蒸发浓缩结晶设备的设计原理、流程及选型
1、蒸发应用范围
蒸发是重要的化工单元操作之一,它在工业生产中的应用十分广泛。蒸发操作可在加压、常压、真空下进行。为了保证产品生产过程的系统压力,则蒸发需要在加压状态下操作;对于热敏性物料,为了保证产品质量,在较低温度下浓缩,则需要采用真空操作以降低溶液沸点;若要回收利用低位热能,采用真空操作也是有利的,因为在真空下热源与被蒸发溶液间的温度差比常压下增大,从而加速了热量传递过程。但由于沸点低,溶液的粘度也相应增大,而且设置真空发生系统,也需要增加设备和动力。
2、蒸发器的设计原则
蒸发器是一个大的热能消耗装置,由于能源价格不断地提高。因此,在系统工程中以及蒸发装置本身,如何降低能耗,有效地利用各种余热更加重要。多效蒸发依然是研究的重点,其参数有:效数、温度差、浓度比、年经营效用和总传热面积等。
蒸发器的结构型式种类繁多,应结合具体的蒸发任务来加以选择。首先,必须考虑的因素是溶液的物化性质,确保蒸发浓缩产品的质量。被蒸发的溶液均具有一定的特性,包括组成、粘性、热敏性、发泡性、腐蚀性,以及在蒸发过程中是否易结晶、结垢,是否含有固体悬浮物等。
3、蒸发器设计要考虑的特殊因素
从上述对蒸发过程的简单介绍可知,常见的蒸发时间壁两侧分别为蒸气冷凝和液体沸腾的传热过程,蒸发器也就是一种换热器。但和一般的传热过程相比,蒸发操作又有如下特点 :
① 沸点升高 蒸发的溶液中含有不挥发性的溶质,在一定压力下溶液的蒸气压较同温度下纯溶剂的蒸气压低,使溶液的沸点高于纯溶液的沸点,这种现象称为溶液沸点的升高。在加热蒸气温度一定的情况下,蒸发溶液时的传热温差必定小于加热唇溶剂的纯热温差,而且溶液的浓度越高,这种影响也越显著。
② 物料的工艺特性 蒸发的溶液本身具有某些特性,例如有些物料在浓缩时可能析出晶体,或易于结垢;有些则具有较大的黏度或较强的腐蚀性等。如何根据物料的特性和工艺要求,选择适宜的蒸发流程和设备是蒸发操作彼此必须要考虑的问题。
③ 节约能源 蒸发时汽化的溶剂量较大,需要消耗较大的加热蒸气。如何充分利用热量,提高加热蒸气的利用率是蒸发操作要考虑的另一个问题。
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