升降膜蒸发器的设计和应用
升降膜式蒸发器的前馈反馈控制系统的设计
升降膜式蒸发器的前馈反馈控制系统的设计升降膜式蒸发器是一种常用的热传递设备，广泛应用于化工、制药、食品等行业。
为了提高蒸发器的效率和稳定性，设计一个合理的前馈反馈控制系统是非常重要的。
一、升降膜式蒸发器的基本原理升降膜式蒸发器通过将液体送入设备中，利用加热源将液体加热并转化为气态，然后从设备顶部排出。
在这个过程中，液体在设备内形成了一层薄膜，并通过重力作用向下流动。
同时，气体通过设备底部进入，并与下降的液体接触进行传热和质量传递。
气体从设备顶部排出，并经过冷凝处理后得到所需产品。
二、前馈反馈控制系统的必要性升降膜式蒸发器的操作过程中可能会受到多种因素的影响，如进料流量、进料浓度、加热温度等。
这些因素对于设备的稳定运行和产品质量有着重要影响。
设计一个前馈反馈控制系统可以实时监测和调节这些因素，以保证蒸发器的稳定性和性能。
三、前馈反馈控制系统的设计要点1. 传感器选择：选择合适的传感器对蒸发器的关键参数进行监测，如进料流量、进料浓度、加热温度等。
常用的传感器包括流量计、浓度计和温度计等。
2. 控制算法选择：根据监测到的数据，设计合适的控制算法来实现对蒸发器的控制。
常用的控制算法有PID控制算法、模糊控制算法和模型预测控制算法等。
3. 控制信号输出：根据控制算法得出的结果，通过执行机构输出相应的控制信号。
执行机构可以是电动调节阀或变频调速装置等。
4. 反馈回路设计：为了提高系统的稳定性和鲁棒性，需要设计一个反馈回路来实时监测设备运行状态，并将反馈信息输入到控制系统中进行调节。
5. 控制系统参数整定：根据蒸发器的具体情况和要求，对控制系统参数进行整定，以达到最佳的控制效果。
参数整定包括比例系数、积分时间和微分时间等。
四、前馈反馈控制系统的工作流程1. 传感器实时监测蒸发器的关键参数，并将数据传输给控制系统。
2. 控制系统根据监测到的数据，通过控制算法计算出相应的控制信号。
3. 控制信号经过执行机构输出到蒸发器中，调节进料流量、进料浓度或加热温度等参数。
降膜蒸发器的设计
升膜蒸发器的优点包括传热系数高、操作稳定、适用于高粘度液体等。此外， 升膜蒸发器还具有分离效果好、浓缩比高、节能等优点。升膜蒸发器一般用于浓 缩液体，特别适用于高粘度、高浓度液体的浓缩。
综上所述，降膜和升膜蒸发器在结构、操作原理和适用范围上存在一定的差 异。在选择使用哪种设备时，需要根据具体工艺要求和物料特性进行综合考虑。
设计流程
1、设计原则
降膜蒸发器设计应遵循以下原则：
（1）传热效率高：应确保降膜蒸发器具有较高的传热系数，以提高热量的 利用率。
（2）物料适应性广：应选择合适的材料，以适应不同物料的化学性质和物 理性质。
（3）系统稳定性好：应保证系统的稳定运行，防止物料在蒸发过程中出现 结晶、结垢等现象。
（4）设备紧凑：应优化设备结构，减小设备体积，以减小占地面积。
参考内容
降膜和升膜蒸发器的区别
在工业制程中，蒸发是一个重要的工艺过程，而降膜和升膜蒸发器则是两种 常见的蒸发设备。它们在结构、操作原理和适用范围上存在一定的差异。
一、降膜蒸发器
降膜蒸发器是一种常见的蒸发设备，其结构主要由加热室和蒸发室组成。原 料液通过进料泵进入加热室，加热后的液体通过重力作用流到蒸发室。在蒸发室， 液体表面迅速蒸发，剩下的浓缩液从底部排出。降膜蒸发器的优点包括传热系数 高、操作稳定、适用于高粘度液体等。
2、设计参数
降膜蒸发器的主要设计参数包括： （1）加热面积：根据生产负荷和物料性质确定加热面积。
（2）操作压力：根据物料性质和工艺要求确定操作压力。
（3）加热介质：选择适当的加热介质，如蒸汽、导热油等，以满足传热要 求。
（4）进料温度：根据物料性质和工艺要求确定进料温度。 （5）操作温度：根据物料性质和工艺要求确定操作温度。
降膜蒸发器设计(最新整理)
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
2．按加热方式分：
直接热源加热它是将燃料与空气混合，使其燃烧产生的高温火焰和烟气经喷
嘴直接喷入被蒸发的溶液中来加热溶液、使溶剂汽化的蒸发过程。
间接热源加热 容器间壁传给被蒸发的溶液。即在间壁式换热器中进行的传
热过程。
3．按操作压力分：
可分为常压、加压和减压（真空）蒸发操作。很显然，对于热敏性物料，如
3.3.1.第一次重算 .............................................11
第4章
蒸发器主要工艺尺寸的计算...................................13
4.1 加热室 ......................................................13
2.3 设计要求：...................................................6
2.4 设计方案的确定...............................................6
第 3 章 换热面积计算.................................................8
3.2.2 沸点的初算...............................................8
薄膜蒸发器的分类及用途
薄膜蒸发器的分类及用途薄膜蒸发器是一种高效、快速的蒸发设备，它通过在加热管壁上形成薄膜状的物料流动，实现了高传热效率和快速蒸发。
在化工、医药、食品等行业的蒸发、浓缩、脱溶、蒸馏等过程中得到了广泛的应用。
根据不同的成膜原理和物料流动方向，薄膜蒸发器主要分为以下几种类型：1. 升膜蒸发器升膜蒸发器是利用加热蒸汽在蒸发管内形成高速流动，带动溶液沿管壁上升，形成薄膜状流动。
这种蒸发器适用于处理量较大、热敏性及易起泡沫的溶液，但不适于高粘度、有晶体析出或易结垢的溶液。
2. 降膜蒸发器降膜蒸发器是利用重力作用，使溶液在蒸发管内沿着管壁向下流动，形成薄膜状流动。
这种蒸发器适用于处理量较小、热敏性及易结垢的溶液，尤其适合于高粘度物料的蒸发。
3. 刮膜蒸发器刮膜蒸发器是通过旋转刮板强制成膜，使溶液在蒸发管内形成薄膜状流动。
这种蒸发器具有传热系数大、蒸发强度高、过流时间短、操作弹性大等特点，尤其适用于热敏性物料、高粘度物料及易结晶颗粒物料的蒸发浓缩、脱溶、蒸馏等。
4. 旋转蒸发器旋转蒸发器是一种实验室常用的蒸发设备，通过旋转蒸发瓶和加热浴的方式，使溶液在蒸发瓶内形成薄膜状流动，实现快速蒸发。
这种蒸发器适用于回流操作、大量溶剂的快速蒸发、微量组分的浓缩和需要搅拌的反应过程等。
薄膜蒸发器的用途非常广泛，主要应用于以下几个方面：1. 化工行业在化工行业中，薄膜蒸发器常用于合成树脂、塑料、橡胶、涂料、染料、农药、炸药等产品的生产过程中，实现溶剂的蒸发、浓缩和脱溶等过程。
2. 医药行业在医药行业中，薄膜蒸发器用于抗生素、维生素、中药提取等生产过程中，实现溶剂的蒸发、浓缩和脱溶等过程。
3. 食品行业在食品行业中，薄膜蒸发器用于果汁、饮料、糖浆、调味品等产品的生产过程中，实现溶剂的蒸发、浓缩和脱溶等过程。
4. 环保行业在环保行业中，薄膜蒸发器用于处理废水、废液等污染物，实现废液中有害物质的蒸发、浓缩和无害化处理。
薄膜蒸发器是一种重要的化工设备，它具有传热效率高、蒸发速度快、物料停留时间短等优点，广泛应用于化工、医药、食品等行业的蒸发、浓缩、脱溶、蒸馏等过程。
降膜蒸发器使用说明
降膜蒸发器使用说明嘿，大家好！今天咱们聊聊一种特别实用的设备——降膜蒸发器。
嗯，别急，别皱眉，虽然名字听起来有点高大上，但其实它的工作原理比想象的简单多了。
你要是看过一些工厂里运作的场景，可能会注意到，有一种机器常常在那儿咕噜咕噜地运作。
它的作用就是把液体通过加热蒸发，最终得到浓缩液，听起来是不是很神奇？其实它就是利用热交换和蒸发的原理，将水分给“蒸”掉。
就像是夏天热得不得了，你想找个地方待着凉快一下，打开风扇吹风，蒸发带走了湿气，空气就清爽了。
不过说到降膜蒸发器，可能你会想：“哎，听着这名字像个很专业的东西，我能用得了嘛？”别担心，咱们今天就来把它的使用说明跟大家聊一聊，帮你搞懂它是个啥，怎么用，关键是，能省心又省力。
降膜蒸发器的名字中“降膜”两个字可不简单。
它的原理是把液体在一个特别的管道里铺成薄膜，像秋天的露水一样，薄薄的一层，这样加热的时候，水分蒸发的效率超级高。
而且这玩意儿有一个优势，就是操作起来特别方便，效率也很高，不像咱们平时在厨房里做饭那样，得等半天水才开。
不过，咱们说到怎么用，首先得知道降膜蒸发器的工作环境是啥样的。
它一般在工业生产中使用，尤其是在化工、食品加工、制药等行业，哪里需要把液体浓缩，哪里就能看到它的身影。
举个例子，你去吃火锅，看到锅底冒着热气的场景，其实也是通过蒸发的原理让热量传递到锅里的。
而降膜蒸发器则是把这种蒸发过程做得更高效、更智能。
它就像一位“高效能大厨”，能让每一滴水分都被最大程度地利用。
如果你自己需要用降膜蒸发器，也不用担心，它的安装其实没有想象中的复杂。
按照说明书上的步骤操作，先把水管、管道都连接好，再接上电源，调节好温度和压力，等一会儿，它就开始工作了。
这时，你只需要轻轻松松地盯着机器，剩下的交给它就行。
别忘了，操作过程中的温度控制可得注意点，太高的话可不行，会导致设备的损坏。
它最怕的就是堵塞。
所以，咱们在使用前，一定要保持管道的清洁。
清洁工作做好，降膜蒸发器能一直顺利运转，不容易出问题。
用于乙酸乙酯蒸发的单效降膜式蒸发器的设计及应用
设 计过 程及 应用 中的注 意事项 。
１ ＹＺ Ｍ０ Ｊ １—３ ０ １ 单效 降 膜 式 蒸 发 器 的 主 要 ５ ０３型
技术参 数及 其结构 特点 １１ 主要 技术参 数 ．
（ ） 物料介 质为 乙酸 乙酯 ； （ ） 物料 处 理 量 １ ２ ４ ０ ｇ ｈ （ ） 进料 质 量分 数 ２ ； （ ） 出料 质 ５ ０ｋ／ ； ３ ％ ４
＝
＝
２ ９ ８ｉ ／ ｎ ｓ ． ７ （ｉ ｎ ・ ）
２ １ １ 总蒸 发量 ． ．
则 ：ｄ＝１６ ６ ｉ，取 １６ｍ。 ．０ ｎ ．
Ｆ＝３０ ３４ ９８×１２ ／ １０ （０—６ ） ５０× ８ ．７ ．５ ［２０ ９ ０］
：
４ ７ ６． ８ ｍ
降膜管根数计算
降 膜管 选 择 ３ ８×１５×８０ ｍ 规 格 管 子 ， ． ００ ｍ 其 长径 比为 ２０ １ ，则 降膜 管根 数
４． ６ ７８
ｎ ＝
以降膜式蒸发器在茶多酚生产中应用越来越多。
乙酸 乙酯 比较容易 蒸发 ，因此其蒸发 面积较小 。
２ １４ 分离 器计 算 ．． 分离 器直 径按 下式 计 算
ｄ ， ｒ ／ｒ Ｗ × ６０ ＝，ｇＶ Ｃ ４ ｏ ３０ ／ ｏ ／
式 中 —— 蒸 汽 比容 ， 这里 按 ６２ １ｉ ／ ｇ选 ．０ ｋ ｎ
取。
— —
自由截面 的二 次蒸汽 流速，
１ ２ 结构 特点 ．
重力及二次蒸汽流的作用下 自 上而下地流动并与管
外 的加 热蒸 汽进 行 热 与 质 的交 换 。其 工 作 特点 是 ，
当设备蒸发参数稳定 后即可实现连续进料连续 出
关于多效降膜式蒸发器的工作原理及应用要点
关于多效降膜式蒸发器的工作原理及应用要点多效降膜式蒸发器是一种常用于低浓度溶液浓缩的设备，并且在化工、制药、食品加工等行业有广泛应用。
它的工作原理是基于多级蒸发的原理，通过利用供热的蒸汽对溶液进行加热，使其部分蒸发，使得浓缩液和蒸汽分离。
以下将详细介绍该设备的工作原理及应用要点。
工作原理：多效降膜式蒸发器是以提高蒸发效率为目标的一种设备。
其工作原理基于温差传导和传质传导的原理。
1.热能传导：通过蒸汽对溶液进行加热传递热能，使溶液局部升温。
2.温差传导：由于多效降膜式蒸发器通常有多个蒸发器单位组成，其中较高级的蒸发器单位的蒸发温度较低级的蒸发器单位低，形成了温差，使得溶液在相邻级之间通过导热底板传导，实现能量转移。
3.传质传导：由于溶液中的溶质浓度不均匀，较浓的溶液在温差传导的作用下向低浓度的溶液扩散，实现了传质传导。
应用要点：1.节能高效：通过多效的设计，多效降膜式蒸发器能够高效利用能量，并将蒸发过程分解成多个级别，从而提高蒸发效率，降低能耗。
2.产品质量好：多效降膜式蒸发器能够高效地蒸发溶液中的溶质，并避免了常规蒸发器中因溶质浓度梯度不均匀导致的结晶问题，从而得到更纯净的产品。
3.适应性强：多效降膜式蒸发器适应性广泛，可以用于各种浓度的溶液的蒸发浓缩，可根据不同工艺要求调整蒸发器的级数和底板结构。
4.操作稳定：多效降膜式蒸发器具有良好的自动调控性能，通过控制进料流速、蒸汽压力、温度等参数，可以稳定控制设备的操作，提高生产效率。
5.简化工艺流程：多效降膜式蒸发器能够将多级的浓缩过程集成在一个设备中，简化了工艺流程，减少了设备占地面积。
总之，多效降膜式蒸发器通过多级浓缩的方式，利用蒸汽的热能传导、温差传导和传质传导的原理，高效地蒸发浓缩溶液，适用于多种工业领域。
它具有节能高效、产品质量好、适应性强、操作稳定和工艺流程简化等优点，为生产过程提供了便利，具有重要的应用价值。
降膜式蒸发器预热的设置及应用
采 用并 流加 料法进 料 ， 三效 出料 。 用热 压缩 采 技 术 即热压 泵抽 吸一效 二次 蒸汽 加热一 效 。采用
进入 蒸发器 中进 行蒸 发 ，这也 是 降膜式蒸 发 器 的
特点 。即物 料在 蒸发 器 中停 留时 间短 。蒸 发速 率 快 ， 料在较 低 的温度 下进行 蒸 发 ， 大 限度 的保 物 最 持 了物料 中有益 元素 不被 破坏 。物 料预 热从结 构 型式 可分为 盘管 、 列管 、 式预 热等 。预热 所使 用 板
生 蒸 汽 压 力 ００ ８ ３ １ ９ ．７ ８ ６
一
年 来 随着 降膜 式蒸 发器 应用 领域 的不 断扩 大特别 是 在玉 米深 加工 中应用 越来 越多 。一些 蒸 发器使 用 效果不 佳也 与预 热器 的设 置所采 用 的结构 型式 有关 ，仅以 Ｔ Ｊ ３８ ｏ 型三效降膜式蒸发器在葡 Ｎ ＭＯ ＿０ ０ 萄糖浆生产中的应用为例阐述预热的设计 及应用
Ｑ ６ ０ ７ ． ／ 。第三 级物料 温 升为 １ ￣ 热量 ＝ ９ ６ ８２ ４ ｈ ５ ５Ｃ，
Ｑ ７ ６ ３ ． ｋ／ 。第 四级 预热 温升 为 １ ￣ ＝ ９ ９ ６４ ｊ ｈ ６Ｃ，热量
取 规格 ￣ ３ ２管 子 。四个 预热级 管 子总长 度为 ３ ６Ｘ ０ ４４ 物 料 在 管 中运 行 时 间 为 ４２ ｒ ｎ实 际 应 用 ． ｍ， ．ａ ． ２ｉ 侧 得 一效 蒸发 器 进料 口温度 ７ ℃ 。 ５ 没有 达 到 设计 值， 主要 原 因是 管 径太 大 。 内物 料受 热温度 不均 管 所 致 。为 了使 物料 受热 均匀 需要 扩大 物料与 管壁
１ ｐ ． ６ Ｈ值 ： ５
２ 预 热 器 的 设 置 及 计 算 过 程
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升降膜蒸发器的设计和应用
李 壮① 杨得霞
(化工部沈阳化工研究院,沈阳110021)
摘 要 设计了一种升降膜蒸发器串联使用的工业化流程,主要用于蒸发因数较高或需要将溶剂完全脱净的场合,文中给出了该流程的技术要点和设计方法。
关键词 膜式蒸发器;脱溶;设计
1 前 言
在农药、医药及其它的中间体合成中,许多化学反应都是在有机溶剂中进行的,反应完成后再把溶剂脱出。
最简单的釜式脱溶,传热面小、设备庞大、脱溶时间长,特别是对热敏性物料很不适宜。
膜式脱溶已经得到了广泛的应用,但普通的膜式脱溶蒸发因数不能过大,否则在蒸发管的末端将出现干壁现象,局部过热能引起物料分解。
习惯的做法是进行两次脱溶,但这将引起投资费用和操作费用的成倍增长。
2 工艺流程说明
作者在多年实践的基础上设计出图1的
流程并成功地应用于工业化生产中。
此流程的特点是将完全分开的升膜脱溶系统和降膜脱溶系统合并为一套系统,采用两台蒸发器而仅用一套附属设备。
溶液A 经流量计(FI101)计量后进入升膜蒸发器(E101)进行蒸发脱溶,再经汽液分离器(V101),汽体经冷凝器(E103)冷凝后,冷凝液(溶剂B )流入溶剂贮槽(V104);分离后的液体进入降膜脱溶器(E102)进行降膜脱溶,再经第二分离器(V102)进行汽液分离,液
体成品流入成品贮槽(V103),汽体与冷凝器(E103)的尾气合并后一同进入后凝器(E104),溶剂B 全部冷凝并流入溶剂贮槽,
气相接真空系统。
3 工艺技术要点
在此流程中,物料经升膜蒸发及气液分离后分两个途径,最后在后凝器处合并在一起。
途径1经过PG 03管道、E103设备、PG 04管道,其压降为△P 1;途径2经过P L05管道、E102设备、P LG 06管道、V102设备、PG 07管
道,其压降为△P 2,设备V101至设备E102的位差为△H 。
两条途径的压力降有以下的等式关系:
ρ△h =△P 2-△P 1
式中:ρ表示液体的密度;△h —表示由V101至E102入口的液位高度,为了保证装置的正常操作,△h 的范围为0<△h <△H ,若△h ≥△H ,也就是说△P 2值过大,则V101中的液体将随气体一起进入E103;若△P 2≤△P 1,则将有部分气体随液体一起进入E102。
△h 值随着两个途径压降差的改变而
改变。
①
收稿日期:1997-06-18
①男
,38岁,高级工程师。
第27卷第4期1998年12月 沈阳化工Shenyang Chemical Industry
Vol.27 No.4
Dec.,1998
4 设计步骤及方法
(1)确定升、降膜蒸发器的蒸发因数,一
般地讲第一蒸发器溶剂的脱出量应占总溶剂脱出量的70%～95%;
(2)进行整个流程的物料和热量衡算;(3)选定加热和冷却介质,确定进、出口温度,计算出加热及冷却介质的流量;(4)各蒸发、冷凝设备的总传热系数K ;(5)根据设定的K 值计算各设备的换热面积,确定设备的详细尺寸;
(6)计算总传热系数K 值并与设定值比
较,如相差较大刚近回到第5步;
(7)计算各设备的压降;
(8)确定各连接管直径并计算出压降;(9)根据以上数据可计算出正常操作时E102入口的液位高度△h ;
(10)确定分离器V101至降膜蒸发器E102之间的位差高度△H ;
(11)计算P L08、P L09、P L11各连接管道
的U 型管高度。
图1 升降膜脱溶工艺流程图
E101—升膜蒸发器;E102—降膜蒸发器;E103—冷凝器;E104—后凝器;V101—汽液分离器;V102—第二分离器;
V103—成品贮槽;V104—溶剂贮槽。
LS —低压蒸汽;SC —冷凝水;CW —冷却水;CWR —冷却
水回水;BR —冷冻盐水;BRR —冷冻盐水回收水;FI —流量指示;P L —工艺液体;PG —工艺气体;P LG —工艺气、液混合物。
5 结 论
(1)该流程设计思路新颖,特别适用于高
浓缩比或要求将溶剂脱得很净的场合;扩大
了普通膜式蒸发器的应用范围;
(2)全部的蒸发、冷凝设备均可按常规方法设计;
(3)此方法同样适用于降膜-升膜蒸发
系统,升膜-升膜蒸发系统,降膜-降膜蒸发
系统。
(4)各附属设备可根据要求设计成其它形式。
25沈阳化工第27卷。