化工原理2解读.ppt

第六章 蒸发 本章要点 1、掌握蒸发操作的特点、蒸发器的类型、蒸发过程计算，能够根据生产工艺要求和物料特性，合理选择蒸发器类型并确定适宜操作流程和条件。 2、掌握蒸发器的基本结构、操作特性和适用场合。掌握单效蒸发的计算，提高加热蒸汽经济性和蒸发器生产强度的途径。 一、基本概念 蒸发：将含有不挥发溶质的溶液加热至沸腾，使部分挥发性溶剂汽化并移除，从而获得浓缩溶液或回收溶剂的操作。即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。 蒸发的目的：?制取增浓的液体产品 ?纯净溶剂的制取 ?同时制备浓缩溶液和回收溶剂 蒸发操作的基本要点：向蒸发器连续提供足够的热量并及时移除汽化的溶剂。 蒸发流程 蒸发流程的两个必要组成部分：?加热溶液使溶剂汽化---蒸发器?不断除去汽化的蒸发溶剂---冷凝器 流程：原料液加到蒸发器的加热室，在管外用加热介质加热管内的溶液使之沸腾汽化。浓缩的溶液为完全液由蒸发器底部排出。溶液汽化产生的蒸汽经分离器与夹带的液体分离后引到冷凝器，另外在分离室安装除沫器减少气体夹带的液体量。加热蒸汽称为生蒸汽，汽化的溶剂称为二次蒸汽。冷凝的方式是为了将二次蒸汽排除。 二、蒸发设备 按照溶液在蒸发器中的流动情况，可将蒸发器分为循环型及单程型两大类。 循环型蒸发器 循环型蒸发器特点是溶液在蒸发器中作循环流动。根据引起溶液循环流动原理的不同，又可分为自然循环式和强制循环式两种类别。 强制循环式蒸发器是依靠外加动力造成溶液在蒸发器中的循环流动 自然循环式是依靠溶液在蒸发器中不同部位的密度差引起的循环流动 常用的 循环型蒸发器 包括：中央循环管式、悬框式、外加热式、列文式、强制循环式、浸没燃烧式 中央循环管式蒸发器 结构特点：加热时中央循环管内和加热管内 溶液受热程度不同，同时加热管内蒸汽上升 的抽吸作用使溶液产生由加热管上升，中央 循环管下降的不断循环流动。 优点：传热效率高、溶液循环好、制造方便、 结构紧凑、操作可靠 缺点：循环速度低、液体粘度低、沸点高、 清洗和维修比较麻烦 4--分离室；3--中央循环管 2--加热室；1--外壳 悬框式蒸发器 结构特点：加热室像个悬框挂在蒸发器壳体内的下部，溶液沿加热室与壳体形成的环隙下降，沿加热管上升，不断循环流动。 优点：改善了管内结构、传热效率高、蒸发器 的清洗和悬框的更换比较方便 缺点：结构较为复杂、单位传热面积的设备 材料用量较大 适用于：蒸发易结垢或有结晶析出的溶液 外加热式蒸发器 结构特点：料液在加热中沸腾形成汽液两相流，与管中未沸腾的料液间产生密度差，从而产生溶液的循环。 优点：加热器与分离室分开，有利于清晰与 更换，而且结垢程度小 缺点：加热管较长，有效温差要求较大， 限制了多效使用 适用于：易结垢、有晶体析出、处理量大的溶液 列文式蒸发器 结构特点：在加热室上部增设一段直管作为沸腾器。由于直管内液柱的静压力抑制了液体在加热管内沸腾，从而减少了加热管结垢的可能性。 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：设备庞大，要求厂房高。同时， 液柱静压力的存在，要求加热蒸汽的压力较大 适用于：处理易结垢或有结晶析出溶液 强制循环式蒸发器 结构特点：强制循环式蒸发器，依靠循环泵使液体沿一定方向作高速循环流动。 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：对泵密封要求高、加热面积小、 动力消耗大 适用于：处理粘度大、易结垢