一段蒸发器
一段蒸发器 [1] (dewaterer)是指快速蒸出中所含水分和部分轻油的蒸馏设备。
中文名 一段蒸发器 外文名 dewaterer 领 域 工程技术 学 科 冶金工程 类 型 蒸馏设备
目录
1 简介
2 设备
3 工作原理
4 一段蒸发器结构
5 二段蒸发器
简介
一段蒸发器(dewaterer)是指快速蒸出中所含水分和部分轻油的蒸馏设备。
设备
一段蒸发器为塔式圆筒形设备,塔体由碳素钢或灰铸铁制成 [1] 。
工作原理
从塔中部沿切线方向进入,为保护设备内壁不受冲蚀,入口处有可拆卸的保护板,入口的下部有2~3层再分配锥,入口至捕雾层有高为2.4m以上的蒸发分离空间,顶部设钢质拉西环捕雾层。塔底为无水焦油槽。经管式炉加热的中的水分在蒸发器内迅速汽化并带出少量轻油,从器顶逸出,脱水后的流至无水焦油槽。气相空塔速度取0.2m/s [1] 。
一段蒸发器结构
二段蒸发器
二段蒸发器(flash evaporator)是指将400-410℃的过热无水焦油闪蒸并使其馏分与沥青分离的蒸馏设备。
二段蒸发器为塔式圆筒形设备。分为有精馏段和无精馏段的两种结构。塔体均由灰铸铁或不锈钢制成。经管式炉加热的无水焦油从塔中部沿切线方向进入,为保护塔内壁不受冲蚀,入口处没有可拆卸的保护板。入口下部有两层隔板。当有精溜段时,进料口以上有3-5块隔板,隔板以上有4-6块泡罩塔盘。过热的无水焦油在蒸发器内闪蒸。闪蒸后分为气、液两相,气相包括轻油、油、洗抽、油、一蒽油和二蒽油等馏分蒸气,在精馏段分馏后。二蒽油馏分在下层泡罩塔盘从侧线作为产品采出 [1] 。
蒸发器的优缺点
(1)优点 能效较干式蒸发器高
(2)缺点
a. 需增加也为控制装置,以确保进入蒸发器的冷媒流量能将液面维持在适当的高度。
b. 液位控制装置的价格相当昂贵,保养和调整非常麻烦,在机组符合变化时适应性能很差。
c. 如果蒸发器中的冷媒液面降低,蒸发器中与冷媒相溶的冷冻油不容易回到压缩机内,是压缩机有失油之虞,可能直接导致压缩机的烧毁。尤其是多机头机组,回油问题更加严重。
d. 如蒸发器中的冷媒液面抬高,冷媒会以液态形式进入压缩机内,引起液压缩,同样会导致压缩机烧毁。
e. 整个系统冷媒和冷冻油的充注量是干式的2倍多,日后的维护保养成本增加。
f . 由于满液式蒸发器回油非常麻烦,因此对冷冻油的品质要求很高,必须保证冷冻油在很高的品质下工作。在使用一段时间后,由于冷冻油会逐渐变绸,回油将会非常困难,必须立即更换,其使用周期较干式蒸发器缩短一半以上,大大增加运行成本。
g. 冷冻水流经蒸发器铜管内时,因温度过低容易形成凝结,会导致铜管涨裂。
循环性蒸发器
这一类型的蒸发器,溶液都在蒸发器中作循环流动。由于引起循环的原因不同,又可分为自然循环和强制循环两类。
1.循环管式蒸发器这种蒸发器又称作标准式蒸发器。它的加热室由垂直管束组成,中间有一根直径很大的循环管,其余管径较小的加热管称为沸腾管。由于循环管较大,其单位体积溶液占有的传热面,比沸腾管内单位溶液所占有的要小,即循环管和其它加热管内溶液受热程度不同,从而沸腾管内的汽液混合物的密度要比循环管中溶液的密度小,加之上升蒸汽的向上的抽吸作用,会使蒸发器中的溶液形成由循环管下降、由沸腾管上升的循环流动。这种循环,主要是由溶液的密度差引起,故称为自然循环。这种作用有利于蒸发器内的传热效果的提高。
为了使溶液有良好的循环,循环管的截面积一般为其它加热管总截面积的40~100%;加热管高度一般为1~2m;加热管直径在25~75mm之间。这种蒸发器由于结构紧凑、制造方便、传热较好及操作可靠等优点,应用十分广泛。但是由于结构上的限制,循环速度不大。加上溶液在加热室中不断循环,使其浓度始终接近完成液的浓度,因而溶液的沸点高,有效温度差就减小。这是循环式蒸发器的共同缺点。此外,设备的清洗和维修也不够方便,所以这种蒸发器难以完全满足生产的要求。
2.悬筐式蒸发器为了克服循环式蒸发器中蒸发液易结晶、易结垢且不易清洗等缺点,对标准式蒸发器结构进行了更合理的改进,这就是悬筐式蒸发器。加热室4象个篮筐,悬挂在蒸发器壳体的下部,并且以加热室外壁与蒸发器内壁之间的环形孔道代替循环管。溶液沿加热管上升,而后循着悬筐式加热室外壁与蒸发器内壁间的环隙向下流动而构成循环。由于环隙面积约为加热管总截面积的100至150%,故溶液循环速度比标准式蒸发器为大,可达1.5m/s。此外,这种蒸发器的加热室可由顶部取出进行检修或更换,而且热损失也较小。它的主要缺点是结构复杂,单位传热面积的金属消耗较多。
3.列文式蒸发器上述的自然循环蒸发器,其循环速度不够大,一般均在1.5m/s以下。为使蒸发器更适用于蒸发粘度较大、易结晶或结垢严重的溶液,并提高溶液循环速度以延长操作周期和减少清洗次数。
其结构特点是在加热室上增设沸腾室。加热室中的溶液因受到沸腾室液柱附加的静压力的作用而并不在加热管内沸腾,直到上升至沸腾室内当其所受压力降低后才能开始沸腾,因而溶液的沸腾汽化由加热室移到了没有传热面的沸腾室,从而避免了结晶或污垢在加热管内的形成。另外,这种蒸发器的循环管的截面积约为加热管的总截面积的2~3倍,溶液循环速度可达2.5至3 m/s以上,故总传热系数亦较大。这种蒸发器的主要缺点是液柱静压头效应引起的温度差损失(意义详见6.3.1)较大,为了保持一定的有效温度差要求加热蒸汽有较高的压力。此外,设备庞大,消耗的材料多,需要高大的厂房等。 除了上述自然循环蒸发器外,在蒸发粘度大、易结晶和结垢的物料时,还采用强制循环蒸发器。在这种蒸发器中,溶液的循环主要依靠外加的动力,用泵迫使它沿一定方向流动而产生循环。循环速度的大小可通过泵的流量调节来控制,一般在2.5m/s以上。强制循环蒸发器的传热系数也比一般自然循环的大。但它的明显缺点是能量消耗大,每平方米加热面积约需0.4~0.8kW。
二、单程型蒸发器
这一大类蒸发器的主要特点是:溶液在蒸发器中只通过加热室一次,不作循环流动即成为浓缩液排出。溶液通过加热室时,在管壁上呈膜状流动,故习惯上又称为液膜式蒸发器。根据物料在蒸发器中流向的不同,单程型蒸发器又分以下几种。
1.升膜式蒸发器其加热室由许多竖直长管组成。常用的加热管直径为25~50mm,管长和管径之比约为100~150。料液经预热后由蒸发器底部引入,在加热管内受热沸腾并迅速汽化,生成的蒸汽在加热管内高速上升,一般常压下操作时适宜的出口汽速为20~50m/s,减压下操作时汽速可达100至160m/s或更大些。溶液则被上升的蒸汽所带动,沿管壁成膜状上升并继续蒸发,汽、液混合物在分离器2内分离,完成液由分离器底部排出,二次蒸汽则在顶部导出。须注意的是,如果从料液中蒸发的水量不多,就难以达到上述要求的汽速,即升膜式蒸发器不适用于较浓溶液的蒸发;它对粘度很大,易结晶或易结垢的物料也不适用。
2.降膜式蒸发器降膜式蒸发器和升膜式蒸发器的区别在于,料液是从蒸发器的顶部加入,在重力作用下沿管壁成膜状下降,并在此过程中蒸发增浓,在其底部得到浓缩液。由于成膜机理不同于升膜式蒸发器,故降膜式蒸发器可以蒸发浓度较高、粘度较大(例如在0.05~0.45Ns/m2范围内)、热敏性的物料。但因液膜在管内分布不易均匀,传热系数比升膜式蒸发器的较小,仍不适用易结晶或易结垢的物料。
由于溶液在单程型蒸发器中呈膜状流动,因而对流传热系数大为提高,使得溶液能在加热室中一次通过不再循环就达到要求的浓度,因此比循环型蒸发器具有更大的优点。溶液不循环带来好处有:(1)溶液在蒸发器中的停留时间很短,因而特别适用于热敏性物料的蒸发;(2)整个溶液的浓度,不象循环型那样总是接近于完成液的浓度,因而这种蒸发器的有效温差较大。其主要缺点是:对进料负荷的波动相当敏感,当设计或操作不适当时不易成膜,此时,对流传热系数将明显下降。
3. 刮板式蒸发器蒸发器外壳内带有加热蒸汽夹套,其内装有可旋转的叶片即刮板。刮板有固定式和转子式两种,前者与壳体内壁的间隙为0.5~1.5mm,后者与器壁的间隙随转子的转数而变。料液由蒸发器上部沿切线方向加入(亦有加至与刮板同轴的甩料盘上的)。由于重力、离心力和旋转刮板刮带作用,溶液在器内壁形成下旋的薄膜,并在此过程中被蒸发浓缩,完成液在底部排出。这种蒸发器是一种利用外加动力成膜的单程型蒸发器,其突出优点是对物料的适应性很强,且停留时间短,一般为数秒或几十秒,故可适应于高粘度(如栲胶、蜂蜜等)和易结晶、结垢、热敏性的物料。但其结构复杂,动力消耗大,每平方米传热面约需1.5~3kW。此外,其处理量很小且制造安装要求高。
三、直接接触传热的蒸发器
实际生产中,有时还应用直接接触传热的蒸发器。它是将燃料(通常为和油)与空气混合后,在浸于溶液中的燃烧室内燃烧,产生的高温火焰和烟气经燃烧室下部的喷嘴直接喷入被蒸发的溶液中。高温气体和溶液直接接触,同时进行传热使水分蒸发汽化,产生的水汽和废烟气一起由蒸发器顶部排出。其燃烧室在溶液中的浸没深度一般为0.2~0.6m,出燃烧室的气体温度可达1000℃以上。因是直接触接传热,故它的传热效果很好,热利用率高。由于不需要固定的传热壁面,故结构简单,特别适用于易结晶、结垢和具有腐蚀性物料的蒸发。在废酸处理和酸铵溶液的蒸发中,它已得到广泛应用。但若蒸发的料液不允许被烟气所污染,则该类蒸发器一般不适用。而且由于有大量烟气的存在,限制了二次蒸气的利用。此外喷嘴由于浸没在高温液体中,较易损坏。从上介绍可以看出,蒸发器的结构型式很多,各有其优缺点和适用的场合。在选型时,首先要看它能否适应所蒸发物料的工艺特性,包括物料的粘性、热敏性、腐蚀性以及是否容易结晶或结垢等,然后再要求其结构简单、易于制造、金属消耗量少,维修方便、传热效果好等等。
污水蒸发器
污水蒸发器是一种机械式蒸发器,其通过机械式压缩,提高水蒸汽的压力和温度。
中文名 污水蒸发器 外文名 contaminated water evaporator
目录
1 产品特点
2 功能配置
3 相关说明
产品特点编辑
污水蒸发器产品特点: 1.完全自动化设备(也可以半自动操作)无需专人看管,操作简便,处理水质效果好,清洁无异味。
2.节省投资和运行成本(人工费、电费、蒸汽耗费)
3.运行时不用添加化学药品
4.设备根据污水或废水特性,针对性地采用防腐蚀材料制造
5.系统简单,容易操作
6.设备体积小,占地面积少
7.设备性能稳定,连续操作
8.有的蒸发后的水源能再次利用,可节约自来水成本
9.有的污水中能废料变黄金,浓缩物或结晶物可再次利用或卖给人家,节约能源,提高经济效益。
功能配置
① 蒸发水量可达0.5t/h~100t/h
② 正常运行时该系统只用电,蒸发每吨水的能耗为15KW.h至100KW.h,其运行费用为多效蒸发的1/8~1/2。
③ 是目前节能的蒸发器,多为单效蒸发,加热温差小,停留时间短,适于热敏性物料。
④ 结构紧凑,占地面积小。
⑤ 设备通过PLC控制实现自动运行,能够长期连续稳定运行。
相关说明
蒸汽压缩机
污水蒸发器为机械式蒸发器,其主要特点在于蒸汽压缩机。蒸汽压缩机通过机械式压缩,提高水蒸汽的压力和温度。根据风量和压缩要求选择不同类型的蒸汽压缩机,蒸汽压缩机的转速由变频器调节,可根据实际需求调整压缩机转速压缩机设有温度监控探头和振动探头,保证其长期正常运行。
3、污水蒸发器清洗
污水蒸发器清洗周期根据实际情况而定,硬度高的物料需进过预处理或缩短清洗周期。主要设备需设置清洗喷头。清洗液根据实际情况可为清水或稀酸。
4、污水蒸发器与其他蒸发器比较
蒸发方式
反应釜
单效蒸发器
多效蒸发器
喷射泵
MVR蒸发器
能耗
能耗高,蒸发一吨水大约需要1.5吨蒸汽
能耗较高,蒸发一吨水理论上需要1吨蒸汽
比较节能,一般来说随着效数的增加、能耗也相应地降低
在传统多效蒸发器的基础上再多一效,但需要高压蒸汽带动
目前节能的蒸发器技术。蒸发每吨水需要15kw.h~100kw.h的电耗
占地面积
小
小
大
小
小
对产品质量影响
蒸发产品停留时间长,严重影响产品质量
停留时间短单温度高,对产品质量影响较小
停留时间较长,温度较高,对产品质量影响较小
停留时间短,对产品质量影响小。
停留时间短,低温差蒸发,对产品质量影响小
能源方式
使用煤、直接加热;或者使用蒸汽加热
使用蒸汽加热,需要蒸汽管网,需要锅炉
使用蒸汽加热,需要蒸汽管网,需要锅炉
需要高压蒸发带动才能使用,需要锅炉
使用电即可,不需要蒸汽管网,全自闭循环系统
自控程度
人工操作
半自控
半自控
半自控
全自控操作,不间断蒸发
稳定性
差
较差
较差
较差
好
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