蒸发装置的设计选型编辑
在设计蒸发装置时,必须考虑各种各样的因素,而这些因素常常又是互相矛盾的。它们 决定了设计的类型、布置、工艺过程和成本数据。重要的因素如下:
(1) 生产能力和操作参数 处理量、浓度、温度、年操作小时数、产品的更换、控制、自动 化等。
(2) 特性 热敏性、黏度、可流性、易起泡沫程度、结垢与沉淀性质、沸点等。
(3) 公用工程 蒸汽、冷却水、电、清洗剂、易损件等。
(4) 材料的选择和表面抛光。
(5) 投资成本的和资本回收。
(6) 操作和维护的人员成本。
(7) 现场条件 可用空间、室外安装的气候条件、能量和产品的衔接、工作平台等。
(8) 强制性法规 关于健康和安全、事故预防、噪声、环境保护等,根据特定项目 而定。使用单效蒸发方式的蒸发器称为单效蒸发器。当所需要的生产能力规模小,蒸汽是廉价的,物料有腐蚀性以致需要非常昂贵的结构材料,或蒸汽被污染以致不能重新利用时,应用单效蒸发器。
操作方式分类编辑
单效蒸发器可以是间歇式、半间歇式或连续分批方式或连续地操作。严格说来,间歇式蒸发器其中加料、蒸发和排放是依次分步进行的蒸发器。这种操作方式是很少采用的,因为它需要足够大的壳体以容纳进料的全部装料,加热元件安放得相当低,以便当体积减少到产品的体积时不能被露出。较为常见的操作方式是半伺歇式,其中进料是连续地加入以维持固定的液面直到整个装料达到后的密度为止。连续分批蒸发器通常具有连续的进料,在至少部分循环范围内连续的排料。一种操作方法是从储槽循环到蒸发器,再返回原处直到整个储槽达到所需的浓度为止,于是分批地完成加工。连续式蒸发器基本上是连续地进料和排料,进料和产品的浓度都大体上保持不变。 [凡是溶液在蒸发器蒸发时,所产生的二次蒸汽不再利用,则此种蒸发操作称为单效蒸发。使用单效蒸发方式的蒸发器称为单效蒸发器。当所需要的生产能力规模小,蒸汽是廉价的,物料有腐蚀性以致需要非常昂贵的结构材料,或蒸汽被污染以致不能重新利用时,应用单效蒸发器。
压缩原因编辑
机械蒸汽再压缩原因
■ 单位能量消耗低
■ 因温差低使产品的蒸发温和
■ 由于常用单效使产品停留时间短
■ 工艺简单,实用性强
■ 部分负荷运转特性优异
■ 操作成本低
mvr示意图
mvr示意图
机械蒸汽再压缩机-设计与功能范围
用于气体压缩的机器是按照正位移原理或动力学原理来操作的。在正位移机器中,机器活动件将吸入室和压力室分隔开,操作室的体积减少而气体压力升高。在使用往复式压缩机的情况下,这样的过程通过气缸内活塞的运动来实现的。在动力式机器中,通过叶轮片高周速的旋转供给气体能量。气体首先被加速然后通过位于叶轮下游的扩散器减速。这样,高速度转化为压力能。根据流体通过叶轮的方向,将相关设备称为轴流、混流或离心式压缩机。适用的压缩机类型取决于相关应用的操作条件。关键参数是需要达到的压升和待压缩蒸汽的流量。Π是终压力p2与吸入压力p1的比值,定义为压缩比。由于蒸发装置经常是在真空范围内操作,加热表面负荷中等,温差小,所以通常采用离心式再压缩机。
动力式操作压缩机
混流式离心式
离心风机
单级离心压缩机
多级离心压缩机
蒸发装置的组成部件编辑
1. 预热器和加热器
多数情况下,待蒸发的产品在进入加热室之前必须被预热至沸点。通常使用直管预热 器或者板式换热器完成此项工作。
2.蒸发器
选择适当类型的蒸发器,取决于每一的应用场合和产品的性质。
3.分离器
每台蒸发器都配备有分离器,用于蒸汽和液体的分离。按照应用范围来选择不同类型 的分离器,例如离心分离器、重力分离器或者装有内部构件的分离器。设计时需考虑分离效 率、压降和清洗频率等重要因素。
4. 冷凝器
在可能的场合,蒸发过程中产生的蒸汽热量被用于加热下游几效蒸发器和预热器,或者 将蒸汽再压缩后作为加热介质。但蒸发装置后一效的残余蒸汽无法照此利用,须将其冷 凝。蒸发装置可以配备表面冷凝器、接触式冷凝器或空冷式冷凝器。
5.脱气/真空系统
使用真空泵来维持蒸发装置中的真空。它们从装置中排出泄漏的空气和不可凝气体, 以及液体进料时带入的溶解气体。为此,可根据蒸发装置的规模和操作方式使用相应的喷 射泵和液环泵。
6.泵
由于设计条件和应用错综复杂,必须考虑泵的选型。选择标准是蒸发装置中的产品特 性、吸入压头情况、流量和压缩比。对于低黏度产品来说,主要使用离心泵;而高黏度的产品 则需使用容积泵。一些含有固体或结晶的产品,使用其他类型的泵,例如旋桨泵。根据特定 的应用场合以及相关的使用条件决定泵的类型、尺寸、速度、机械密封和材料。
7.清洗系统
根据不同的产品,设备经过一定时间的运转后,可能会发生结垢现象。绝大多数情况下 使用化学清洗可去除水垢和其他污垢。为此,蒸发装置需配备一些必要的设备组件如清洗 剂槽、附加泵和管道阀门。这些设备保证了装置*拆卸即可进行清洗,一般称为“原位清 洗”CIP。清洗的选择要根据结垢的类型。清洗剂渗入结壳层,将结壳溶解或使其分解,使 蒸发器表面被彻底清洗,如有必要还可对表面进行消毒。
8.蒸汽洗涤器
如果装置不是由生蒸汽加热,而是由废蒸汽例如干燥器的蒸汽加热,为避免这些蒸汽对 蒸发装置的加热室的污染和结垢,在它们进入之前必须被清洗干净。
9. 冷凝液精处理系统
尽管小液滴的分离已非常理想,但冷凝液的质量可还是达不到要求的纯度,特别是在产 品含有挥发性组分时。根据不同的应用,通过使用精馏塔或膜过滤系统可以将冷凝液进一 步纯化。
10.材料
根据不同的产品的需求决定了采用制造蒸发装置所需的材料。大多数情况下采用不锈 钢,如有需求还可使用哈氏合金、钛、镍、铜、石墨、钢内衬橡胶、合成材料等。
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