刮板式薄膜蒸發(fā)器

●1、刮板式薄膜蒸發(fā)器

薄膜蒸發(fā)器是通過(guò)旋轉(zhuǎn)刮膜器強(qiáng)制成膜，并高速流動(dòng)，熱傳遞效率高，停留時(shí)間短(約10~50秒)，可在真空條件下進(jìn)行降膜蒸發(fā)的一種新型高效蒸發(fā)器

它由一個(gè)或多個(gè)帶夾套加熱的圓筒體及筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)的刮膜器組成。刮膜器將進(jìn)料連續(xù)地在加熱面刮成厚薄均勻的液膜并向下移動(dòng);在此過(guò)程中，低沸點(diǎn)的組份被蒸發(fā)，而殘留物從蒸發(fā)器底部澤出

2、刮板式薄膜蒸發(fā)器工作原理

物料從加熱區(qū)的上方徑向進(jìn)入蒸發(fā)器經(jīng)布料器分布到蒸發(fā)器加熱壁面，然后，旋轉(zhuǎn)的刮膜器將物料連續(xù)均勻地加熱而上刮成厚薄均勻的液膜，并以螺旋狀向下推進(jìn)。在此過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)的刮膜器保證連續(xù)和均勻的液膜產(chǎn)生高速滿流，并阻止:液膜在加熱面結(jié)焦結(jié)垢，從而提高傳熱系數(shù)。輕組份被蒸發(fā)形成蒸(流上升，經(jīng)汽液分離器到達(dá)和蒸發(fā)器直接相連的外置冷凝器重組份從蒸發(fā)器底部的錐體排出， 一個(gè) 的布料器不僅僅具有將物料均勻地潑向燕發(fā)器內(nèi)壁，防止物料濺到蒸發(fā)器內(nèi)部噴入蒸汽流，還具有防止剛進(jìn)入的物料在此處閃蒸，有利于泡沫的消除，物料只能沿著加熱而蒸發(fā)。

在刮膜蒸發(fā)器的上: 部配有一個(gè)依據(jù)物料特性設(shè)計(jì)的離心式分離器，將上升蒸汽流中的液滴分離出來(lái)并返回布料器。

薄膜蒸發(fā)器內(nèi)的流體流動(dòng)可視為轉(zhuǎn)子刮板引起的切向流動(dòng)和重力引起的軸向流動(dòng)的合成，液膜流態(tài)可分為3個(gè)區(qū)域:
①刮板前緣液體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)作用形成的渦旋圈形波，此部分流體呈螺旋狀向下流動(dòng)。

②刮板后緣附近形成的素流液膜。

③紊液膜與下一個(gè)圈形波之問(wèn)由于刮板作用的消失而形成的層流液膜。

1、撲沫器

作用:利用液體的慣性使氣液分離，以除去液沫。

2、分布器

降膜式蒸發(fā)器與升膜式蒸發(fā)器相比，料液是從頂部加入，在重力作用下沿管壁成膜狀下降，并在此過(guò)程中不斷被蒸發(fā)而增濃，在其底部得到完成液。為使液體在進(jìn)入加熱管后能有效的成膜，每根管的頂部裝有液體分布器，其形式很多，左圖為幾種常見(jiàn)的分布器圖

3、轉(zhuǎn)子

安裝在蒸發(fā)器簡(jiǎn)體內(nèi)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)架組成。轉(zhuǎn)子出電機(jī)、減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，并帶動(dòng)刮板作圓周運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)架采用不銹鋼精密鑄件加工而成，使其強(qiáng)度、幾何尺寸、穩(wěn)定性等都得到有效保證。

4、刮板

出于刮板的運(yùn)動(dòng)，將物料不斷地在蒸發(fā)面上刮成薄膜，以達(dá)到薄膜蒸發(fā)的效果。

根據(jù)物料的粘度等特性，有下述三種刮板形式可供選擇:

(1)滑動(dòng)刮板

滑動(dòng)刮板是一種基本、常見(jiàn)的刮板形式。刮板被安裝在轉(zhuǎn)子的四條刮板導(dǎo)槽內(nèi)，由于受轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的離心力作用而沿徑向甩向蒸發(fā)簡(jiǎn)體內(nèi)壁面，同時(shí)隨轉(zhuǎn)子一起作圓周運(yùn)動(dòng)。利板的這種利動(dòng)，使物料在蒸發(fā)壁而上:呈膜狀湍流狀態(tài)，極大提高了傳熱系數(shù)，同時(shí)這種連續(xù)不斷的刮動(dòng)，有效地抑制物料的過(guò)熱、T壁和結(jié)垢等現(xiàn)象。

(2)固定刮板

固定刮板都采用金屬材料，它被剛性連接在轉(zhuǎn)了上，刮板的長(zhǎng)度同蒸發(fā)簡(jiǎn)身，旋轉(zhuǎn)刮板與蒸發(fā)簡(jiǎn)身內(nèi)壁的間隙僅為1-2mm,要求較高的加T與安裝精度，它適宜特高粘度及易起泡沫物料的蒸發(fā)濃縮、脫溶或提純。

(3)鉸鏈刮板

這種刮板適宜于易在加熱而上結(jié)垢的物料，刮板通常采用金屬件，采用活動(dòng)鉸鏈方式將刮板安裝在轉(zhuǎn)架上。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于離心力的作用，刮板被緊壓在蒸發(fā)筒體內(nèi)壁，(與壁面)星:定角度在壁而滑動(dòng)，將物料刮成溥膜，日防止壁面結(jié)垢。

真空刮板濃縮薄膜蒸發(fā)器優(yōu)點(diǎn)

薄膜蒸發(fā)器具備的下述的優(yōu)點(diǎn)，是常規(guī)膜式蒸發(fā)器所不能比擬的:

1.極小的壓力損失在旋轉(zhuǎn)刮板薄膜蒸發(fā)器中，物料“流”與二次蒸汽“流”是兩個(gè)獨(dú)立的“通道”:物料是沿蒸發(fā)簡(jiǎn)體內(nèi)壁(強(qiáng)制成膜)降膜而下;而由蒸發(fā)面蒸發(fā)出的二次蒸汽則從筒體中央的空間幾乎*地離開蒸發(fā)器，因此壓力損失(或稱阻力降)是極小的。

2.可實(shí)現(xiàn)真正真空條件下的操作

正是由于二次蒸汽由蒸發(fā)面到冷凝器的阻力極小，因此可使整個(gè)蒸發(fā)筒體內(nèi)壁的蒸發(fā)面維持較高的真空度(可達(dá)-750mmHg以上)，幾乎等于真空系統(tǒng)出口的真空度。由于真空度的提高，有效降低了被處理物料的沸點(diǎn)。

3.高傳熱系數(shù)，高蒸發(fā)強(qiáng)度

物料沸點(diǎn)的降低，增大了與熱介質(zhì)的溫度差;呈湍流狀態(tài)的液膜，降低了熱阻;同樣，抑制物料在壁面結(jié)焦、結(jié)垢，也提高了蒸發(fā)筒壁的分傳熱系數(shù);高效旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)可高達(dá)8000KJ/h-mr.'C，因此其蒸發(fā)強(qiáng)度很
4.低溫蒸發(fā)

由于蒸發(fā)筒體內(nèi)能維持較高的真空度，被處理物料的沸點(diǎn)大大降低，因此特別適合熱敏性物料的低溫蒸發(fā)。

5.過(guò)流時(shí)間短

物料在蒸發(fā)器內(nèi)的過(guò)流時(shí)間很短，小于10秒左右;對(duì)于

常用的活動(dòng)刮板而言，其刮動(dòng)物料的端面有導(dǎo)流的溝槽(見(jiàn)圖5)，

其斜角通常為45°，改變斜角的角度，可改變物料的過(guò)流時(shí)間，

物料在刮板的刮動(dòng)下，呈螺旋下降離開蒸發(fā)段?？s短過(guò)流時(shí)間，

有效防止產(chǎn)品在蒸發(fā)過(guò)程中的分解、聚合或變質(zhì)。

-刮板端面導(dǎo)液槽

6.可利用低品位蒸汽

蒸汽是常用的熱介質(zhì)，由于降低了物料的沸點(diǎn)，在保證相同Ot的條件下，就可降低加熱介質(zhì)的溫度，利用低品位的蒸汽，有利于能量的綜合利用。特別適宜作為多效蒸發(fā)的末效蒸發(fā)器。

7.適應(yīng)性強(qiáng)、操作方便

的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使該產(chǎn)品可處理一-些常規(guī)蒸發(fā)器不易處理的高粘度、含顆粒、熱敏性及易結(jié)晶的物料。

缺點(diǎn)

1、結(jié)構(gòu)復(fù)雜

2、動(dòng)力消耗大

3、受夾套式傳熱面的限制，其處理量比較小

五、應(yīng)用領(lǐng)域

刮膜蒸發(fā)器已在下述領(lǐng)域用于蒸發(fā)濃縮、脫溶、汽提、反應(yīng)、脫氣、除臭(氣)味等為目的，取得了良好效果:

中、西藥:抗生素，糖液，雷公滕、黃芪等中草藥，甲基咪唑、單腈胺等中間體;輕工食品:果汁，肉汁，色素，香精，香料，酶制劑、乳酸、木糖、淀粉糖:

油脂日化:卵磷酯，VE, 油酸，甘油，脂肪酸，廢潤(rùn)滑油，烷基多糖苷; 合成樹脂:聚酰胺樹脂，環(huán)氧樹脂，多聚甲醛，PPS (癸二酸聚丙烯酯)，PBT 合成纖維: PTA，DMT， 炭素纖維，聚四氫呋喃，聚醚多元醇等;

石油化學(xué): TDI, MDI,三羥甲基丙烷，氫氧化鈉等;

農(nóng)藥生物:乙草胺、丙草胺、毒死蜱、呋喃酚、廣滅靈、等除草劑，殺蟲劑、除莠劑

3薄膜蒸發(fā)器的配套工藝改進(jìn)

( 1)增加預(yù)熱裝置

生產(chǎn)原料30%燒堿的工藝狀況直接影響42%燒堿的產(chǎn)量、質(zhì)量,我們?cè)褂脹](méi)有經(jīng)過(guò)冷卻除鹽的30%燒堿，溫度在80°C左右,但問(wèn)題是:出料含鹽太多，很不利 于后序的配堿工作，于是改用經(jīng)過(guò)冷卻、沉降除鹽后的30%燒堿, 42%燒堿的鹽含量降低，但產(chǎn)量也相應(yīng)下降，不能滿足市場(chǎng)需求。此種情況下，我們組織有關(guān)技術(shù)人員對(duì)生產(chǎn)熱平衡進(jìn)行計(jì)算，結(jié)合實(shí)際情況，選用一臺(tái)15m2螺旋板預(yù)熱器，用來(lái)預(yù)熱30%燒堿。經(jīng)預(yù)熱后，溫度由40°C左右可提高到65~70'C,生產(chǎn)能力提高了30%,每臺(tái)20m2薄膜蒸發(fā)器生產(chǎn)能力可達(dá)1.2萬(wàn)噸/年。

(2)增加沉降時(shí)間，提高了42%燒堿質(zhì)量42%燒堿黏度大，鹽粒細(xì)，鹽的沉降需要較長(zhǎng)時(shí)間，在產(chǎn)量增大后，我們相應(yīng)增加了兩個(gè)沉降罐,延長(zhǎng)了沉降時(shí)間,使 42%燒堿質(zhì)量有了明顯改觀,42%燒堿一級(jí) 品率由55.6%提高到77.6%。