在化工、食品、醫(yī)藥等工業(yè)中,液體的濃縮、脫水等工藝都是利用蒸發(fā)來實(shí)現(xiàn)的。 多效蒸發(fā)系統(tǒng)是提高蒸發(fā)操作能量利用經(jīng)濟(jì)性的主要途徑之一。
一、多效蒸發(fā)系統(tǒng)
多效蒸發(fā)系統(tǒng)是由多個(gè)蒸發(fā)器串聯(lián)組合而成的換熱系統(tǒng)。
將多個(gè)蒸發(fā)器串聯(lián)起來,前一個(gè)蒸發(fā)器的二次蒸汽作為下一個(gè)蒸發(fā)器的加熱蒸汽,下一個(gè)蒸發(fā)器的加熱蒸汽,下一個(gè)蒸發(fā)器的加熱室便是前一個(gè)蒸發(fā)器的冷凝器,這便是多效蒸發(fā)器的原理。 蒸發(fā)同樣數(shù)量的水分,采用多效時(shí)所需要的生蒸汽量將遠(yuǎn)較單效時(shí)小,多效蒸發(fā)系統(tǒng)流程中,各效的操作壓強(qiáng)及溶液沸點(diǎn)均依次降低,前效的二次蒸汽作為后效的加熱蒸汽,即后效的加熱室等同于前效二次蒸汽的冷凝器,過程中僅需消耗生蒸汽,故而提高蒸汽利用率。
二、多效蒸發(fā)系統(tǒng)的流程
多效蒸發(fā)中物料與二次蒸汽的流向有平流、逆流、并流多種組合。
1、并流加料蒸發(fā)流程。
溶液和蒸汽的流向相同,都由一效順序流至末效,稱為并流加料法。并流加料流程中,因后效蒸發(fā)室壓強(qiáng)、沸點(diǎn)低于前效,在效間壓強(qiáng)差作用下,即可實(shí)現(xiàn)溶液的效間輸送,并自蒸發(fā)產(chǎn)生二次蒸汽。但溶液濃度的逐效增加會(huì)使蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)逐效降低,從而影響蒸發(fā)效果,因此高粘度溶液適合采用此種方法。 并流加料蒸發(fā)流程,溶液在效間的輸送可以利用效間的壓差,而不需要泵送。同時(shí),當(dāng)前一效溶液流入溫度和壓力較低的一效時(shí),會(huì)產(chǎn)生蒸發(fā)(閃蒸),因而可以多產(chǎn)生一部分二次蒸汽。此種操作簡(jiǎn)便,工藝條件穩(wěn)定。
2、逆流加料蒸發(fā)流程
溶液和蒸汽的流動(dòng)方向相反,稱為逆流加料法。逆流加料流程中,溶液濃度沿流動(dòng)方向不斷增加的同時(shí),溫度也逐漸升高,因而各效傳熱系數(shù)相差不大。溶液的效間輸送需借助泵,因此能量消耗較大,且二次蒸汽量也低于并流加料。此法適于處理黏度隨溫度和組成變化較大的溶液,不宜處理熱敏性溶液。 溶液在效間的流動(dòng)是由低壓流向高壓,由低溫流向高溫,必須用泵輸送,故能量消耗大。此外,各效(末效除外)均在低于沸點(diǎn)下進(jìn)料,沒有自蒸發(fā),與并流法相比,所產(chǎn)生的二次蒸汽量較少。
3、平流加料蒸發(fā)流程
原料液平行加入各效,完成液亦分別自各效排出。蒸汽流向由一效流至末效,料液則每效單獨(dú)進(jìn)出,稱為平流加料法。伴有結(jié)晶析出的蒸發(fā)過程宜采用此流程。