薄膜蒸发器原理及规格

薄膜蒸发器原理及规格 薄膜蒸发器(无锡海源) 一、概述 薄膜蒸发器是通过旋转刮膜器强制成膜，并高速流动，热传递效率高，停留时间短(约10~50秒)，可在真空条件下进行降膜蒸发的一种新型高效蒸发器。 它由一个或多个带夹套加热的圆筒体及筒内旋转的刮膜器组成。刮膜器将进料连续地在加热面刮成厚薄均匀的液膜并向下移动;在此过程中，低沸点的组份被蒸发，而残留物从蒸发器底部排出。 二、性能特点 ?真空压降小: 物料汽化气体从加热面送到外置的冷凝器，存在一定的压差。在一般的蒸发器中，这种压力降(Δp)通常是比较高的，有时甚至高得难于接受。而刮板式薄膜蒸发器有较大的气体穿越空间，蒸发器内压力能看成与冷凝器中的压力几乎相等，因此，压力降很小,真空度可达5mmHg。 ?操作温度低: 由于上述特性，这使得蒸发过程可以保持在较高真空度条件下进行。由于真空度的提高，与之相应的物料沸点迅速降低，因此，操作可以在较低温度下进行，降低了产品的热分解。 ?受热时间短: 由于刮板式薄膜蒸发器的独特结构，刮膜器具有泵送作用，使得物料在蒸发器内的停留时间很短;另，在加热的蒸发器上由于薄膜的高速湍流使得产品不会滞留在蒸发器表面。因此，特别适用于热敏性物料的蒸发。 ?蒸发强度高: 物料沸点的降低，增大了同热介质的温度差;刮膜器的功能，减小了呈现湍流状态的液膜厚度，降低了热阻。同时，在这过程中抑制物料在加热面结壁、结垢，并伴有良好的热交换，因此，提高了刮板式薄膜蒸发器的总传热系数。 ?操作弹性大: 正是由于刮板式薄膜蒸发器独有的性能，使其适宜于处理热敏性和要求平稳蒸发的、高粘度的及随浓度提高粘度急剧增加的物料，其蒸发过程也能平稳蒸发。 它还能成功地应用于含固颗粒、结晶、聚合、结垢等情况物料的蒸发和蒸馏。 三、应用领域 在热交换中，刮板式薄膜蒸发器得到广乏的应用。尤其对热敏性物料(时间短暂)的热交换，刮膜器有利于热交换的进行，并通过不同的刮膜器，能进行复杂产品的蒸馏。 刮膜蒸发器已在下述领域用于蒸发浓缩、脱溶、汽提、反应、脱气、除臭(气)味等为目的，取得了良好效果: 中、西药:抗生素，糖液，雷公滕、黄芪等中草药，甲基咪唑、单腈胺等中间体; 轻工食品:果汁，肉汁，色素，香精，香料，酶制剂、乳酸、木糖、淀粉糖，山梨酸钾; 油脂日化:卵磷酯，VE，鱼肝油，油酸，甘油，脂肪酸，废润滑油，烷基多糖苷，醇醚硫酸盐等; 合成树脂:聚酰胺树脂，环氧树脂，多聚甲醛，PPS(癸二酸聚丙烯酯)，PBT，甲酸丙烯酯; 合成纤维:PTA，DMT，炭素纤维，聚四氢呋喃，聚醚多元醇等; 石油化学:TDI，MDI，三甲基氢醌，三羟甲基丙烷，氢氧化钠等; 农药生物:乙草胺、丙草胺、毒死蜱、呋喃酚、广灭灵、等除草剂，杀虫剂、除莠剂，除螨剂; 废 水:无机盐废水等; 四、工作原理 物料从加热区的上方径向进入蒸发器;经布料器分布到蒸发器加热壁面，然后，旋转的刮膜器将物料连续均匀地加热面上刮成厚薄均匀的液膜，并以螺旋状向下推进。在此过程中，旋转的刮膜器保证连续和均匀的液膜产生高速湍流，并阻止液膜在加热面结焦、结垢，从而提高传总系数。轻组份被蒸发形成蒸汽流上升，经汽液分离器到达和蒸发器直接相连的外置冷凝器;重组份从蒸发器底部的锥体排出。 一个独特的布料器不仅仅具有将物料均匀地泼向蒸发器内壁，防止物料溅到蒸发器内部喷入蒸汽流，还具有防止刚进入的物料在此处闪蒸，有利于泡沫的消除，物料只能沿着加热面蒸发。 在刮膜蒸发器的上部配有一个依据物料特性设计的离心式分离器，将上升蒸汽流中的液滴分离出来并返回布料器。 五、型号、规格 2型 号 有效加热面积 m 蒸发器内径 mm 蒸发器总高 mm 量 重 KG WFE—0.1 0.1 80 1610 100 WFE—0.2 0.2 100 1825 220 WFE—0.5 0.5 150 2550 420 WFE—1.0 1.0 210 3250 650 WFE—2.0 2.0 400 4320 1090 WFE—3.0 3.0 400 5100 1500 WFE—4.0 4.0 500 5850 1980 WFE—6.0 6.0 600 6500 3150 WFE—8.0 8.0 800 7230 3650 WFE—10 10 800 7210 4880 WFE—12 12 1200 8670 6500 WFE—15 15 1200 9250 9500 WFE—20 20 1400 10650 10850 WFE—24 24 1400 11250 12000 刮板式旋转薄膜蒸发器(无锡科鑫达) 一、概述 旋转刮板薄膜蒸发器是一种通过旋转刮板强制成膜，可在真空条件下进行降膜蒸发的新型高效蒸发器。它传热系数大、蒸发强度高、过流时间短、操作弹性大，尤其适宜热敏性物料、高粘度物料及易结晶含颗粒物料的蒸发浓缩、脱气脱溶、蒸馏提纯。因此，在化工、石化、医药、农药、日化、食品、精细化工等行业获得广泛应用。 我公司生产制造该类设备已十年有余，积累了丰富的制造和使用经验。多年来，根据市场需求，密切结合用户的生产实际，以满足用户的工艺要求为前提，选择合理适宜的设备结构，保证上乘可靠的制造质量，在工装设备、检测手段及产品设计等方面不断改进并日趋完善，取得了引人注目的成绩。 二、结构特点 薄膜蒸发器的主要结构如图1所示，各结构件分述如下: 1.电机、减速机 它是转子旋转的驱动装置。转子的转动速度将起决于刮板的形式.物料的粘度和蒸发筒身内径;选择刮板合适的线速度是保证蒸发器稳定可靠运行及满意蒸发效果的重要参数之一。 2.分离筒 物料由设在分离筒身下端的入口切向进入蒸发器，并经安装在分离筒身内的布料器被连 续均匀地分布于蒸发筒身内壁，从蒸发筒身蒸发出的二次蒸汽上升至分离筒，经安装在内的气液分离器，将二次蒸汽可能挟带的液滴或泡沫分离，二次蒸汽从上端的出口引出蒸发器。 依据于蒸发器内阻力计算的分离筒身的合理设计，是避免物料“短路”的关键因素之一。(所谓“短路”，系指物料刚进蒸发器，尚未完成蒸发过程，即从二次蒸汽出口离开蒸发器。 3.布料器 布料器安装在转子上。合理的设计，使从切线方向进入蒸发器的物料，通过旋转的布料器，被连续均匀地呈膜上泼布在蒸发面上。 4.气液分离器 旋片式气液分离器安装在分离筒上方，它将上升的二次蒸汽可能挟带的液滴或泡沫捕集，并使之回落到蒸发面上。 5.蒸发筒身 又称加热筒身。它是被旋转刮板强制成膜的物料与夹套内加热介质进行热交换的蒸发面。蒸发筒身的内径及长度由蒸发面积及适宜的长径比确定。 加热筒身内壁经专用机床加工和抛光，且与两端法兰连接面一次加工而就，保证设备整体圆心度。经过抛光的筒身内壁光滑洁亮，不易粘料和结垢，有效保证了设备的高传热系数。 5.1若加热介质为蒸汽，加热筒身一般采用夹套形式。 5.2若加热介质为导热油或高压蒸汽时，加热筒身一般采用半管形式。 6.转子 安装在蒸发器筒体内的转子由转轴与转架组成。转子由电机、减速机驱动，并带动刮板作圆周运动。转架采用不锈钢精密铸件加工而成，使其强度、几何尺寸、稳定性等都得到有效保证。 7.刮板 由于刮板的运动，将物料不断地在蒸发面上刮成薄膜，以达到薄膜蒸发的效果。 根据物料的粘度等特性，有下述三种刮板形式可供选择: (1) 滑动刮板(见图2) 滑动刮板是一种最基本、最常见的刮板形式。刮板被安装在转子的四条刮板导槽内，由于受转子旋转的离心力作用而沿径向甩向蒸发筒体内壁面，同时随转子一起作圆周运动。刮板的这种刮动，使物料在蒸发壁面上呈膜状湍流状态，极大提高了传热系数，同时这种连续不断的刮动，有效地抑制物料的过热、干壁和结垢等现象。 通常，刮板采用填充聚四氟乙烯材质，它适宜低于150?的工作温度;当蒸发温度高于150?时，需采用碳纤维材质。刮板的端面加工有呈一定角度的导液槽。 (2) 固定刮板(见图3) 固定刮板都采用金属材料，它被刚性连接在转子上，刮板的长度同蒸发筒身，旋转刮板与蒸发筒身内壁的间隙仅为1-2mm，要求较高的加工与安装精度，它适宜特高粘度及易起泡沫物料的蒸发浓缩、脱溶或提纯。 (3) 铰链刮板(见图4) 这种刮板适宜于易在加热面上结垢的物料，刮板通常采用金属件，采用活动铰链方式将刮板安装在转架上。当转子转动时，由于离心力的作用，刮板被紧压在蒸发筒体内壁，(与壁面)呈一定角度在壁面滑动，将物料刮成薄膜，且防止壁面结垢。 8.底封头 单独设计的W型底封头，并配置耐高温自润滑轴承，既便于物料的出料，同时，便于底轴承的维护和维修。 三、性能特点 薄膜蒸发器具备的下述独特的优点，是常规膜式蒸发器所不能比拟的: 1.极小的压力损失 在旋转刮板薄膜蒸发器中，物料“流”与二次蒸汽“流”是两个独立的“通道”:物料是沿蒸发筒体内壁(强制成膜)降膜而下;而由蒸发面蒸发出的二次蒸汽则从筒体中央的空间几乎无阻碍地离开蒸发器，因此压力损失(或称阻力降)是极小的。为此 2.可实现真正真空条件下的操 正由于二次蒸汽由蒸发面到冷凝器的阻力极小，因此可使整个蒸发筒体内壁的蒸发面维 持较高的真空度(可达-750mmHg以上)，几乎等于真空系统出口的真空度。由于真空度的提高，有效降低了被处理物料的沸点。 3.高传热系数，高蒸发强度 物料沸点的降低，增大了与热介质的温度差;呈湍流状态的液膜，降低了热阻;同样，抑制物料在壁面结焦、结垢，也提高了蒸发筒壁的分传热系数;高效旋转薄膜蒸发器的总传热系数可高达8000KJ/h????，因此其蒸发强度很高。 4.低温蒸发 由于蒸发筒体内能维持较高的真空度，被处理物料的沸点大大降低，因此特别适合热敏性物料的低温蒸发。 5.过流时间短 物料在蒸发器内的过流时间很短，小于10秒左右;对于常用的活动 刮板而言，其刮动物料的端面有导流的沟槽(见图5)，其斜角通常为45?，改变斜角的角度，可改变物料的过流时间，物料在刮板的刮动下，呈螺旋下降离开蒸发段。缩短过流时间，有效防止产品在蒸发过程中的分解、聚合或变质。 6.可利用低品位蒸汽 蒸汽是常用的热介质，由于降低了物料的沸点，在保证相同Δt的条件下，就可降低加 热介质的温度，利用低品位的蒸汽，有利于能量的综合利用。特别适宜作为多效蒸发的末效蒸发器。 7.适应性强、操作方便 独特的结构设计，使该产品可处理一些常规蒸发器不易处理的高粘度、含颗粒、热敏性及易结晶的物料。 旋转薄膜蒸发器操作弹性大，运行工况稳定，且维护工作量小，维修方便。 四、产品规格 高效旋转薄膜蒸发器的型号定义见右图: 高效旋转薄膜蒸发器的外形尺寸及部份技术规格，见图6及表1 表1:薄膜蒸发器的外形尺寸及部份技术规格表 尺 寸 设 备 有效 蒸发 设备 加热筒 加料 筒身 电机 压 力(Mpa) 总重 安装 电机减速支座孔距 面积 总高 身高 分离筒 外径 Dn 功率 (约) 支座高E 机F G 夹套 内筒 (m2) A B C D kW Kg 0.3 2290 750 550 273 1253 702 480 211 1.5 0.6 ,-0.095 480 0.5 2440 900 550 273 1403 702 480 211 1.5 0.6 ,-0.095 500 1 2820 1200 550 412 1781 702 605 313 1.5 0.6 ,-0.095 680 2 4330 1830 755 462 2372 1433 843 400 3.0 0.4 ,-0.095 1100 4 5490 2630 844 712 3511 1565 1003 600 5.5 0.4 ,-0.095 1950 6 6275 2890 844 912 3817 1944 1236 800 7.5 0.4 ,-0.095 2980 8 6910 3658 844 916 4587 1909 1236 800 7.5 0.4 ,-0.095 3550 10 6960 3658 900 1112 4542 1918 1236 1000 7.5 0.4 ,-0.095 4880 12 7460 3658 1003 1316 4985 1998 1567 1200 11 0.4 ,-0.095 6300 15 8315 4590 1003 1316 4390 2040 1804 1200 15 0.4 ,-0.095 7850 18 9210 5494 1003 1316 5290 2040 1804 1200 15 0.4 ,-0.095 8830 20 9840 6121 1003 1316 5920 2040 1804 1200 15 0.4 ,-0.095 9350 注:1.上述外形尺寸与实际设备尺寸可能略有变动，供参考。以订货后由我公司提供的图纸为准; 2.表中D表示夹套外径，Dn表示蒸发筒体的内径; 3.夹套压力:常规按0.4Mpa蒸汽设计，也可按用户要求的另行设计，当采用导热油时，也可另行设计; 4.蒸发内筒真空度:常规按-0.09Mpa(约-680mmHg)，也可按用户要求达到-0.095Mpa(约-720mmHg)和-0.0986Mpa(约-750mmHg); 5.主筒体(与物料接触部份)及夹套材质:可根据用户及实际需要，采用碳钢、SUS304、316L、316Ti、.310S或钛材、镍材等; 五、应用行业及操作单元示例 高效旋转薄膜蒸发器现已广泛使用于中西药、农药、轻工、日化、生物化工、精细化工、石油化工等领域，并收到良好效果。见表(2)，供参考。 行业 典 型 物 料 行业 典 型 物 料 行业 典 型 物 料 维生素类VE、VC 三氯化钛 高浓度甲醛 中草药类、茶多酚 氧化锰 精对苯二甲酸盐 抗生素类 烧碱溶液 三羟甲基丙烷 医 无 有 制药溶液 碳酸钾 荼黄酸甲醛 药 机 机 医药中间体类 溴化钾、溴化钠 聚醚多元醇 单腈胺 硫酸铝 桃胶 咪唑、三唑啉 偏硅酸钠 聚丙烯酰胺、 聚丙烯酸钠 天然色素、蕃茄红素 硝酸钾 四氨基二苯胺 乳酸、L-乳酸 高锰酸钾 三甲基氢醌 卵磷酯 硫化碱 环氧树脂 香精香料 钨酸、钼酸盐类 双酚A 蜂蜜 吊白块、保险粉 碳酸甲酯、乙酯 甘油 呋喃酚 羟基乙酸 轻 工 饲料添加剂 除虫菊酯系列 硫酸钠废水 日 乙草胺、丙草胺、 淀粉糖 氯化钠废水 化 扑草胺 农 酶制剂 甲胺磷 氯化氨废水 环 药 烷基多糖苷 四氢呋喃 保 硫酸氨废水 醇醚硫酸盐 除草剂类 山梨酸钾 右旋泛酸钙 表(2)主要应用行业及典型物料表: 薄膜蒸发器可用作物料的浓缩、脱气、脱溶(溶剂回收)、提纯等化工单元操作，下列流程可供参考: 1. 物料浓缩(蒸发水分)见图(7) 2. 脱溶或提纯见图(8) 3. 作为精馏塔的再沸器，见图(9) 4. 与列管式蒸发器组成多效蒸发器，见图(10) 五、薄膜蒸发器选型须知 薄膜蒸发器的选型应综合考虑各方面的因素，且这些因素又是相互关联的，一般需考虑: 1. 蒸发面积的确定: ? 蒸发量的计算，根据处理量及进.出料浓度，计算出单位时间的蒸发量(Kg/h); ? 根据物料的粘度、浓度、蒸发温度等估测蒸发器的蒸发强度; ? 考虑一定的富余量，计算出要求的蒸发面积。 2. 真空度的确定 ? 真空度的获得是以消耗能量为代价的，只要满足蒸发要求，不必要求过高的真空度; ? 依据物料的热敏性，估算出在此蒸发温度下的真空度; ? 考虑一定的泄漏可能，及二次蒸汽的沿程阻力，确定所需的真空度; 3. 刮板形式及材质的确定 ? 根据物料的粘度、结晶倾向、泡沫等物化性能，选择合适的刮板形式，同时考虑蒸发温度，确定合适的材质; 4. 热媒质的确定 ? 根据所需的蒸发温度及消耗的热量，确定采用蒸汽或热水或导热油等某一种合适的热媒质。 5. 蒸发器材质的选择确定 6. 电机防爆性能的选择并确定 本公司积多年实际应用的经验，将无保留地协助客户作出合适的产品选型。