蒸发器图片

蒸发器主要由加热室和分离室组成。有许多类型的加热室。最初，使用夹套或蛇形加热装置，然后有水平短管加热室和垂直短管加热室。于是，人们发明了立式长管液膜蒸发器和刮板式液膜蒸发器。根据溶液在蒸发器中的流动情况，工业上常用的间接加热蒸发器大致可分为两种类型:循环式和单向式。

标准蒸发器

一个

循环蒸发器

这种蒸发器的特点是溶液在蒸发器中循环。根据液体循环原理的不同，可分为自然循环和强制循环两种。前者是由于溶液在加热室内不同位置的加热程度不同，溶液的密度不同而引起的自然循环；后者依靠外部力量迫使溶液循环。目前常用的循环蒸发器如下:

1、

循环管式蒸发器

循环管式蒸发器的结构如图所示，其加热室由垂直加热管束（沸腾管束）组成。管束中心有一根直径较大的管子，称为中心循环管，其截面积一般为加热管束总截面积的40~100%。在管间通入加热介质进行加热时，加热管内单位体积液体的加热面积大于中心循环管内液体的加热面积，因此加热管内液体的相对密度较小，从而导致加热管与中心循环管内液体的密度差。这种密度差使溶液自然地从循环管流向加热管。溶液的循环速度取决于溶液产生的密度差和管道的长度。密度差越大，管道越长，溶液的循环速度越大。但由于总高度的限制，这类蒸发器的加热管长度较短，一般为1~2m，直径为25~75mm，长径比为20~40。

循环管式蒸发器具有结构紧凑、制造方便、运行可靠等优点，因此在工业中应用广泛，被称为“标准蒸发器”。但实际上由于结构限制，其流通速度较低（一般在0.5m/s以下）；而且，由于溶液在加热管中不断循环，其浓度始终接近成品溶液的浓度，因此溶液的沸点较高，有效温差减小。此外，设备的清洁和维护也不够方便。

2、

吊篮蒸发器

吊篮蒸发器是对循环管式蒸发器的改进。它的加热室像一个吊篮，悬挂在蒸发器外壳的下部，可以从顶部取出，便于清洗和更换。加热介质从蒸汽管进入加热室，加热室外壁与蒸发器壳体内壁之间有一个环形通道，类似于循环管。运行时，溶液沿环形间隙下降，沿加热管上升，形成自然循环。一般环形间隙的截面积约为加热管总面积的100~150%，因此溶液的循环速度相对较高（约1~1.5m/s）。由于与蒸发器壳体接触的是低温沸腾液体，其热损失较小。

吊篮蒸发器适用于蒸发容易结垢或有晶体沉淀的溶液。其缺点是结构复杂，单位传热表面所需的设备和材料数量大。

3、

外部加热蒸发器

外加热蒸发器的特点是加热室与分离室分离，不仅便于清洗和更换，而且可以降低蒸发器的总高度。由于加热管较长（管长与管径之比为50~100），循环管中的溶液不受热，因此溶液的循环速度较高，可达1.5 m/s。

4、

莱文蒸发器

莱文蒸发器的特点是在加热室的上部增加一个沸腾室。这样，加热室中的溶液只有在上升到沸腾室时才能蒸发，这是因为该附加液柱的作用。沸腾室上方安装了一个纵向隔板，以防止气泡生长。此外，由于循环管没有加热，溶液循环的驱动力更大。循环管的高度一般为7~8m，其截面积约为加热管总截面积的200~350%。因此循环管内流动阻力小，循环速度可高达2 ~ 3米/秒。

莱文蒸发器具有循环速度快、传热效果好的优点。由于溶液在加热管中不沸腾，可以避免结晶在加热管中析出，因此适用于处理有结晶析出或易结垢的溶液。其缺点是设备庞大，厂房高。此外，由于液体层的高静压，要求加热蒸汽的压力高。

5、

强制循环蒸发器

强制循环管式蒸发器

上面提到的蒸发器都是自然循环蒸发器，即溶液循环是由加热管和循环管之间的密度差引起的，这种循环速度一般较低，因此不适合处理粘度高、易结垢和大量析出晶体的溶液。对于这种溶液的蒸发，可以使用强制循环蒸发器。这种蒸发器利用外部动力（循环泵）使溶液沿某一方向高速流动。循环速度可以通过调节泵的流速来控制。一般循环速度在2.5m/s以上

这种蒸发器的优点是传热系数大，对高粘度或易结晶结垢的物料适应性好，但耗电量大。

二

单向蒸发器

这种蒸发器的特点是溶液沿加热管壁呈膜状流动，一旦通过加热室就达到所需的浓度，停留时间只有几秒钟或更长。

单向蒸发器的主要优点是传热效率高、蒸发速度快、溶液在蒸发器中停留时间短，因此特别适用于热敏性物料的蒸发。

根据物料在蒸发器中的流动方向及成膜原因，可分为以下几种:（1）升膜式蒸发器；②降膜蒸发器；③升-降膜蒸发器；（4）刮板薄膜蒸发器。

1、

升膜蒸发器

升膜蒸发器的加热室由一根或几根垂直的长管组成，通常加热管的直径为25 ~ 50毫米，管长与管径之比为100~150。预热的料液从蒸发器底部进入，加热的蒸汽在管外冷凝。当溶液加热沸腾时，它迅速蒸发，产生的二次蒸汽在管内高速上升，驱动液体沿管内壁以膜的形式向上流动，上升的液膜由于加热而继续蒸发。因此，溶液在从蒸发器底部上升到顶部的过程中逐渐蒸发，浓缩液进入分离室，与二次蒸汽分离后从分离器底部排出。在常压下，加热管出口处的二次蒸汽速度不应小于10m/s，一般为20~50m/s，减压运行时有时可达100~160m/s或更高。

上升薄膜蒸发

升膜蒸发器适用于蒸发量大（即稀溶液）、热敏性和易起泡的溶液，但不适用于粘度大、易结晶沉淀或易结垢的溶液。

2、

降膜蒸发器

降膜蒸发器与升膜蒸发器的区别是料液从加热管顶部加入。溶液在其自身重力作用下以薄膜形式沿管内壁流下，并被蒸发和浓缩。汽液混合物从加热管底部进入分离室，经过气液分离后，成品液体从分离器底部排出。

降膜蒸发

降膜蒸发器

为了使溶液在壁上均匀成膜，应在每个加热管的顶部设置液膜分布器。电影发行商有很多种。

降膜蒸发器可以蒸发高浓度的溶液，也适用于高粘度的物料。但它不适合容易结晶或结垢的溶液。此外，由于管内液膜分布不均匀，其传热系数小于升膜式蒸发器。

3、

升-降薄膜蒸发器

升膜蒸发器和降膜蒸发器安装在壳体内，即形成升-降膜蒸发器。原料液预热后先在升膜加热室中上升，然后在降膜加热器中下降，然后在分离室中与二次蒸汽分离，得到成品液。

这种蒸发器多用于蒸发时溶液粘度变化较大、水的蒸发量不大以及厂房高度受限制的场合。

4、

刮刀薄膜蒸发器

这种蒸发器利用旋转刮板的刮擦作用将液体分布在加热管壁上。其突出优点是对物料的适应性强，如粘度高、热敏性强、易结晶和结垢的物料。刮板式薄膜蒸发器的结构如图（5-11）所示。外壳外装有加热蒸汽夹套，内装有可旋转的搅拌刮刀。旋转刮刀有两种:固定式和移动式。前者与壳体内壁之间的间隙为0.75 ~ 1.5毫米，而后者与壁之间的间隙随搅拌轴的转数而变化。料液从蒸发器上部沿切线方向加入后，在重力和旋转刮板的驱动下，溶液在壳体内壁形成向下旋转的薄膜，在下降过程中不断蒸发浓缩，底部得到成品液体。

在某些情况下，溶液可以蒸发至干燥，固体产品可以直接从底部获得。

这种蒸发器的缺点是结构复杂，功耗大，传热面积小，一般为3~4m2，最大不超过20m2，因此处理量小。

三

直接接触传热蒸发器

在实际生产中，除了上述两种壁面传热的蒸发器外，有时还使用直接接触传热的蒸发器。它将燃料（通常是煤气或重油）与空气体混合，燃烧产生的高温烟气直接喷入蒸发的溶液中，高温烟气直接与溶液接触，使溶液迅速沸腾蒸发。蒸发的水分与烟气一起从蒸发器顶部直接排出。

一般来说，这种蒸发器的燃烧室在溶液中的深度为200 ~ 600毫米，燃烧室内的高温烟气温度可达1000℃以上。然而，由于气体和液体直接接触时传热速度快，气体离开液面时的温度只比溶液高2~4℃。燃烧室的喷嘴由于在高温下使用而容易损坏，因此应由耐高温和耐腐蚀的材料制成，结构应考虑易于更换。

浸没燃烧蒸发器具有结构简单、传热效率高的特点。蒸发器特别适用于蒸发容易结晶、结垢或腐蚀的物料。目前，该蒸发器已广泛应用于废酸处理和硫酸铵溶液蒸发。但是，它不适合处理不能被烟气污染的物料，并且其二次蒸汽也很难使用。

四

蒸发器工作流程

蒸发的基本过程

提取额外蒸汽的蒸发过程。

平流进料蒸发过程