设备详细结构
 
蒸发浓缩设备详细结构

静态混合器|混合器|管道混合器 加入时间:2017-10-30 16:25:57  点击:

蒸发结晶系统中,浓缩设备是其中非常重要的一部分,真空浓缩设备、中央循环管式浓缩设备、升降膜式蒸发浓缩设备等多设备的详细介绍,小七带你来好好学学。


 

浓缩设备的分类


1.按压力分


 

常压浓缩设备:蒸发面为常压;溶剂气化后直接排入大气。特点:设备结构简单、投资省、维修方便,但蒸发速率低,能量损耗大,易破坏物料中营养成分。


 

真空浓缩设备:蒸发面上气化后处于负压状态,特点是优点:加热蒸汽与沸腾液体之间的温度差可以增大;可利用压强较低的蒸汽作为加热介质;使浓缩设备的热损失减少。缺点:增加附属设备及动力,成本高;热量消耗大。


 


 


 


 

电加热夹层锅


 

 

可倾式夹层锅


 


 


 


 


 

不锈钢搅拌夹层锅


 

2.按蒸汽利用的次数分


 

双效浓缩设备:二次利用;


 

多效浓缩设备:三次或三次以上利用;


 

带有热泵的浓缩设备:热泵再次加热利用。


 

3.按料液的流程分


 

单程式、循环式(自然循环和强制循环)。


 

4.按料液分布状态分


 

薄膜式:分散成薄膜状,蒸发面大,蒸发快。它分为升膜式、降膜式、升降膜式、片式、刮板式和离心式薄膜蒸发器。


 

非膜式:大蒸发面。它按料液管路中流动,管路又分为盘管式浓缩器、中央循环管式浓缩器。


 


 

多效蒸发结晶能耗


工业生产中常遇到要求处理大量料液并汽化大量水分的情况,为了节约加热蒸汽,可采用多效。


 

多效蒸发是将多台蒸发器首尾相接,串联操作的系统,后一效的操作压力和溶液沸点均较前一效低,仅在操作压力最高的第一效加入新鲜的加热蒸汽,所产生的二次蒸汽通入后一效的加热室作为后一效的加热蒸汽,即后一效的加热室成为前一效二次蒸汽的冷凝器,最末效往往是在真空下的操作的,只有末效的二次蒸汽才用冷却介质冷凝。因此多效蒸发不但明显地减少了加热蒸汽的耗量,同时也明显的减少了冷却水的耗量,理想条件下,生蒸汽及冷却水耗量与效数间的关系见下表:


 


 

 


 

真空浓缩设备


1.单效真空浓缩设备特点


 

(1)真空下蒸发浓缩,配有抽真空装置;


 

(2)蒸汽一次利用,热能利用率高,但是二次蒸汽未充分利用;


 

(3)结构简单,操作方便,传热系数高,操作控制容易;


 

(4)传热面积小(管道),生产能力低,料液循环差,盘管表面易结垢;


 

(5)清洗困难。


 

2.中央循环管式浓缩锅


 

(1)基本原理:


 

由于传热产生重度差,形成了自然循环,液面上的水汽向上部负压空间迅速蒸发,从而达到浓缩的目的。


 


 


 


 

(2)基本结构:


 

  • 锅体:锅底、加热室—蒸汽容纳空间。


     

  • 加热器体:中央循环管(截面积为总面积的40%-100%)和上下管板及加热管束(直径25mm-75mm),长径比为20-40,液料在管内流动而加热蒸汽在管束之间流动。


     

  • 管道(口):真空系统、料液进出口、不凝气出口、冷凝水出口、二次蒸汽出口。


     

  • 蒸发室:蒸发室是指料液液面上部的圆筒空间。料液经加热后汽化,必须具有一定高度和空间,使汽液进行分离,二次蒸汽上升,溶液经中央循环管下降,如此保证料液不断循环和浓缩。


     

    蒸发室的高度,主要根据防止料液被二次蒸汽夹带的上升速度所决定,同时考虑清洗、维修加热管的方便,一般为加热管长度的1.1~1.5倍。


     

  • 附件:人孔、仪表、取样口及视镜等。


 

(3)不凝气体处理:


 

加热室中不凝缩气体的排除:


 

加热蒸汽热交换后,放掉热,而冷凝成水,从下面排出。如上图所示,可是蒸汽中有一部分气体是混入的空气或氨等不凝缩气体,不能排除。如果不及时排除。


 

会在加热室内愈积愈多,严重影响热效率,在A处放出轻的不凝气;B处放出重的不凝气。排出位置的选择很重要,视不凝气积聚于何处而定,此管可接在真空系统。


 

蒸汽中混入不凝气体的原因有三:


 

锅炉水中混入溶解着的空气和其它气体、(若用的是冷凝水就不存在此情况)。如果用河水或井水,可以用开口炉烧开后再入锅炉,可去除大部分空气。


 

因在真空下操作,有空气从接头处漏入,造成二次蒸汽中混入不凝性气体。


 

如果是多效系统。则应注意料液中往往也会有溶解着的不凝气体,有时甚至还含有对材料具腐蚀性的恶性气体,应及时排除。不凝性气会形成薄膜,包住加热管。


 

因为气体不是好的热导体,加热蒸汽需通过它才能与壁内溶液进行热交换;因而传热效果就低了。


 

(4)使用注意事项:


 

  • 一般开始操作时,先通入加热蒸汽于锅内赶走空气,后开启抽真空系统,造成锅内真空;


     

  • 待加热器体内充满液体后,再开蒸汽阀门;


     

  • 取样检验,达到所需浓度时,解除真空即可出料;


     

  • 加热蒸汽压力应视不同物料选择,不宜太高,否则易发生焦管现象。


 

液膜式蒸发浓缩设备


1.特点


 

料液在管壁或器壁上分散成液膜的形式流动(上升、下降或上升与下降组合),从而使蒸发面积增加,提高浓缩效率。


 

2.分类


 

(1)按液膜形成方式分:自然循环式蒸发器和强制循环式蒸发器;


 

(2)按液膜运动方向分:升膜式蒸发器、降膜式蒸发器和升降膜式蒸发器。


 

3.升膜式蒸发器


 

(1)与中央循环管式浓缩锅的区别:


 

中央循环管式浓缩锅的料液是依靠传热产生的重度差排浓缩液,液面上的二次蒸汽靠负压排出。而升膜式蒸发器是依靠膨胀的二次蒸汽产生向上的升力,二次蒸汽浓缩液进入分离器。


 

(2)结构:


 


 


 


 

加热管(蒸发器):直径为30mm-50mm的管子,长径比为100-150。长管式加热器结构比较复杂,壳体应考虑热应力对结构的影响,需采用浮头管板或在加热器壳体上加膨胀节。有时可采用套管办法来缩短管长;


 

汽液分离器:碰撞型、离心型、过滤型;


 

进口:蒸汽进口、料液进口;


 

出口:浓缩液出口、二次蒸汽出口、冷凝水出口。


 

(3)工程过程:


 

料液由料液进口进入蒸发器管内,在管内底部与蒸汽首先进行对流传递热量(管外蒸汽热量传递给管内料液),当料液获得一定热量达到沸腾状态,进入管中间部开始产生蒸汽泡,使料液产生上升力;


 

由于料液热量的连续获得,产生二次蒸汽,膨胀的二次蒸汽产生强的上升力,料液呈薄膜状在管内上行,到管顶部呈喷雾状,以较高速度进入汽液分离器,二次蒸汽从分离器顶部排出,浓缩液达到浓度要求从分离器底部排出,未达到浓度要求再次由下导管送到底部再次加热蒸发。


 

(4)注意事项:


 

  • 操作时,应严格控制进料量,防止管壁结焦现象发生;

  • 料液一般先预热到沸点状态进入加热器体,以增加液膜比例,提高沸腾和传热系数;

  • 各管路密封性能要好,连接可靠;

  • 定期对密封垫进行更换和检查。


 

4.降膜式蒸发器

      

与升膜式一样,都属于自然循环的液膜式蒸发浓缩设备,构造与升膜式相似,主要区别是料液由加热器顶部加入,液体在重力作用下,沿管内壁成液膜状向下流动,由于向下加速;


 

克服加速压头比升膜式小,沸点升高也小,且加热蒸汽与料液温差大,所以传热效果较好(关键:使料液均匀分布于各加热管)。


 

料液分布器:导流管、筛板或喷嘴、旋液喷头  


 


 


 

a.筛孔板式 b、喷雾型 c.锯齿形导流管 d.螺旋沟槽导流管
e.典型导流管 f.筛孔板与导流管 结合 g.旋液型


 

5.升降膜式蒸发器


 

(1)两组加热管:一组升膜,另一组降膜

      

料液先进入升膜式加热管,沸腾蒸发后,汽液混合物上升至顶部,然后转入另一半加热管,再进行降膜蒸发。浓缩液从顶部进入汽液分离器分离后,二蒸汽从分离器上部排入冷凝器,浓缩液从下部排出。


 

(2)特点


 

  • 符合物料的要求,初进入,浓度低,速度快,容易达到升膜要求,初步浓缩后,在降膜式中受重力作用下能沿管壁均匀分布形成薄膜;


     

  • 先升后降,有利于液体均布,加速湍动和搅动,进一步提高传热效果;


     

  • 升膜控制降膜的进料分配;


     

  • 串联可提高产品的浓缩比,减低设备高度。


 

6.板式蒸发器


 


 

(1)结构


 

  • 板式加热器:4片传热板组成一个板单元;

  • 汽液分离器:离心式(二次蒸汽和浓缩液在一起);

  • 进料管道:蒸汽进口、料液进口;

  • 附件:密封圈、调节板、紧固件和支架等。


 

(2)板式蒸发器的传热组合:


 


 

(3)加热板间蒸汽与物料之流程:


 


 

(4)工作过程


 

料液经泵的作用强制通入板式加热器体,在流经升膜和降膜段时受加热蒸汽的作用,通过板壁对料液加热浓缩,产生的浓缩液和二次蒸汽由底部通入汇集槽机出口通入分离器,分离浓缩液和二次蒸汽,分别从各出口排出,其中冷凝水由冷凝水出口排出。


 

(5)优缺点


 

优点:


 

  • 体积小,结构紧凑,加热面积可随意调整;

  • 加热时间短;

  • 热敏性物料的适应性好,如牛奶、果汁等;

  • 具有升膜和降膜的特点,传热系数高。


 

缺点:


 

  • 密封垫片易老化而产生泄漏;

  • 适用压力有限;

  • 对粘度大的物料适应性差。


 

真空浓缩装置的辅助设备


1.汽液分离器


 

又称捕沫器、捕液器和除沫器。


 

(1)作用:


 

将蒸发过程中产生的雾沫中的溶液聚集并与二次蒸汽分离,减少料液的损失,同时防止污染管道及其它浓缩器的加热面。


 

(2)要求


 

应具有良好的分离效果,其阻力损失尽可能的小,能保证液体连续地流向蒸发室内,同时应具备易于拆洗、没有死角,结构简单,尺寸小,材料消耗少等性能。


 

(3)类型与结构特点


 

碰撞型:二次蒸汽流经通道上,设有若干挡板,改变夹带液滴运动方向,与挡板碰撞,沿挡板面流下,从而分离汽液。


 


 

离心型:二次蒸汽沿分离器的壳壁成切线方向导入,气流产生回转运动,液滴在离心力作用下被甩到分离器的内壁,并沿壁流下回到蒸发室内,二次蒸汽由顶部出口管排除。


 


 

过滤型:二次蒸汽通过多层金属网或磁网等构成的捕液器,液滴粘附在其表面而二次蒸汽通过。


 


 

2.蒸汽冷凝器


 

(1)作用:


 

将真空浓缩所产生的二次蒸汽进行冷凝,并将其中的不凝性气体(如空气、二氧化碳等)分离,以减轻真空系统的容积负荷,同时保证达到所需的真空度。


 

大气式、表面式、低水位、水力喷射器


 

(2)类型与特点:


 


 


 


 


 

a.大气式冷凝器(又称干式高位逆流冷凝器)


 

二次蒸汽由冷凝器的下侧进入,向上通过隔板间隙,与从冷凝器上部进入的冷水逆流接触冷凝,不凝气体由上端排除,进入汽液分离器,将液滴分离后,再被抽真空装置吸取排入大气中,应用广泛。


 

b.表面式冷凝器


 

通过管壁间接加热,加之壁垢的存在,两边的温差大,其冷却水利用浪费大,应用较少。


 

c.低水位冷凝器


 

降低大气式冷凝器的高度,依靠抽水泵来排出冷凝水。其特点是降低了安装高度,可在室内安装,且具有气压式冷凝器的优点,但由于配有抽水泵,且管路严密和较高的真空吸头,其投资大。


 

(3)水力喷射器:


 

 


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