單效升膜式濃縮設(shè)備屬外加熱式自然循環(huán)的液膜式濃縮設(shè)備。主要由加熱器、分離器、霧沫捕集器、水力噴射器、循環(huán)管等部分組成。加熱器為一垂直豎立的長(zhǎng)形容器,內(nèi)有許多垂直長(zhǎng)管。對(duì)于加熱管的直徑和長(zhǎng)度的選擇要適當(dāng),管徑不宜過(guò)大,一般在35~80mm之間,管長(zhǎng)與管徑之比恰當(dāng),一般為100~150。這樣才能使加熱面供應(yīng)足夠成膜的氣速。事實(shí)上,由于蒸發(fā)流量和流速是沿加熱管上升而增加,故爬膜工作狀況也是逐步形成的。 [1]
在物室頂部加入一定的材料,經(jīng)過(guò)液體分布器的分布,呈膜狀進(jìn)行向下流動(dòng),加熱可以使其汽化,被汽化的氣體隨著液體一起通過(guò)加熱管流出,將液體與氣體分離,就得到了濃縮液,這是降膜式蒸發(fā)器的工作原理。降膜式蒸發(fā)器的工作過(guò)程尤為重要,物料在蒸發(fā)器內(nèi)停留的時(shí)間很短,但傳熱系數(shù)較高,因此大多數(shù)熱敏性物料是非常適合降膜式蒸發(fā)器的。
多效蒸發(fā)是將前效的二次蒸汽作為下一效加熱蒸汽的串聯(lián)蒸發(fā)操作。在多效蒸發(fā)中,各效的操作壓力、相應(yīng)的加熱蒸汽溫度與溶液沸點(diǎn)依次降低。[1]
降膜蒸發(fā)是將料液自降膜蒸發(fā)器加熱室上管箱加入,經(jīng)液體分布及成膜裝置,均勻分配到各換熱管內(nèi),在重力和真空誘導(dǎo)及氣流作用下,成均勻膜狀自上而下流動(dòng)。流動(dòng)過(guò)程中,被殼程加熱介質(zhì)加熱汽化,產(chǎn)生的蒸汽與液相共同進(jìn)入蒸發(fā)器的分離室,汽液經(jīng)充分分離,蒸汽進(jìn)入冷凝器冷凝(單效操作)或進(jìn)入下一效蒸發(fā)器作為加熱介質(zhì),從而實(shí)現(xiàn)多效操作,液相則由分離室排出。
刮板蒸發(fā)器,能力大,對(duì)水和有機(jī)溶劑等溶液的蒸發(fā)量100—300Kg/h·m2。刮板蒸發(fā)器被處理物料在蒸發(fā)面停留時(shí)間短,約±10秒左右,不結(jié)焦,不結(jié)垢。刮板蒸發(fā)器可以實(shí)現(xiàn)真空條件下低溫蒸發(fā)。
物料從大直徑端連續(xù)不斷地進(jìn)入臥式蒸發(fā)器,被刮膜片加速和分配并立即在加熱面上形成一個(gè)薄的流動(dòng)膜?!A錐型薄膜蒸發(fā)器,依賴于轉(zhuǎn)子施于物料一個(gè)離心力,這離心力有兩個(gè)有效力,一個(gè)垂直于加熱面,另一個(gè)朝大直徑端體的方向(注意:相同的結(jié)果同樣出現(xiàn)在 垂直圓錐型薄膜蒸發(fā)器里)依靠這些力產(chǎn)生物料加速,而且進(jìn)入的物料加熱面充分潮濕,不依賴于蒸發(fā)比或進(jìn)料速度。因此,局部物料過(guò)熱和熱降解被減少或完 全消除。 在此過(guò)程中,輕組份(低沸物)順流(和液膜同向)穿過(guò)臥式薄膜蒸發(fā)器進(jìn)入汽液分離器,在此處經(jīng)汽液分離所產(chǎn)生的液滴和泡沫被擊碎進(jìn)入液相(高沸物), 被分離后的汽體進(jìn)入外置冷凝器或下道工序;重組份(高沸物)沿著加熱壁面爬升到小端出口排出。
升一降膜蒸發(fā)器是指由升膜管束和降膜管束組合而成。蒸發(fā)器的底部封頭內(nèi)有一隔板,將加熱管束均分為二。原料液在預(yù)熱器中加熱達(dá)到或接近沸點(diǎn)后,引入升膜加熱管束的底部,汽、液混合物經(jīng)管束由頂部流入降膜加熱管束,然后轉(zhuǎn)入分離器,完成液由分離器底部取出。溶液在升膜和降膜管束內(nèi)的布膜及操作情況分別與前述的升膜及降膜蒸發(fā)器內(nèi)的情況完全相同。
升一降膜蒸發(fā)器一般用于濃縮過(guò)程中黏度變化大的溶液,或廠房高度有一定限制的場(chǎng)合。若蒸發(fā)過(guò)程溶液的黏度變化大,推薦采用常壓操作。
外加熱式蒸發(fā)器是由列管式加熱器、分離室及循環(huán)管三個(gè)主要部件組成,屬自然循環(huán)式流發(fā)器。這種蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是加熱室與分離室分開(kāi),這樣既便于清洗與更換,而且降低了蒸發(fā)器的總高度。