蒸发器1

蒸发器在制药，食品，餐饮，造纸业，化工，聚合树脂，无机盐，酸，碱以及许多材料行业中都有着十分广泛的应用。下列是一些典型的蒸发技术应用市场。
## 化工
•回收油漆、油墨、油和树脂中的溶剂
•从焦油和残留物中回收有机产品
•从工段中回收乙酸
•抗氧化剂、油添加剂和增塑剂的净化和除臭
•从反应残留物中回收催化剂
•从聚酯冷凝液中回收乙二醇
•石化产品和天然油中组分的提纯和分离
•氯化烃的提纯
•异氰酸酯的纯化
## 食品
•卵磷脂干燥至99.5%
•酶的提浓
•维生素的纯化
•奶酪相关产品的浓度提浓到65%TS
•蛋白质提浓
•水果和蔬菜泥的提浓
•蛋制品提浓
•糖果的焦化
•从甘油单酯和甘油二酯中剥离甘油
•各种糖溶液的浓度达到99.9%
•明胶浓度提至35%
•ω-3脂肪酸的提浓
## 聚合物
•塑料涂布纸回收中聚合物的回收
•丙烯酸树脂中单体和挥发性溶剂的去除
•从工程热塑性塑料中去除反应物、溶剂和单体至ppm水平
•从酚醛树脂中去除游离酚和水
•尼龙6中己内酰胺的反应和脱除
•硅油和硅胶的提纯
## 生物化工
•甲酯生物柴油的提纯
•脂肪酸的纯化和分离
•甘油的提纯
•蒸馏器谷物干燥
•发酵液提浓
•生物制剂提浓

蒸发器有许多种类型和变化，对于特定应用来说，选择最合适的蒸发器取决于产品特性以及对结果的预期要求。
本文会首先阐述蒸发器所必须满足的工艺要求，并讨论了分离过程中关键的操作和产品特性对蒸发器选择的影响。
接着对不同蒸发器的设计、运行方式、特点、优点和局限性进行了对比，并对如何在特定应用下选择蒸发器提供指导。
# 一、引论
蒸发过程用于提浓非挥发性溶质和挥发性溶剂的溶液，在许多情况下，挥发性溶剂是水。将溶剂的一部分汽化以得到浓缩的溶液、浆状物或粘液。
蒸发与干燥过程不同的是其残渣是流体而非固体。蒸发也不同于蒸馏，因为蒸发并未试图将汽化物分离成单独的组分。
汽化物或浓缩流单独或两者都可能是所需的产品，因此蒸发器的设计应该能够从冷凝水和进料中分离出干净的汽化物。
蒸发器由热交换器或加热浴、阀门、集合管、控制器、泵和冷凝器组成。最常见的设计是夹套式储罐、管式热交换器、板框式热交换器和搅拌式薄膜蒸发器。
设计合理的蒸发器必须至少遵循以下原则:
•以最小的表面积实现高效传热，降低安装、操作和维修成本
•有效地将蒸发物从浓缩液中分离出来
•满足产品工艺要求
•生产出符合质量要求的产品
•高效节能，通过多效蒸发或蒸汽再压缩尽可能高效地利用蒸汽
•最大程度减少传热表面的结垢现象
•制造材料满足最小腐蚀裕度
# 二、关键过程和产品特性
待蒸发溶液的关键操作和产品特性对选择最适合的蒸发器类型有重大影响。
## 热敏感：
许多食品、药品、化学品和树脂对热或温度敏感，需要较低的加热温度或高温下较短的停留时间，或两者同时具备。这可以通过减少蒸发器单次蒸发体积、减少停留时间、降低操作压力使沸点降低来实现。降低操作压力使得蒸发过程在较低的温度下进行，同时仍然保持了合理的传热驱动力(产品的沸点与热媒之间的温差)。
结垢：传热界面结垢通常是由于进料中带有固体颗粒，浓缩液中的固体颗粒沉淀或产品的降解造成污垢沉积。结垢物在传热界面上逐渐累积将导致整体传热系数的逐渐降低。最终，将需要关闭工艺流程和清洁传热表面，导致停产和额外的维护。
## 发泡：
产品在汽化过程中发泡是很常见的。气泡从少量不稳定破裂状态到非常稳定，并将填满蒸发器系统的整个空间。通常可以通过对进料口和气/液分离区域进行特殊设计来最大程度减少发泡。此外，降低液体在传热界面上的沸腾强度(如在较低温度或较高压力下操作)和管内的蒸汽速度可以显著减少发泡现象。在产品纯度规范允许的情况下，加入消泡剂可以解决或大大减少发泡问题。
## 固体颗粒：
浓缩液的性质可能随着固体浓度的增加而改变。固体可能堵塞管道，造成传热表面缩小，进而导致传热速率降低，需要停车清洗。固体颗粒物增加了受热面结垢的可能，从而降低了传热系数和沸腾速率。固体颗粒物的增加也可能增加浓缩液的粘度，从而影响整体传热系数，降低负载量。
## 粘度：
浓缩液粘度的轻微增加都会降低总的传热系数。
蒸馏浓缩比：一般来说，蒸发器内必须有足够的液体通过，以保持加热壁面的润湿。壁面缺乏润湿和流速过低可能导致传热表面严重结垢和盐渍，使得传热减少，同时由于换热表面上存在热点导致产品质量下降。在需要高馏分浓缩比的工艺中，可能需要回流一定量的浓缩液。
## 馏出蒸汽速度(压降和夹带量)：
必须考虑蒸发器管道和加热套中的蒸汽速度。在压降、腐蚀和夹带范围内，需要一定的蒸汽速度进行高效传热，此时需格外注意气液分离器对分离效率和压降的要求。
## 传热介质：
传热介质(热油或蒸汽)可能会影响蒸发器类型的选择。使用液体热媒的蒸发器通常具有较低的传热系数，并且需要更多的传热面积。如果产品是恒温的，那么使用热油加热可以在较高的温度下操作从而突破低传热系数的限制。在此情况下，有时候可以使用较小的蒸发器。
## 制造材质(反应性)：
蒸发器选择的一个主要考虑因素可能是其制造材料。尤其是传热界面的材质是非常重要的，因为它不仅影响制造的整体成本，而且还决定了材料的热导率，从而影响整体传热系数和传热面积

上文我们了解了蒸发过程产品不同的特性、工艺要求和蒸发器设计的基本原则，下一期我们将了解不同蒸发器的设计特点，助您轻松选择合适的蒸发器。