蒸发和蒸发器的介绍

蒸发流程的两个必要的组成部分：
加热溶液使溶剂汽化—蒸发器 不断除去气化的蒸发溶剂—冷凝器
二次蒸汽
热源
水蒸气
蒸发时蒸汽
水蒸气
加热蒸汽 二次蒸汽
溶剂S
溶剂S 溶质A（不挥发）
加热
通常采用冷凝的方式将二次蒸汽排除。
二、蒸发操作的特点
①溶液的沸点升高：由于不挥发溶质的存在，溶液的蒸气压低于同温度 下纯溶剂的蒸气压。因此，在相同压力下，溶液的沸点高于纯溶剂的沸 点，这种现象称为溶液的沸点升高。溶液的沸点升高导致蒸发的传热温 度差的降低。
②能耗较大：蒸发操作所汽化的溶剂量较大，需要消耗大量的加热蒸 气。因此需要考虑热量的利用的问题。
③溶液特性：有些物料浓缩时易于结晶，结垢；有些热敏性物料由于 沸点升高更易于变性；有些则具有较大的粘度或较强的腐蚀性，等等。 需要根据物料的特性和工艺要求，选择适宜的蒸发流程和设备。
三、 蒸发操作的分类
1.按二次蒸气的利用情况分：单效蒸发和多效蒸发 单效蒸发：将二次蒸气不在利用而直接送到冷凝器冷凝以除去的蒸 发操作。 多效蒸发：若将二次蒸气通到另一压力较低的蒸发器作为加热蒸气， 则可提高加热蒸气（生蒸气）的利用率，这种串联蒸发 操作称为多效蒸发。
2.按操作室压力分：常压、加压、减压（真空）蒸发
常压蒸发：设备简单，操作方便，可采用敞口设备，二次蒸汽 可直接排放在大气中，但会造成大气污染，适用于临时性或小 批量的生产。
3.按操作过程是否连续分:间歇蒸发，连续蒸发
间歇蒸发 :一次加料→最终X1出料或连续加料 维持液面，X1一次出 料。
溶液浓度和沸点随时间改变，为不稳定操作，适于小规模，多 品种的场合。 连续蒸发:稳定操作，适于大规模的生产过程。
第二节 蒸发设备
蒸发设备
蒸发器 辅助设备
加热室
分离室
除沫器（汽液分离器）
蒸发在工业生产中主要作用： （１）制取液体产品。 （２）生产固体产品； （３）制取纯溶剂； （４）同时制取浓缩液和回收溶剂。
被蒸发的溶液可以是水溶液，也可以是其它溶液，而工业上处 理的溶液大多为水溶液，所以本章仅讨论水溶液的蒸发。
二、蒸发流程
稀溶液（料液）经过预热加 入蒸发器。蒸发器的下部是由许 多加热管组成的加热室，在管外 用加热蒸汽加热管内的溶液，并 使之沸腾汽化，经溶缩后的完成 液从蒸发器底部排出。蒸发器的 上部为蒸发室，汽化所产生的蒸 汽在蒸发室及其顶部的除沫器中 将其中夹带的液沫易于分离，然 后送往冷凝器被冷凝而除去。
冷凝器
真空装置
用来进行蒸发的设备主要是蒸发器和冷凝器
蒸发器的作用是加热溶液使水沸腾汽化，并移去， 由加热室和分离室两部分组成。
冷凝器与蒸发器的分离室相通，其作用是将产生的水蒸汽冷凝而除去。
一、 蒸发器的型式与结构
按加热室的结构和操作时溶液的流动情况，分为两大类：循 环型和单程型(不循环)。 （一）循环型蒸发器 特点：溶液在蒸发器中循环流动，溶液在蒸发器内停留时间长，溶 液浓度接近于完成液浓度。
料液 加热蒸汽
中央循环管
优点：溶液循环好；传热效率高；结构紧凑、制造方便、操作可靠 缺点：循环速度低；溶液粘度大、沸点高；不易清洗 适于处理结垢不严重、腐蚀性小的溶液
2. 悬筐式蒸发器
•加热室像个筐，悬挂在蒸发器壳体的下 部，可由顶部取出。加热蒸汽由壳体上 部进入加热室，在管间放热加热管内溶 液使其上升，而沿悬筐外壁与蒸发器内 壁间环隙通道向下循环流动。 •优点：
教学目标：
掌握内容：
蒸发操作的基本原理； 典型蒸发器的构造、特点、适用范围； 单效蒸发的流程与工艺计算。
理解内容：
蒸发操作的基本原理； 典型蒸发器的构造、特点、适用范围； 单效蒸发的流程与工艺计算。
了解内容：
蒸发操作的节能措施与多效蒸发：流程，效数限度。
重点：
蒸发操作原理及典型设备的构造、特点； 单效蒸发工艺计算； 蒸发操作的节能措施。
加压蒸发：可提高二次蒸汽的温度，有利于二次蒸汽的利用， 但要求加热蒸汽的压力较高。
减压蒸发： 沸点低 优点： (1) 传热温度差Δtm ↑； (2) 可利用低压蒸汽或废汽作为加热蒸汽 ； (3)可防止热敏性物料变质或分解 ； (4)沸点温度低，减少热损失。 缺点：真空装置，需消耗动力和增加设备
适用于处理热敏性物料。
溶液循环速度高，改善了管内结 构情况 传热速率较高 •缺点： 设备费高 占地面积大 加热管内溶液滞留量大 •适于处理易结垢，有晶体析出的溶液
3 .外热式蒸发器
这种蒸发器将加热室与分离室分 开，采用较长的加热管。
优点： 降低了整个蒸发器的高度，便于
清洗和更换； 循环速度较高，使得对流传热系
由于引起循环运动的原因不同，分为自然循环型和强制循环型两类。
自然循环型：由于溶液受热程度不同产生密度差引起。 强制循环型：依靠外力迫使溶液沿一个方向作循环运动 。
１.中央循环管式(标准式)蒸发器
•加热蒸汽：加热室管束环隙内 •溶液：加热室管束及中央循环管 内，受热时，由于中央循环管单 位体积溶液受热面小，使得溶液 形成由中央循环管下降，而由其 余加热管上升的循环流动。
难点： 蒸发设备的构造、原理； 本概念
定义：
将含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸 汽，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为 蒸发。
利用溶剂具有挥发性而溶质不挥发的特 性使两者实现分离。 蒸发操作的目的：
获得浓缩的溶液，直接作为成品或半成品。 脱除溶剂。此过程常伴随有结晶过程 去除杂质。
5. 强制循环型蒸发器
•在加热室设置循环泵，使溶液沿加热室方 向以较高的速度循环流动。 •优点：
循环速度高 晶体不易粘结在加热管壁 对流传热系数高 •缺点： 动力消耗大 对泵的密封要求高 加热面积小 •适于处理粘度大，易结垢、有晶体析出的 溶液。
数提高； 结垢程度小。
适于处理易结垢、有晶体析出、处理量大的溶液
4. 列文蒸发器
•特点是在加热室上部设置沸腾室，加热 室中的溶液因受到附加液柱的作用，必 须上升到沸腾室才开始沸腾，这样避免 了溶液在加热管中结垢或析出晶体。 •优点：
–流动阻力小 –循环速度高 –传热效果好 –加热管内不易堵塞 •缺点： –设备费高 –厂房高，耗用金属多 •适于处理有晶体析出或易结垢的溶液