[科普中国]-降膜蒸发器

简介

蒸发是浓缩溶液的单元操作，通常溶剂可挥发，而大多数溶质的蒸气压趋近于零，不能挥发。溶液在沸腾条件下，用汽化的办法，排除部分溶剂，使其浓缩的过程，叫做蒸发。在大部分情况下蒸发器用水蒸气作为加热介质（通常称之为加热蒸汽、一次蒸汽或新鲜蒸汽），通过金属壁间接传热给溶液，溶液受热后，溶剂沸腾汽化，产生的蒸汽（大多数情况下也是水蒸气）叫做二次蒸汽。

立式降膜蒸发器和降膜式再沸器如下图(a)和图(b)所示。料液从顶部进入料液分布器。料液分布器把料液均匀地分布到每根加热管中，并使其呈膜状沿管内壁往下流动，液膜受到从管壁传人的热量而蒸发汽化。当传热温差不大时，汽化发生在强烈扰动着的膜的内表面，而不是在加热管与液膜的界面（即加热管内表面），因此不易结垢。产生的蒸汽通常是与液膜并流往下。由于汽化表面很大，蒸汽中的液沫夹带量较少，料液在管内壁呈膜状流动，不充满管子的整个截面，所以通过的料液量可以很少。

料液分布器是降膜蒸发器的关键部件，降膜蒸发器的热交换强度和生产能力实质上取决于料液沿换热管分布的均匀程度。所谓均匀分布不仅是指液体要均匀地分配到每一根管子中，还要沿每根管的全部周边均匀分布，并在整个管子的长度上保持其均匀性。当料液不能均匀地湿润全部加热管的内表面时，缺液或少液表面就可能因蒸干而结垢，结垢表面反过来又阻滞了液膜的流动从而使邻近区域的传热条件进一步恶化。2

工艺流程工艺流程有顺流（并流）、逆流、混流（错流）、平流四种形式：

顺流溶液和蒸汽流向相同，都由一效顺序流到末效。原料液用泵送入一效，依靠各效间的压差，自动流入下一效，完成液自末效（一般是在负压下操作）用泵抽出。由于后一效的压力低，溶液的沸点也低，溶液从前效进入后一效时会闪蒸部分水分，产生的二次汽也较多，由于后效的浓度较前效高、操作温度低，往往第一效的传热系数比末效高很多。顺流流程一般适宜处理在高浓度的情况下为热敏性的物料。

逆流原料由泵从末效依次送入前效，完成液由一效排出，料液与蒸汽逆向流动。一般适宜处理粘度随温度和浓度变化较大的溶液，不易处理热敏性物料。

混流顺逆流流程的结合，兼有顺逆流的优点避其缺点，但操作复杂，要求自控程度很高。

平流各效都加料都出完成液，各效都有结晶析出，可及时分离结晶，一般用于饱和溶液的蒸发。

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。2

适用范围降膜式蒸发器广泛用于医药、食品、化工、轻工等行业的水或有机溶媒溶液的蒸发浓缩浓，并可广泛用于以上行业的废液处理。尤其是适用于热敏性物料，该设备在真空低温条件下进行连续操作，具有蒸发能力高、节能降耗、运行费用低、且能保证物料在蒸发过程中不变性。