多效蒸发是最古老的淡化方法之一,在多级闪蒸诞生以前一直是蒸发、浓缩设备采取的处理办法。
一、原理
多效蒸发是将前一蒸发器产生的二次蒸汽引入下一蒸发器作为加热蒸汽,并在下一效蒸发器中冷凝成蒸馏水,如此依次进行。
二、多效蒸发流程的分类
多效蒸发的工艺流程主要有三种,顺流、逆流和平流。
顺流:是指料液和加热蒸汽都是按第一效到第二效的次序前进。
平流:
平流是指各效都单独平行加料,不过加热蒸汽除第一效外,其余各效皆用的是二次蒸汽。
适用于:容易结晶的物料,如制盐,一经加热蒸发,很快达到过饱和状态,结晶析出。
在水处理过程中主要是要获取淡水,不需用逆流和平流,而且逆流和平流没有顺流的热效率高。
逆流:
逆流是指进料流动的路线和加热蒸汽的流向相反。原料从真空度最高的末一效进入系统,逐步向前面各效流动,浓度越来越高,所以料液往前面一效送入时,不仅没有闪蒸,而且要经过一段预热过程,才能达到沸腾。
可见和顺流的优缺点恰好相反。对于浓度高时黏度大的物料用逆流比较合适,因为最后的一次蒸发是在温度最高的第一效。所以虽然浓度大,黏度还是可以降低一些,可以维持比较高的传热系数。这在化工生产上采用较多。
三、浓缩器多效蒸发的特点
1、优点:
①多效蒸发的换热过程是沸腾和冷凝传热,是相变传热,因此传热系数是很高。总的来说多效蒸发所用的传热面积比多级闪蒸少。
②多效蒸发通常是一次通过式的蒸发,不像多级闪蒸那样大量的液体在设备内循环,因此动力消耗较少;
③多效蒸发的浓缩比高;
④多效蒸发的弹性大。
2、缺点:
①多效的真空度依次增大,即绝对压力依次降低;
故料液在各效之间的输送不必用泵,而是靠压差自然流动到后面各效;
②温度也是依次降低,故料液从前一效通往后一效时就有过热现象,也就是发生闪蒸,产生一些蒸汽,即淡水;
③对浓度大,黏度也大的物料而言,后几效的传热系数就比较低;而且由于浓度大,沸点就高,各效不容易维持较大的温度差,不利于传热。
四、浓缩器多效蒸发设备
多效蒸发设备的种类繁多,不同的物料,不同的浓度,可选用不同的蒸发器。
按蒸发管的排列方向:可以分为垂直管蒸发器(VTE)和水平管蒸发器(HTE)。
按蒸发物料流动的类型:可以分为强制对流蒸发器和膜式蒸发器。
在膜式蒸发器中按流动方向:又可分为升膜式和降膜式蒸发器。
在降膜式蒸发器中分为:垂直管降膜和水平管降膜蒸发器。
按各效组合的方向可以分为:水平组合的蒸发器和塔式蒸发器。
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