1.2　升膜式蒸发器

在升膜式蒸发器中,料液在二次蒸汽流的拖动下以液膜的状态沿着管壁向上流动,边流动边与管外加热介质进行热与质的交换并蒸发。升膜式蒸发器不适合浓度较高的易结垢结焦或在蒸发过程中有结晶析出的料液的蒸发,其特点是在高速的二次蒸汽流及真空的作用下在管壁成膜并向上运动,蒸发后料液与二次蒸汽从蒸发器顶部进入分离器,实现蒸发后料液与二次蒸汽的分离。

进入升膜式蒸发器中料液的温度必须大于或等于蒸发温度,否则料液在蒸发器底部必有一部分受热面用来加热料液使其达到沸点后才能汽化蒸发。不仅如此,低温的物料进入蒸发器后不能马上形成液膜,而且在泵及真空的作用下会以液柱的形式上升,从而降低了蒸发效率。因此,低于沸点温度的料液要经过预加热到沸点或沸点以上温度方可进入蒸发器,这样蒸发参数才会很快达到要求并稳定。升膜加热管的长径比为100~150,管径为25~50mm。升膜式蒸发器管长可高达8m,短管则为3~4m。升膜式蒸发器中液膜的形成完全依靠二次蒸汽及真空的推动,二次蒸汽在加热管内的速度不低于10m/s,一般为20~50m/s,减压下可高达100~160m/s,甚至更高。需要加热温差比较大,加热蒸汽压力不稳定或不足就会影响二次蒸汽对料液的向上拖动,也会影响液膜的形成。升膜式蒸发器进料开始不能快,要求在加热管中必须保持一定的料位高度,否则难以成膜。这个量需要在生产实际中去摸索。尤其在多效升膜式蒸发器中,如果次效靠二次蒸汽加热蒸发,进料量必须严格加以控制,否则便难以成膜,难以蒸发。由于料液在加热管中的布膜完全靠高速的二次蒸汽流及真空带动下形成,所以其膜不稳定,进入分离器时在二次蒸汽与料液分离过程中更容易产生二次蒸汽中雾沫的夹带,即分离不彻底而造成跑料。升膜式蒸发器的特点更适合高温加热蒸发,这样可获得较高的加热温差并达到预期的二次蒸汽的流速。当蒸发量大于料液量实际的蒸发水分时也不能成膜,甚至还引起结垢结焦。

升膜式蒸发器在生产过程中是连续进料连续出料,它不同于外循环式蒸发器,外循环式蒸发器间断出料,料液在蒸发器中是靠密度差形成循环并蒸发,加泵后料液在加热管中达到2~5m/s速度即为强制循环型蒸发器。而升膜式蒸发器的泵也不是强制循环的泵,仅是维持正常进料的泵。料液在外循环蒸发器中自循环时间较长,根据对出料密度(或浓度)的要求至少都在20min左右。自然外循环蒸发器加进一定料液泵即停止工作,而升膜式蒸发器的物料泵是连续工作的。升膜式蒸发器当蒸发参数稳定后料液在蒸发器中不进行循环,严格地说是一次进料一次出料即能达到设计蒸发要求。这种蒸发器要求加热温差较大,二次蒸汽速度较高,二次蒸汽中易产生雾沫夹带,不易操作及控制,所以升膜式蒸发器应用受到了限制。