薄膜蒸發(fā)器(Thin film evaporator)是一種蒸發(fā)器的類型,特點是物料液體沿加熱管壁呈膜狀流動而進行傳熱和蒸發(fā),*是傳熱效率高,蒸發(fā)速度快,物料停留時間短,因此特別適合熱敏性物質的蒸發(fā)。
這類蒸發(fā)器的缺點是結構復雜(制造、安裝和維修工作量大)加熱面積不大,且動力消耗大。
刮板式薄膜蒸發(fā)器,它是一種適應性很強的*蒸發(fā)器,例如對高粘度、熱敏性和易結晶、結垢的物料都適用。
薄膜蒸發(fā)器,刮板式薄膜蒸發(fā)器分類:
按照成膜原因及流動方向不同,可分為升膜蒸發(fā)器、降膜蒸發(fā)器、刮膜蒸發(fā)器三種類型。薄膜蒸發(fā)器機組由蒸發(fā)器、汽液分離器、預熱器三個部件和一只簡易分離器組成,蒸發(fā)器為升膜式列管換熱器。該蒸發(fā)器*生產(chǎn)能力大、效率高、物料受熱時間短等特點,適用于制藥、食品、化工等行業(yè)的稀溶液濃縮,本設備與物料接觸部分均采用不銹鋼制造,*良好的耐腐蝕性能,經(jīng)久耐用,符合藥品衛(wèi)生要求。
薄膜蒸發(fā)器,刮板式薄膜蒸發(fā)器組成結構:
它主要由加熱夾套和刮板組成,夾套內通加熱蒸汽,刮板裝在可旋轉的軸上,刮板和加熱夾套內壁保持很小間隙,通常為0.5~1.5 mm。料液經(jīng)預熱后由蒸發(fā)器上部沿切線方向加入,在重力和旋轉刮板的作用下,分布在內壁形成下旋薄膜,并在下降過程中不斷被蒸發(fā)濃縮,完成液由底部排出,二次蒸汽由頂部逸出。在某些場合下,這種蒸發(fā)器可將溶液蒸干,在底部直接得到固體產(chǎn)品。
薄膜蒸發(fā)器,刮板式薄膜蒸發(fā)器裝置類型:
它主要由加熱夾套和刮板組成,夾套內通加熱蒸汽,刮板裝在可旋轉的軸上,刮板和加熱夾套內壁保持很小間隙,通常為0.5~1.5 mm。料液經(jīng)預熱后由蒸發(fā)器上部沿切線方向加入,在重力和旋轉刮板的作用下,分布在內壁形成下旋薄膜,并在下降過程中不斷被蒸發(fā)濃縮,完成液由底部排出,二次蒸汽由頂部逸出。在某些場合下,這種蒸發(fā)器可將溶液蒸干,在底部直接得到固體產(chǎn)品。
WFE-VA型立式刮膜蒸發(fā)器:
按刮膜片的型式可分如下肆種型號:
a) WFE-VA型刮膜蒸發(fā)器:
WFE-VA型刮膜蒸發(fā)器的刮膜器形式為徑向可滑動型刮膜片,它由為“SWITH”人發(fā)明,所以又稱“SWITH”(圖1)。每塊刮膜片安裝在開口朝外的“U”型導槽內,刮膜片呈矩形柱體,在刮膜片端面上帶有一定角度的溝槽,改變此溝槽角度能調節(jié)液膜停留時間。刮膜片安裝時帶槽面向外,在轉子的“U”型槽內可自由滑動,受離心力的作用沿導槽徑向甩到加熱面并隨轉子一起作圓周運動,保證液膜分布均勻、*混合和良好的熱交換。
刮膜片材料一般采用PTFE(聚四氟乙烯)、合成石墨或相類似的材料。
b) WFE-VB型刮膜蒸發(fā)器:
WFE-VB型刮膜蒸發(fā)器,其刮膜片形式類似于刮板攪拌器,用一個剛性葉片轉子裝備(圖2)。其刮膜片長度和加熱面同高,根據(jù)刮膜片寬度及蒸發(fā)器的大小調整到與加熱壁面間隙1~3mm,因此對加熱面不產(chǎn)生磨損。這封閉類型結構和非常光滑表面的轉子容易清洗,因此,物料適用范圍廣,非常適用于食品行業(yè),同樣也適用于醫(yī)藥行業(yè)的GMP要求。它可處理粘度到大約50,000mpas的產(chǎn)品
WFE-VB WFE-VB型刮膜蒸發(fā)器的剛性葉片也可以制作成螺旋狀,此時處理 (圖2) 粘度可達70,000mpas的產(chǎn)品。
刮板材質采用和蒸發(fā)器筒體相同的材質。
c) WFE-VC型刮膜蒸發(fā)器:
又稱鉸鏈刮膜蒸發(fā)器,它有一個中心回轉軸,輸送鉸鏈刮膜片(圖3),它們靠離心力緊貼在加熱壁面上成一定的角度滑動,將物料刮成所需的液膜,并防止在加熱面結垢、結焦。這種轉子類型的設計對液膜提供有效的壓緊力(高蒸發(fā)比和低濃縮液)。
它適合于在加熱面易結垢、帶有固體顆?;蛟谡舭l(fā)過程中有結晶傾向的及要求濃縮成干(即干燥)的物料,處理粘度到35,000mpas。
這種轉子類型應用廣泛,靠改變刮板頻率和質量,調節(jié)離心力。
刮板材質通常采用和蒸發(fā)器筒體相同的金屬材料、也可采用PTFE材質。
d) WFE-Vd型刮膜蒸發(fā)器:
又稱柔性刮膜蒸發(fā)器,帶有溝槽的滑塊被固定在“L”槽內,靠離心力和彈性力雙重負荷作用將物料在加熱面上形成液膜,同樣通過調整溝槽角度可調節(jié)液膜停留時間。
這種刮膜片型式利用彈性力產(chǎn)生的外加載荷,尤為適用于高粘性和聚合傾向的物料,它*很好的壁面自清潔作用。
刮膜片材質為PTFE或合成石墨等相似的材料。
WFE-KV型立式圓錐刮膜蒸發(fā)器:
WFE-KV型刮膜蒸發(fā)器其刮膜器形式均為剛性刮片,結構為蒸發(fā)器上部(高蒸發(fā)區(qū))為圓柱型筒體、下部(低蒸發(fā)區(qū))為圓錐型筒體;靠軸向移動調節(jié)轉子葉片,能調整在低蒸發(fā)區(qū)轉子刮膜片和加熱面的間隙。這保證加熱面均勻獲得濕潤,甚至在濃縮液低排放率(高蒸發(fā)比)時能被獲得,同時能改變液膜厚度(減?。┘巴A魰r間(加長),使得在此處的蒸發(fā)過程得到改良。
它非常適用于要求殘留量內含低沸物成份極少的產(chǎn)品,粘度大約在50,000mpas。
WFE-KH型臥式圓錐刮膜蒸發(fā)器:
臥式圓錐刮膜蒸發(fā)器非常類似于立式圓錐型刮膜蒸發(fā)器,至于結構是類似的,但是下列性能是不同的:
輕組份(低沸物)和液膜(高沸物)是順流,適用于直接地流入過熱物料,靠閃蒸進入蒸發(fā)器;
它*較長的停留時間,且流動方向和重力成90度,還能用作反應器;
低空間要求,WFE-KH蒸發(fā)器能被安置于如現(xiàn)有建筑物高度受限制,它不可能安置垂直蒸發(fā)器的地方;
這類型蒸發(fā)器適用于粘度大約在70000mpas ;
突出優(yōu)勢
薄膜蒸發(fā)器,刮板式薄膜蒸發(fā)器突出優(yōu)勢:
本設備采用離心式滑動溝槽轉子,是目前國外*新結構蒸發(fā)器,在流量很小的情況下也能形成薄膜,在筒體蒸發(fā)段內壁表面附著處理液中的淤積物可被活動刮板迅速移去,和固定間隙的刮板蒸發(fā)器相比,蒸發(fā)量可提高40-69%,
薄膜蒸發(fā)器,刮板式薄膜蒸發(fā)器*下列性能與特點:
1、傳熱系數(shù)值高,蒸發(fā)能力大,蒸發(fā)強度可達到200kg/m2·hr,熱效率高。
2、物料加熱時間短,約5秒至10秒之間,且在真空條件下工作,對熱敏性物料更為有利,保持各種成份不產(chǎn)生任何分解,保證產(chǎn)品質量。
3、適應粘度變化范圍廣,高低粘度物均可以處理,物料粘度可高達10萬厘泊(CP)
4、改變刮板溝槽旋轉方向,可以調節(jié)物料在蒸發(fā)器的打理時間。
5、蒸發(fā)段筒體內壁經(jīng)過精密鏜削并拋光處理,表面不易產(chǎn)生結焦、結垢。
6、操作方便,產(chǎn)品指標調節(jié)容易,在密閉條件下,可以自控進行連續(xù)性生產(chǎn)。
7、設備占地面積小,結構簡單,維修方便,清洗容易。
薄膜蒸發(fā)器,刮板式薄膜蒸發(fā)器真空壓降小:
物料汽化氣體從加熱面送到外置的冷凝器,存在一定的壓差。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,真空度可達5mmHg。
薄膜蒸發(fā)器,刮板式薄膜蒸發(fā)器操作溫度低:
由于上述特性,這使得蒸發(fā)過程可以保持在較高真空度條件下進行。由于真空度的提高,與之相應的物料沸點迅速降低,因此,操作可以在較低溫度下進行,降低了產(chǎn)品的熱分解。
薄膜蒸發(fā)器,刮板式薄膜蒸發(fā)器受熱時間短:
由于刮板式薄膜蒸發(fā)器的*結構,刮膜器*泵送作用,使得物料在蒸發(fā)器內的停留時間很短;另,在加熱的蒸發(fā)器上由于薄膜的高速湍流使得產(chǎn)品不會滯留在蒸發(fā)器表面。因此,特別適用于熱敏性物料的蒸發(fā)。
薄膜蒸發(fā)器,刮板式薄膜蒸發(fā)器蒸發(fā)強度高:
物料沸點的降低,增大了同熱介質的溫度差;刮膜器的功能,減小了呈現(xiàn)湍流狀態(tài)的液膜厚度,降低了熱阻。同時,在這過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(shù)。
薄膜蒸發(fā)器,刮板式薄膜蒸發(fā)器操作彈性大:
正是由于刮板式薄膜蒸發(fā)器du有的性能,使其適宜于處理熱敏性和要求平穩(wěn)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)過程也能平穩(wěn)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。
工作原理
薄膜蒸發(fā)器,刮板式薄膜蒸發(fā)器工作原理:
物料從大直徑端連續(xù)不斷地進入臥式蒸發(fā)器,被刮膜片加速和分配并立即在加熱面上形成一個薄的流動膜。 圓錐型薄膜蒸發(fā)器,依賴于轉子施于物料一個離心力,這離心力有兩個有效力,一個垂直于加熱面,另一個朝大直徑端體的方向(注意:相同的結果同樣出現(xiàn)在 垂直圓錐型薄膜蒸發(fā)器里)依靠這些力產(chǎn)生物料加速,而且進入的物料保證加熱面充分潮濕,不依賴于蒸發(fā)比或進料速度。因此,局部物料過熱和熱降解被減少或完 全消除。
在此過程中,輕組份(低沸物)順流(和液膜同向)穿過臥式薄膜蒸發(fā)器進入汽液分離器,在此處經(jīng)汽液分離所產(chǎn)生的液滴和泡沫被擊碎進入液相(高沸物), 被分離后的汽體進入外置冷凝器或下道工序;重組份(高沸物)沿著加熱壁面爬升到小端出口排出。
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