旋转薄膜蒸发器的应用.docx

旋转薄膜蒸发器的应用董金善 Ξ 李庆生 贺小华( 南京化 旋转薄膜蒸发器的应用 董金善 Ξ 李庆生 贺小华 ( 南京化工大学) 摘 要 介绍了一种新型高效蒸发装置 ———旋转薄膜蒸发器的结构原理 、性能 特点 、技术参数以及在浓碱蒸发中的应用 ,并对该蒸发器的应用前景作了预测 。 关键词 旋转 薄膜蒸发 蒸发器 旋转薄膜蒸发器 ,也称刮板薄膜蒸发器 或机械搅拌 薄 膜 蒸 发 器 , 近 年 来 在 石 油 、化 工 、医药 、食品及环保等行业中获得日益广泛 的应用 。南京化工大学化工设备设计研究所 于 1988 年与无锡大众化工厂合作 ,研制了用 于连二亚硫酸钠溶液浓缩用的旋转薄膜蒸发 器 ,取得成功 。继而又开发了将 30 %浓度烧 碱 ( NaO H) 溶液浓缩到 50 %以上的薄膜蒸发 器进入接收器 。二次蒸汽向上经捕沫器去除 夹带的雾滴和泡沫后 ,由二次蒸汽管口排出 流至冷凝器或进入下一工序 。 器1 。目前 ,该薄膜蒸发器产品已形成两个 系列 7 种规格 ,在工业生产中获得广泛应用 。 1 结构原理与性能参数 旋转薄膜蒸发器结构如图 1 所示 。主要 由上部的驱动部分和下部的蒸发浓缩部分组 成 。驱动部分由电机和减速机组成 。轴封处 上端采用机械密封 ,下端采用轴承密封保证 设备的密闭性 。蒸发浓缩部分由转子和装有 加热夹套的筒体组成 。转子由分布器 、捕沫 器 、主轴 、沟槽刮板及其支架组成 。设备底部 为浓缩液出口 ,上部侧面为二次蒸汽出口 。 旋转薄膜蒸发器采用的 是 降 膜 真 空 蒸 发 。操作时 ,物料自进口进入蒸发器内 ,由旋 转的分布器均匀地分布在内壁受热面上 ,被 刮板涂布成薄而均匀的一层膜 ,并强制形成 湍流 ,向下移动吸收夹套传入的热量 ,并迅速 蒸发浓缩 。浓缩液自出料口直接或通过冷却 图 1 旋转薄膜蒸发器结构简图 1 ———电机 、减速机 ; 2 ———上端机械密封 ; 3 ———分离筒 ; 6 ———主轴 ; 9 ———夹套 ; 4 ———捕沫器 ; 7 ———刮板 ; 10 ———底封头 ; 5 ———分布器 ; 8 ———筒体 ; 11 ———下端密封 ; 12 ———支座 目前开发的旋转薄膜蒸发器的规格及性 Ξ 董金善 ,男 ,1964 年生 ,讲师 。江苏省南京市 ,210009 。 化 工 机 械1997 年338能参数见表 1 。表 1 薄膜蒸发器主要技术参数表 1 中所列的 GXZ 系列采用的是刚性转子 ,对筒体的圆度要求很高 ,筒身必须精加 工来保证圆度 。HRZ 系列采用挠性转子 ,转 化 工 机 械 1997 年 338 能参数见表 1 。 表 1 薄膜蒸发器主要技术参数 表 1 中所列的 GXZ 系列采用的是刚性 转子 ,对筒体的圆度要求很高 ,筒身必须精加 工来保证圆度 。HRZ 系列采用挠性转子 ,转 子上的刮板与筒体内壁面接触时具有较大的 回转余地 ,在保证成膜的前提下降低了对筒 身圆度要求 ,仅在卷板时控制卷板精度即可 , 筒身内壁不需要再次精加工 。此外 ,考虑到 降低筒身壁面热阻 ,故筒身可采用不锈钢2碳 钢复合板制造2 。 2 性能特点 211 传热系数与蒸发强度 由于转子刮板的推动作用 ,使每一块刮 板和器壁间隙的前方区形成湍流 ,湍流区的 液体不断地和液膜上的液体进行交换 ,传热 表面得到不断更新 ,因而具有很高的传热系 数和蒸发强度 ,传热系数可达 10 450 kJ / ( h · m2·K) 左右3 〔而一般的标准式碳钢蒸发器 为 3 762 ～ 4 598 kJ / ( h ·m2 ·K) ,强制循环蒸 发器为 7 524～7 942 kJ / ( h·m2 ·K) 〕,蒸发强 度可达 100～300 kg/ ( m2 ·h) ,蒸发效率高 。 212 对热敏性物料的适应性 处理热敏性物料 ,可以采用降低蒸发温 度 (真空蒸发) 和缩短受热时间 (膜式蒸发) 两 种方法 。为缩短受热时间而开发的膜式蒸发 器有升膜 、降膜 、旋转薄膜等形式4 。然而 , 仅有较短的受热区停留时间是不够的 ,还需 有较窄的时间分布 。图 2 示出了旋转薄膜蒸 发器与降膜蒸发器停留时间 分 布 曲 线 之 对 比 。图中任一区间 t ～ t +Δt 内曲线下的面 积表示 物 料 处 于 该 区 间 的 几 率 ( G 表 示 流 量) : f ( t ) ·Δt =Δ G/ G 图 2 物料停留时间分布曲线 可以看出 ,就物料在受热区的平均滞留 时间而言 ,两者无明显差别 ,但旋转薄膜蒸发 器具有更窄的时间分布 ,这是其他膜式蒸发 器难以企及的 。 213 对粘稠 、结垢和结晶物料的适应性 旋转薄膜蒸发器工作时 ,由于刮板在离