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单效蒸发器可以是间歇式、半间歇式或连续分批方式或连续地操作。严格说来,间歇式蒸发器其中加料、蒸发和排放是依次分步进行的蒸发器。这种操作方式是很少采用的,因为它需要足够大的壳体以容纳进料的全部装料,加热元件安放得相当低,以便当体积减少到产品的体积时不能被露出。更为常见的操作方式是半伺歇式,其中进料是连续地加入以维持固定的液面直到整个装料达到后的密度为止。连续分批蒸发器通常具有连续的进料,在至少部分循环范围内连续的排料。一种操作方法是从贮槽循环到蒸发器,再返回原处直到整个贮槽达到所需的浓度为止,于是分批地完成加工。连续式蒸发器基本上是连续地进料和排料,进料和产品的浓度都大体上保持不变。
计蒸发装置时,必须考虑各种各样的因素,而这些因素常常又是互相矛盾的。它们 决定了设计的类型、布置、工艺过程和成本数据。重要的因素如下:
(1) 生产能力和操作参数 处理量、浓度、温度、年操作小时数、产品的更换、控制、自动 化等。
(2) 特性 热敏性、黏度、可流性、易起泡沫程度、结垢与沉淀性质、沸点等。
(3) 公用工程 蒸汽、冷却水、电、清洗剂、易损件等。
(4) 材料的选择和表面抛光。
(5) 投资成本的和资本回收。
(6) 操作和维护的人员成本。
(7) 现场条件 可用空间、室外安装的气候条件、能量和产品的衔接、工作平台等。
(8) 强制性法规 关于健康和安全、事故预防、噪声、环境保护等,根据特定项目 而定。
1. 预热器和加热器
多数情况下,待蒸发的产品在进入加热室之前必须被预热至沸点。通常使用直管预热 器或者板式换热器完成此项工作。
2.蒸发器
选择适当类型的蒸发器,取决于每一的应用场合和产品的性质。
3.分离器
每台蒸发器都配备有分离器,用于蒸汽和液体的分离。按照应用范围来选择不同类型 的分离器,例如离心分离器、重力分离器或者装有内部构件的分离器。设计时需考虑分离效 率、压降和清洗频率等重要因素。
4. 冷凝器
在可能的场合,蒸发过程中产生的蒸汽热量被用于加热下游几效蒸发器和预热器,或者 将蒸汽再压缩后作为加热介质。但蒸发装置后一效的余蒸汽无法照此利用,须将其冷 凝。蒸发装置可以配备表面冷凝器、接触式冷凝器或空冷式冷凝器。
5.脱气/真空系统
使用真空泵来维持蒸发装置中的真空。它们从装置中排出泄漏的空气和不可凝气体, 以及液体进料时带入的溶解气体。为此,可根据蒸发装置的规模和操作方式使用相应的喷 射泵和液环泵。
6.泵
由于设计条件和应用错综复杂,必须考虑泵的选型。选择标准是蒸发装置中的产品特 性、吸入压头情况、和压缩比。对于低黏度产品来说,主要使用离心泵;而高黏度的产品 则需使用容积泵。一些含有固体或结晶的产品,使用其他类型的泵,例如旋桨泵。根据特定 的应用场合以及相关的使用条件决定泵的类型、尺寸、速度、机械密封和材料。
7.清洗系统
根据不同的产品,设备经过一定时间的运转后,可能会发生结垢现象。绝大多数情况下 使用化学清洗可去除水垢和其他污垢。为此,蒸发装置需配备一些必要的设备组件如清洗 剂槽、附加泵和管道阀门。这些设备保证了装置无需拆卸即可进行清洗,一般称为“原位清 洗”CIP。清洗的选择要根据结垢的类型。清洗剂渗入结壳层,将结壳溶解或使其分解,使 蒸发器表面被彻底清洗,如有必要还可对表面进行消毒。
8.蒸汽洗涤器
如果装置不是由生蒸汽加热,而是由废蒸汽例如干燥器的蒸汽加热,为避免这些蒸汽对 蒸发装置的加热室的污染和结垢,在它们进入之前必须被清洗干净。
9. 冷凝液精处理系统
尽管小液滴的分离已非常理想,但冷凝液的质量可还是达不到要求的纯度,特别是在产 品含有挥发性组分时。根据不同的应用,通过使用精馏塔或膜过滤系统可以将冷凝液进一 步纯化。
10.材料
根据不同的产品的需求决定了采用制造蒸发装置所需的材料。大多数情况下采用不锈 钢,如有需求还可使用哈氏合金、钛、镍、铜、石墨、钢内衬橡胶、合成材料等。
降膜蒸发系统的特点
1) 降膜式蒸发器的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。降膜式蒸发器可以蒸发浓度较高、粘度较大物料。
2) 由于溶液在单程型蒸发器中呈膜状流动,传热系数较高。
3) 停留时间短,不易引起物料变质,适于处理热敏性物料。
4) 液体滞留量小,降膜蒸发器可以根据能量供应、真空度、进料量、浓度等的变化而采取快速运作。近常数,
5) 由于工艺流体仅在重力作用下流动,而不是靠高温差来推动,可以使用低温差蒸发。
6) 降膜蒸发器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,料液大部份即被抽走,只有少部份料液与所有二次蒸汽进入分离器强化分离,料液整过程没有形成太大冲击,避免了泡沫的形成。
强制循环蒸发结晶器又称FC( Forced Circulation )型结晶器,是一种可以连续生产的通用型结晶设备,广泛应用于化工、轻工、等行业的生产以及环保行业废水蒸发结晶处理。根据料液性质的不同,FC型结晶器分为加热蒸发型、间壁冷却型或真空冷却型等以满足各种结晶工艺的需要。
强制循环蒸发结晶器是由加热器对待处理的料液进行加热进入结晶分离室蒸发分离,溶液达到过饱和状态便产生结晶现象,由强制循环泵经多次循环加热后结晶室内过饱和溶液沉浸在悬浮晶粒表面上,使晶体逐渐长大,当晶体数量达到一定浓度时即可将晶浆排出另作处理。强制循环蒸发结晶器具有生产能力大,产品的粒度分布较宽,约在0.8~4mm 的范围,适应各种物料的结晶等特点。
二、结构组成:
强制循环蒸发结晶器主要由换热器、结晶分离室、冷凝器、循环管、循环泵、晶浆泵、真空泵、控制系统等组成;按物料浓度高低与生产能力的大小不同,可分为一效、二效、三效、四效强制循环蒸发器。
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