从原理到选型 薄膜蒸发器的所有知识

刘洪福

从原理到选型 薄膜蒸发器的所有知识
蒸发器是化工生产中经常会用到的一种化工设备，废水处理、医药食品浓缩等工序都会用到蒸发结晶设备。而不同的蒸发设备适用于不同的物料，那么，小七今天带大家熟悉一下薄膜蒸发器。

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。

薄膜蒸发器的工作原理

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。

薄膜蒸发器的性能特点
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。

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

薄膜蒸发器的应用领域

在热交换工程中，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设计，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：