一、概述
分離技術(shù)是化工生產(chǎn)三大技術(shù)之一,分離過(guò)程的優(yōu)劣對產(chǎn)品質(zhì)量、效率、消耗、效益影響極大。GXZ旋轉薄膜蒸發(fā)器,是按物料的揮發(fā)度不同進(jìn)行分離的設備。該設備的傳熱系數高、蒸發(fā)溫度低、物料停留時(shí)間短,熱效率高、蒸發(fā)強度大。在石化、精細化工、農藥、食品、醫藥、生物化工等行業(yè)中廣泛應用于蒸發(fā)、濃縮、脫溶、提純、汽提、脫氣、脫臭等過(guò)程。
薄膜蒸發(fā)器是通過(guò)旋轉刮膜器強制成膜,并高速流動(dòng),熱傳遞效率高,停留時(shí)間短(約5~15秒),可在真空條件下進(jìn)行降膜蒸發(fā)的一種新型蒸發(fā)器。它傳熱系數大、蒸發(fā)強度高、過(guò)流時(shí)間短、操作彈性大,尤其適宜熱敏性物料、高粘度物料及易結晶含顆粒物料的蒸發(fā)濃縮、脫氣脫溶、蒸餾提純。它由一個(gè)或多個(gè)帶夾套加熱的圓筒體及筒內旋轉的刮膜器組成。刮膜器將進(jìn)料連續地在加熱面刮成厚薄均勻的液膜并向下移動(dòng);在此過(guò)程中,低沸點(diǎn)的組份被蒸發(fā),而殘留物從蒸發(fā)器底部排出。
二、性能特點(diǎn)
·真空壓降?。?/span>
物料汽化氣體從加熱面送到外置的冷凝器,存在的壓差。在一般的蒸發(fā)器中,這種壓力降(Δp)通常是比較高的,有時(shí)甚至高得難于接受。而刮板式薄膜蒸發(fā)器有較大的氣體穿越空間,蒸發(fā)器內壓力能看成與冷凝器中的壓力幾乎相等,因此,壓力降很小,真空度可≤1Pa。
·操作溫度低:
由于上述特性,這使得蒸發(fā)過(guò)程可以保持在較高真空度條件下進(jìn)行。由于真空度的提高,與之相應的物料沸點(diǎn)迅速降低,因此,操作可以在較低溫度下進(jìn)行,降低了產(chǎn)品的熱分解。
·受熱時(shí)間短:
由于刮板式薄膜蒸發(fā)器的結構,刮膜器具有泵送作用,使得物料在蒸發(fā)器內的停留時(shí)間很短;另,在加熱的蒸發(fā)器上由于薄膜的高速湍流使得產(chǎn)品不會(huì )滯留在蒸發(fā)器表面。因此,適用于熱敏性物料的蒸發(fā)。
·蒸發(fā)強度高:
物料沸點(diǎn)的降低,增大了同熱介質(zhì)的溫度差;刮膜器的功能,減小了呈現湍流狀態(tài)的液膜厚度,降低了熱阻。同時(shí),在這過(guò)程中抑制物料在加熱面結壁、結垢,并伴有良好的熱交換,因此,提高了刮板式薄膜蒸發(fā)器的總傳熱系數。
·操作彈性大:
正是由于刮板式薄膜蒸發(fā)器的性能,使其適宜于處理熱敏性和要求平穩蒸發(fā)的、高粘度的及隨濃度提高粘度急劇增加的物料,其蒸發(fā)過(guò)程也能平穩蒸發(fā)。
它還能成功地應用于含固顆粒、結晶、聚合、結垢等情況物料的蒸發(fā)和蒸餾。
三、應用領(lǐng)域
在熱交換工程中,刮板式薄膜蒸發(fā)器得到廣乏的應用。尤其對熱敏性物料(時(shí)間短暫)的熱交換,刮膜器有利于熱交換的進(jìn)行,并通過(guò)不同的刮膜器設計,能進(jìn)行復雜產(chǎn)品的蒸餾。
刮膜蒸發(fā)器已在下述領(lǐng)域用于蒸發(fā)濃縮、脫溶、汽提、反應、脫氣、除臭(氣)味等為目的,取得了良好效果:
中、西藥:抗生素,糖液,雷公滕、黃芪等中草藥,甲基咪唑、單腈胺等中間體;
輕工食品:果汁,肉汁,色素,香精,香料,酶制劑、乳酸、木糖、淀粉糖,山梨酸鉀;
油脂日化:卵磷酯,VE,魚(yú)肝油,油酸,甘油,脂肪酸,廢潤滑油,烷基多糖苷,醇醚硫酸鹽等;
合成樹(shù)脂:聚酰胺樹(shù)脂,環(huán)氧樹(shù)脂,多聚甲醛,PPS(癸二酸聚丙烯酯),PBT,甲酸丙烯酯;
合成纖維:PTA,DMT,炭素纖維,聚四氫呋喃,聚醚多元醇等;
石油化學(xué):TDI,MDI,三甲基氫醌,三羥甲基丙烷,氫氧化鈉等;
農藥生物:乙草胺、丙草胺、毒死蜱、呋喃酚、廣滅靈、等除草劑,殺蟲(chóng)劑、除莠劑,除螨劑;
廢 水:無(wú)機鹽廢水等;
四、工作原理
分子蒸餾是利用液相中輕重組份分子逸出液相主體時(shí)分子自由程的差來(lái)實(shí)現分離。要實(shí)現分子蒸餾的基本條件是:輕組份分子逸出的分子自由程等于加熱面與冷凝面的距離,能正確地達到內置冷凝器實(shí)現捕集,而重組份分子逸出的分子自由程要小于加熱面與冷凝面的距離,使其不會(huì )達到內置冷凝器,也就是內置冷凝器只捕集輕組份的分子,而實(shí)現輕重組份的分離。
短程蒸餾器就是根據分子蒸餾的原理而設計的,是模擬分子蒸餾的模型,由于其加熱面和冷卻面的距離很近,阻力很小,故稱(chēng)短程蒸餾器。由于內置冷凝器的作用,能把汽化的汽相瞬間液化,收縮體積,因此能維持設備內部的高真空。短程蒸餾器的操作真空可達1Pa,是其它蒸發(fā)、蒸餾設備難以達到的,因此,短程蒸餾器適用于在常壓下高沸點(diǎn),用普通分離方法難以分離的物料,作為一種新型的液--液分離設備已有很多行業(yè)得到了成功經(jīng)驗。根據物料特性的不同,也有各種刮板形式的選擇,原理與刮板蒸發(fā)器相似。
短程蒸餾器的處理能力:
由于短程蒸餾器一般是用來(lái)處理高沸點(diǎn)的物料,通常粘度都較高,又通常是用導熱油加熱,因此分離能力也較小,根據物料的不同,分離能力為30-70kg/ m2.hr。
物料從加熱區的上方徑向進(jìn)入蒸發(fā)器;經(jīng)布料器分布到蒸發(fā)器加熱壁面,然后,旋轉的刮膜器將物料連續均勻地加熱面上刮成厚薄均勻的液膜,并以螺旋狀向下推進(jìn)。在此過(guò)程中,旋轉的刮膜器保證連續和均勻的液膜產(chǎn)生高速湍流,并阻止液膜在加熱面結焦、結垢,從而提高傳總系數。輕組份被蒸發(fā)形成蒸汽流上升,經(jīng)汽液分離器到達和蒸發(fā)器直接相連的外置冷凝器;重組份從蒸發(fā)器底部的錐體排出。
一個(gè)的布料器不僅僅具有將物料均勻地潑向蒸發(fā)器內壁,防止物料濺到蒸發(fā)器內部噴入蒸汽流,還具有防止剛進(jìn)入的物料在此處閃蒸,有利于泡沫的消除,物料只能沿著(zhù)加熱面蒸發(fā)。
在刮膜蒸發(fā)器的上部配有一個(gè)依據物料特性設計的離心式分離器,將上升蒸汽流中的液滴分離出來(lái)并返回布料器。