圖文解讀蒸發(fā)濃縮設(shè)備詳細(xì)結(jié)構(gòu) 一次看個夠

濃縮設(shè)備的分類

1.按壓力分

常壓濃縮設(shè)備：蒸發(fā)面為常壓；溶劑氣化后直接排入大氣。特點：設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、投資省、維修方便，但蒸發(fā)速率低，能量損耗大，易破壞物料中營養(yǎng)成分。

真空濃縮設(shè)備：蒸發(fā)面上氣化后處于負(fù)壓狀態(tài)，特點是優(yōu)點：加熱蒸汽與沸騰液體之間的溫度差可以增大；可利用壓強較低的蒸汽作為加熱介質(zhì)；使?jié)饪s設(shè)備的熱損失減少。缺點：增加附屬設(shè)備及動力，成本高；熱量消耗大。

電加熱夾層鍋

可傾式夾層鍋

不銹鋼攪拌夾層鍋

2.按蒸汽利用的次數(shù)分

雙效濃縮設(shè)備：二次利用；

多效濃縮設(shè)備：三次或三次以上利用；

帶有熱泵的濃縮設(shè)備：熱泵再次加熱利用。

3.按料液的流程分

單程式、循環(huán)式（自然循環(huán)和強制循環(huán)）。

4.按料液分布狀態(tài)分

薄膜式：分散成薄膜狀，蒸發(fā)面大，蒸發(fā)快。它分為升膜式、降膜式、升降膜式、片式、刮板式和離心式薄膜蒸發(fā)器。

非膜式：大蒸發(fā)面。它按料液管路中流動，管路又分為盤管式濃縮器、中央循環(huán)管式濃縮器。

多效蒸發(fā)結(jié)晶能耗

工業(yè)生產(chǎn)中常遇到要求處理大量料液并汽化大量水分的情況，為了節(jié)約加熱蒸汽，可采用多效。

多效蒸發(fā)是將多臺蒸發(fā)器首尾相接，串聯(lián)操作的系統(tǒng)，后一效的操作壓力和溶液沸點均較前一效低，僅在操作壓力最高的第一效加入新鮮的加熱蒸汽，所產(chǎn)生的二次蒸汽通入后一效的加熱室作為后一效的加熱蒸汽，即后一效的加熱室成為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卻介質(zhì)冷凝。因此多效蒸發(fā)不但明顯地減少了加熱蒸汽的耗量，同時也明顯的減少了冷卻水的耗量，理想條件下，生蒸汽及冷卻水耗量與效數(shù)間的關(guān)系見下表：

真空濃縮設(shè)備

1.單效真空濃縮設(shè)備特點

（1）真空下蒸發(fā)濃縮，配有抽真空裝置；

（2）蒸汽一次利用，熱能利用率高，但是二次蒸汽未充分利用；

（3）結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，傳熱系數(shù)高，操作控制容易；

（4）傳熱面積?。ü艿溃a(chǎn)能力低，料液循環(huán)差，盤管表面易結(jié)垢；

（5）清洗困難。

2.中央循環(huán)管式濃縮鍋

（1）基本原理：

由于傳熱產(chǎn)生重度差，形成了自然循環(huán)，液面上的水汽向上部負(fù)壓空間迅速蒸發(fā)，從而達(dá)到濃縮的目的。

（2）基本結(jié)構(gòu)：

• 鍋體：鍋底、加熱室—蒸汽容納空間。

  
  

• 加熱器體：中央循環(huán)管(截面積為總面積的40%－100%）和上下管板及加熱管束（直徑25mm－75mm)，長徑比為20-40，液料在管內(nèi)流動而加熱蒸汽在管束之間流動。

  
  

• 管道（口）：真空系統(tǒng)、料液進(jìn)出口、不凝氣出口、冷凝水出口、二次蒸汽出口。

  
  

• 蒸發(fā)室：蒸發(fā)室是指料液液面上部的圓筒空間。料液經(jīng)加熱后汽化，必須具有一定高度和空間，使汽液進(jìn)行分離，二次蒸汽上升，溶液經(jīng)中央循環(huán)管下降，如此保證料液不斷循環(huán)和濃縮。

  
  

  蒸發(fā)室的高度，主要根據(jù)防止料液被二次蒸汽夾帶的上升速度所決定，同時考慮清洗、維修加熱管的方便，一般為加熱管長度的1.1～1.5倍。

  
  

• 附件：人孔、儀表、取樣口及視鏡等。

（3）不凝氣體處理：

加熱室中不凝縮氣體的排除：

加熱蒸汽熱交換后，放掉熱，而冷凝成水，從下面排出。如上圖所示，可是蒸汽中有一部分氣體是混入的空氣或氨等不凝縮氣體，不能排除。如果不及時排除。

會在加熱室內(nèi)愈積愈多，嚴(yán)重影響熱效率，在A處放出輕的不凝氣；B處放出重的不凝氣。排出位置的選擇很重要，視不凝氣積聚于何處而定，此管可接在真空系統(tǒng)。

蒸汽中混入不凝氣體的原因有三：

鍋爐水中混入溶解著的空氣和其它氣體、（若用的是冷凝水就不存在此情況）。如果用河水或井水，可以用開口爐燒開后再入鍋爐，可去除大部分空氣。

因在真空下操作，有空氣從接頭處漏入，造成二次蒸汽中混入不凝性氣體。

如果是多效系統(tǒng)。則應(yīng)注意料液中往往也會有溶解著的不凝氣體，有時甚至還含有對材料具腐蝕性的惡性氣體，應(yīng)及時排除。不凝性氣會形成薄膜，包住加熱管。

因為氣體不是好的熱導(dǎo)體，加熱蒸汽需通過它才能與壁內(nèi)溶液進(jìn)行熱交換；因而傳熱效果就低了。

（4）使用注意事項：

• 一般開始操作時，先通入加熱蒸汽于鍋內(nèi)趕走空氣，后開啟抽真空系統(tǒng)，造成鍋內(nèi)真空；

  
  

• 待加熱器體內(nèi)充滿液體后，再開蒸汽閥門；

  
  

• 取樣檢驗，達(dá)到所需濃度時，解除真空即可出料；

  
  

• 加熱蒸汽壓力應(yīng)視不同物料選擇，不宜太高，否則易發(fā)生焦管現(xiàn)象。

液膜式蒸發(fā)濃縮設(shè)備

1.特點

料液在管壁或器壁上分散成液膜的形式流動（上升、下降或上升與下降組合），從而使蒸發(fā)面積增加，提高濃縮效率。

2.分類

（1）按液膜形成方式分：自然循環(huán)式蒸發(fā)器和強制循環(huán)式蒸發(fā)器；

（2）按液膜運動方向分：升膜式蒸發(fā)器、降膜式蒸發(fā)器和升降膜式蒸發(fā)器。

3.升膜式蒸發(fā)器

（1）與中央循環(huán)管式濃縮鍋的區(qū)別：

中央循環(huán)管式濃縮鍋的料液是依靠傳熱產(chǎn)生的重度差排濃縮液，液面上的二次蒸汽靠負(fù)壓排出。而升膜式蒸發(fā)器是依靠膨脹的二次蒸汽產(chǎn)生向上的升力，二次蒸汽濃縮液進(jìn)入分離器。

（2）結(jié)構(gòu)：

加熱管（蒸發(fā)器）：直徑為30mm-50mm的管子，長徑比為100－150。長管式加熱器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，殼體應(yīng)考慮熱應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的影響，需采用浮頭管板或在加熱器殼體上加膨脹節(jié)。有時可采用套管辦法來縮短管長；

汽液分離器：碰撞型、離心型、過濾型；

進(jìn)口：蒸汽進(jìn)口、料液進(jìn)口；

出口：濃縮液出口、二次蒸汽出口、冷凝水出口。

（3）工程過程：

料液由料液進(jìn)口進(jìn)入蒸發(fā)器管內(nèi)，在管內(nèi)底部與蒸汽首先進(jìn)行對流傳遞熱量(管外蒸汽熱量傳遞給管內(nèi)料液)，當(dāng)料液獲得一定熱量達(dá)到沸騰狀態(tài)，進(jìn)入管中間部開始產(chǎn)生蒸汽泡，使料液產(chǎn)生上升力；

由于料液熱量的連續(xù)獲得，產(chǎn)生二次蒸汽，膨脹的二次蒸汽產(chǎn)生強的上升力，料液呈薄膜狀在管內(nèi)上行，到管頂部呈噴霧狀，以較高速度進(jìn)入汽液分離器，二次蒸汽從分離器頂部排出，濃縮液達(dá)到濃度要求從分離器底部排出，未達(dá)到濃度要求再次由下導(dǎo)管送到底部再次加熱蒸發(fā)。

（4）注意事項：

• 操作時，應(yīng)嚴(yán)格控制進(jìn)料量，防止管壁結(jié)焦現(xiàn)象發(fā)生；

• 料液一般先預(yù)熱到沸點狀態(tài)進(jìn)入加熱器體，以增加液膜比例，提高沸騰和傳熱系數(shù)；

• 各管路密封性能要好，連接可靠；

• 定期對密封墊進(jìn)行更換和檢查。

4.降膜式蒸發(fā)器

與升膜式一樣，都屬于自然循環(huán)的液膜式蒸發(fā)濃縮設(shè)備，構(gòu)造與升膜式相似，主要區(qū)別是料液由加熱器頂部加入，液體在重力作用下，沿管內(nèi)壁成液膜狀向下流動，由于向下加速；

克服加速壓頭比升膜式小，沸點升高也小，且加熱蒸汽與料液溫差大，所以傳熱效果較好（關(guān)鍵：使料液均勻分布于各加熱管）。

料液分布器：導(dǎo)流管、篩板或噴嘴、旋液噴頭  

a.篩孔板式 b、噴霧型 c.鋸齒形導(dǎo)流管 d.螺旋溝槽導(dǎo)流管
e.典型導(dǎo)流管　f.篩孔板與導(dǎo)流管　結(jié)合 g.旋液型

5.升降膜式蒸發(fā)器

（1）兩組加熱管：一組升膜，另一組降膜

料液先進(jìn)入升膜式加熱管，沸騰蒸發(fā)后，汽液混合物上升至頂部，然后轉(zhuǎn)入另一半加熱管，再進(jìn)行降膜蒸發(fā)。濃縮液從頂部進(jìn)入汽液分離器分離后，二蒸汽從分離器上部排入冷凝器，濃縮液從下部排出。

（2）特點

• 符合物料的要求，初進(jìn)入，濃度低，速度快，容易達(dá)到升膜要求，初步濃縮后，在降膜式中受重力作用下能沿管壁均勻分布形成薄膜；

  
  

• 先升后降，有利于液體均布，加速湍動和攪動，進(jìn)一步提高傳熱效果；

  
  

• 升膜控制降膜的進(jìn)料分配；

  
  

• 串聯(lián)可提高產(chǎn)品的濃縮比，減低設(shè)備高度。

6.板式蒸發(fā)器

（1）結(jié)構(gòu)

• 板式加熱器：4片傳熱板組成一個板單元；

• 汽液分離器：離心式（二次蒸汽和濃縮液在一起）；

• 進(jìn)料管道：蒸汽進(jìn)口、料液進(jìn)口；

• 附件：密封圈、調(diào)節(jié)板、緊固件和支架等。

（2）板式蒸發(fā)器的傳熱組合：

（3）加熱板間蒸汽與物料之流程：

（4）工作過程

料液經(jīng)泵的作用強制通入板式加熱器體，在流經(jīng)升膜和降膜段時受加熱蒸汽的作用，通過板壁對料液加熱濃縮，產(chǎn)生的濃縮液和二次蒸汽由底部通入?yún)R集槽機(jī)出口通入分離器，分離濃縮液和二次蒸汽，分別從各出口排出，其中冷凝水由冷凝水出口排出。

（5）優(yōu)缺點

優(yōu)點：

• 體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，加熱面積可隨意調(diào)整；

• 加熱時間短；

• 熱敏性物料的適應(yīng)性好，如牛奶、果汁等；

• 具有升膜和降膜的特點，傳熱系數(shù)高。

缺點:

• 密封墊片易老化而產(chǎn)生泄漏；

• 適用壓力有限；

• 對粘度大的物料適應(yīng)性差。

真空濃縮裝置的輔助設(shè)備

1.汽液分離器

又稱捕沫器、捕液器和除沫器。

（1）作用：

將蒸發(fā)過程中產(chǎn)生的霧沫中的溶液聚集并與二次蒸汽分離，減少料液的損失，同時防止污染管道及其它濃縮器的加熱面。

（2）要求

應(yīng)具有良好的分離效果，其阻力損失盡可能的小，能保證液體連續(xù)地流向蒸發(fā)室內(nèi)，同時應(yīng)具備易于拆洗、沒有死角，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，材料消耗少等性能。

（3）類型與結(jié)構(gòu)特點

碰撞型：二次蒸汽流經(jīng)通道上，設(shè)有若干擋板，改變夾帶液滴運動方向，與擋板碰撞，沿?fù)醢迕媪飨?，從而分離汽液。

離心型：二次蒸汽沿分離器的殼壁成切線方向?qū)?，氣流產(chǎn)生回轉(zhuǎn)運動，液滴在離心力作用下被甩到分離器的內(nèi)壁，并沿壁流下回到蒸發(fā)室內(nèi)，二次蒸汽由頂部出口管排除。

過濾型：二次蒸汽通過多層金屬網(wǎng)或磁網(wǎng)等構(gòu)成的捕液器，液滴粘附在其表面而二次蒸汽通過。

2.蒸汽冷凝器

（1）作用：

將真空濃縮所產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)行冷凝，并將其中的不凝性氣體（如空氣、二氧化碳等）分離，以減輕真空系統(tǒng)的容積負(fù)荷，同時保證達(dá)到所需的真空度。

大氣式、表面式、低水位、水力噴射器

（2）類型與特點：

a.大氣式冷凝器（又稱干式高位逆流冷凝器）

二次蒸汽由冷凝器的下側(cè)進(jìn)入，向上通過隔板間隙，與從冷凝器上部進(jìn)入的冷水逆流接觸冷凝，不凝氣體由上端排除，進(jìn)入汽液分離器，將液滴分離后，再被抽真空裝置吸取排入大氣中，應(yīng)用廣泛。

b.表面式冷凝器

通過管壁間接加熱，加之壁垢的存在，兩邊的溫差大，其冷卻水利用浪費大，應(yīng)用較少。

c.低水位冷凝器

降低大氣式冷凝器的高度，依靠抽水泵來排出冷凝水。其特點是降低了安裝高度，可在室內(nèi)安裝，且具有氣壓式冷凝器的優(yōu)點，但由于配有抽水泵，且管路嚴(yán)密和較高的真空吸頭，其投資大。

（3）水力噴射器：

（據(jù)化工707）