单效升膜式浓缩设备属外加热式自然循环的液膜式浓缩设备。主要由加热器、分离器、雾沫捕集器、水力喷射器、循环管等部分组成。加热器为一垂直竖立的长形容器,内有许多垂直长管。对于加热管的直径和长度的选择要适当,管径不宜过大,一般在35~80mm之间,管长与管径之比恰当,一般为100~150。这样才能使加热面供应足够成膜的气速。事实上,由于蒸发流量和流速是沿加热管上升而增加,故爬膜工作状况也是逐步形成的。 [1]
单效升膜式浓缩设备有以下特点 [4] :结构简单,制造方便,占地面积及占空阅位置小,设备投资少,经济使用。生产能力大,传热系数高, 传热系数K可达到1745(W/m 2·K))。热能利用率较盘管式浓缩设备高,而蒸汽消耗量较低。
蒸发器是列管式的换热器,管程用作液体的流入与流出,壳程用作对蒸汽进行加热,液体的物料从蒸发器顶部进入,通过分布器的分布进入到加热管中,其液体沿着加热管向下流出,并在加热过程中被蒸发,浓缩的液体与气体在进行分离。
多效降膜式蒸发器的工作原理是:物料溶液从料泵进入到循环泵的吸口处,泵在此时进行升压,溶液在预热后进入蒸发器的进料室,接下来进入到加热管蒸发,蒸发后进入分离室,将蒸汽与液体物料分离开,溶液接下来会流入到泵的吸口处,进行循环利用法,蒸发出来的蒸汽与浓缩液进行分离,二次蒸汽则被冷凝器回收再利用。在进行逆流操作时,其操作大致相同,浓缩液的出料口应放在校,因为校的温度较高,会使溶液的粘度下降,便于得到更高浓度的浓缩液。
蒸发结晶器是利用蒸发部分溶剂来达到溶液的过饱和度的,这使得其与普通料液浓缩所用的蒸发器在原理和结构上非常相似。普通的蒸发器虽然能够容许操作过程中有固形物沉淀,但难以实现对晶粒分级的有效控制,因此蒸发结晶器与普通的蒸发器往往还有着一此区别。与减压蒸发类似,蒸发结晶器也可在减压条件下操作。通过减压可以降低料液的沸点,从而可以通过多效蒸发来充分利用热量,NaCl 生产曾采用了这种多效蒸发形式的结晶器。[1]
多效蒸发是将前效的二次蒸汽作为下一效加热蒸汽的串联蒸发操作。在多效蒸发中,各效的操作压力、相应的加热蒸汽温度与溶液沸点依次降低。[1]
刮板蒸发器,能力大,对水和有机溶剂等溶液的蒸发量100—300Kg/h·m²。刮板蒸发器被处理物料在蒸发面停留时间短,约±10秒左右,不结焦,不结垢。刮板蒸发器可以实现真空条件下低温蒸发。
物料从大直径端连续不断地进入卧式蒸发器,被刮膜片加速和分配并立即在加热面上形成一个薄的流动膜。 圆锥型薄膜蒸发器,依赖于转子施于物料一个离心力,这离心力有两个有效力,一个垂直于加热面,另一个朝大直径端体的方向(注意:相同的结果同样出现在 垂直圆锥型薄膜蒸发器里)依靠这些力产生物料加速,而且进入的物料加热面充分潮湿,不依赖于蒸发比或进料速度。因此,局部物料过热和热降解被减少或完 全消除。 在此过程中,轻组份(低沸物)顺流(和液膜同向)穿过卧式薄膜蒸发器进入汽液分离器,在此处经汽液分离所产生的液滴和泡沫被击碎进入液相(高沸物), 被分离后的汽体进入外置冷凝器或下道工序;重组份(高沸物)沿着加热壁面爬升到小端出口排出。
外加热式蒸发器是由列管式加热器、分离室及循环管三个主要部件组成,属自然循环式流发器。这种蒸发器的结构特点是加热室与分离室分开,这样既便于清洗与更换,而且降低了蒸发器的总高度。