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無錫市凱美化工成套設(shè)備制造廠
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高效旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器
一、概述
   由本廠生產(chǎn)制造的Z系列旋轉(zhuǎn)刮板薄膜蒸發(fā)器,是一種通過旋轉(zhuǎn)刮板強制成膜,可在真空條件下進(jìn)行降膜蒸發(fā)的新型高效蒸發(fā)器。它傳熱系數(shù)大、蒸發(fā)強度高、過流時間短、操作彈性大,尤其適宜熱敏性物料、高粘度物料及易結(jié)晶含顆粒物料的蒸發(fā)濃縮、脫氣脫溶、蒸餾提純。因此,在化工、石化、醫(yī)藥、農(nóng)藥、日化、食品、精細(xì)化工等行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用。
   我廠生產(chǎn)制造該類設(shè)備已十年有余,積累了豐富的制造和使用經(jīng)驗。多年來,根據(jù)市場需求,密切結(jié)合用戶的生產(chǎn)實際,以滿足用戶的工藝要求為前提,選擇合理適宜的設(shè)備結(jié)構(gòu),保證上乘可靠的制造質(zhì)量,在工裝設(shè)備、檢測手段及產(chǎn)品設(shè)計等方面不斷改進(jìn)并日趨完善,取得了引人注目的成績,技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量在國內(nèi)處水平。
二、結(jié)構(gòu)特點 
   Z系列薄膜蒸發(fā)器的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示,各結(jié)構(gòu)件分述如下:
   1.電機、減速機
   它是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動速度將起決于刮板的形式.物料的粘度和蒸發(fā)筒身內(nèi)徑;選擇刮板合適的線速度是保證蒸發(fā)器穩(wěn)定可靠運行及滿意蒸發(fā)效果的重要參數(shù)之一。
   2.分離筒
   物料由設(shè)在分離筒身下端的入口切向進(jìn)入蒸發(fā)器,并經(jīng)安裝在分離筒身內(nèi)的布料器被連續(xù)均勻地分布于蒸發(fā)筒身內(nèi)壁,從蒸發(fā)筒身蒸發(fā)出的二次蒸汽上升至分離筒,經(jīng)安裝在內(nèi)的氣液分離器,將二次蒸汽可能挾帶的液滴或泡沫分離,二次蒸汽從上端的出口引出蒸發(fā)器。 
   依據(jù)于蒸發(fā)器內(nèi)阻力計算的分離筒身的合理設(shè)計,是避免物料“短路”的關(guān)鍵因素之一。(所謂“短路”,系指物料剛進(jìn)蒸發(fā)器,尚未完成蒸發(fā)過程,即從二次蒸汽出口離開蒸發(fā)器。)
   3.布料器
   布料器安裝在轉(zhuǎn)子上。合理的設(shè)計,使從切線方向進(jìn)入蒸發(fā)器的物料,通過旋轉(zhuǎn)的布料器,被連續(xù)均勻地呈膜上潑布在蒸發(fā)面上。 
   4.氣液分離器
   旋片式氣液分離器安裝在分離筒上方,它將上升的二次蒸汽可能挾帶的液滴或泡沫捕集,并使之回落到蒸發(fā)面上。 
   5.蒸發(fā)筒身
   又稱加熱筒身。它是被旋轉(zhuǎn)刮板強制成膜的物料與夾套內(nèi)加熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換的蒸發(fā)面。蒸發(fā)筒身的內(nèi)徑及長度由蒸發(fā)面積及適宜的長徑比確定。 
   加熱筒身內(nèi)壁經(jīng)專用機床加工和拋光,且與兩端法蘭連接面一次加工而就,保證設(shè)備整體圓心度。經(jīng)過拋光(必要時鏡面拋光)的筒身內(nèi)壁光滑潔亮,不易粘料和結(jié)垢,有效保證了設(shè)備的高傳熱系數(shù)。
   5.1若加熱介質(zhì)為蒸汽,加熱筒身一般采用夾套形式。
   5.2若加熱介質(zhì)為導(dǎo)熱油或高壓蒸汽時,加熱筒身一般采用半管形式。
   6.轉(zhuǎn)子
   安裝在蒸發(fā)器筒體內(nèi)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)架組成。轉(zhuǎn)子由電機、減速機驅(qū)動,并帶動刮板作圓周運動。轉(zhuǎn)架采用不銹鋼塑料加工而成,使其強度、幾何尺寸、穩(wěn)定性等都得到有效保證 
7.刮板
   由于刮板的運動,將物料不斷地在蒸發(fā)面上刮成薄膜,以達(dá)到薄膜蒸發(fā)的效果。 
   根據(jù)物料的粘度等特性,有下述四種刮板形式可供選擇: 
   (1) 滑動刮板(見圖2)
   滑動刮板是一種基本、常見的刮板形式。刮板被安裝在轉(zhuǎn)子的四條刮板導(dǎo)槽內(nèi),由于受轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的離心力作用而沿徑向甩向蒸發(fā)筒體內(nèi)壁面,同時隨轉(zhuǎn)子一起作圓周運動。刮板的這種刮動,使物料在蒸發(fā)壁面上呈膜狀湍流狀態(tài),極大提高了傳熱系數(shù),同時這種連續(xù)不斷的刮動,有效地抑制物料的過熱、干壁和結(jié)垢等現(xiàn)象。 
   通常,刮板采用填充聚四氟乙烯材質(zhì),它適宜低于150℃的工作溫度;當(dāng)蒸發(fā)溫度高于150℃時,需采用碳纖維材質(zhì)。刮板的端面加工有呈一定角度的導(dǎo)液槽。 
(2) 固定刮板(見圖3)
   固定刮板都采用金屬材料,它被剛性連接在轉(zhuǎn)子上,刮板的長度同蒸發(fā)筒身,旋轉(zhuǎn)刮板與蒸發(fā)筒身內(nèi)壁的間隙僅為1-2mm,要求較高的加工與安裝精度,它適宜特高粘度及易起泡沫物料的蒸發(fā)濃縮、脫溶或提純。
   (3) 鉸鏈刮板(見圖4)
   這種刮板適宜于易在加熱面上結(jié)垢的物料,刮板通常采用非金屬件,采用活動鉸鏈方式將刮板安裝在轉(zhuǎn)架上。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時,由于離心力的作用,刮板被緊壓在蒸發(fā)筒體內(nèi)壁,(與壁面)呈一定角度在壁面滑動,將物料刮成薄膜,且防止壁面結(jié)垢。
(3)螺旋刮板(見圖5)
該刮板適用于流動性差,易結(jié)垢、特高粘度物料的濃度。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時靠螺旋刮板的推力,使?jié)饪s物料順利向下流動。
8.底封頭
   單獨設(shè)計的W型底封頭,并配置耐高溫自潤滑軸承,既便于物料的出料,同時,便于底軸承的維護(hù)和維修。
   三、性能特點
   薄膜蒸發(fā)器具備的下述獨特的優(yōu)點,是常規(guī)膜式蒸發(fā)器所不能比擬的:
   1.極小的壓力損失 在旋轉(zhuǎn)刮板薄膜蒸發(fā)器中,物料“流”與二次蒸汽“流”是兩個獨立的“通道”:物料是沿蒸發(fā)筒體內(nèi)壁(強制成膜)降膜而下;而由蒸發(fā)面蒸發(fā)出的二次蒸汽則從筒體中央的空間幾乎無阻礙地離開蒸發(fā)器,因此壓力損失(或稱阻力降)是極小的。為此
   2.可實現(xiàn)真正真空條件下的操
   正由于二次蒸汽由蒸發(fā)面到冷凝器的阻力極小,因此可使整個蒸發(fā)筒體內(nèi)壁的蒸發(fā)面維持較高的真空度(可達(dá)-750mmHg以上),幾乎等于真空系統(tǒng)出口的真空度。由于真空度的提高,有效降低了被處理物料的沸點。
   3.高傳熱系數(shù),高蒸發(fā)強度
   物料沸點的降低,增大了與熱介質(zhì)的溫度差;呈湍流狀態(tài)的液膜,降低了熱阻;同樣,抑制物料在壁面結(jié)焦、結(jié)垢,也提高了蒸發(fā)筒壁的分傳熱系數(shù);高效旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)可高達(dá)8000KJ/h·㎡·℃,因此其蒸發(fā)強度很高。 
4.低溫蒸發(fā)
   由于蒸發(fā)筒體內(nèi)能維持較高的真空度,被處理物料的沸點大大降低,因此特別適合熱敏性物料的低溫蒸發(fā)。
   5.過流時間短
   物料在蒸發(fā)器內(nèi)的過流時間很短,小于10秒左右;對于常用的活動刮板而言,其刮動物料的端面有導(dǎo)流的溝槽(見圖6),其斜角通常為45°,改變斜角的角度,可改變物料的過流時間,物料在刮板的刮動下,呈螺旋下降離開蒸發(fā)段。縮短過流時間,有效防止產(chǎn)品在蒸發(fā)過程中的分解、聚合或變質(zhì)。
   6.可利用低品位蒸汽
   蒸汽是常用的熱介質(zhì),由于降低了物料的沸點,在保證相同Δt的條件下,就可降低加熱介質(zhì)的溫度,利用低品位的蒸汽,有利于能量的綜合利用。特別適宜作為多效蒸發(fā)的末效蒸發(fā)器。 

7.適應(yīng)性強、操作方便
   獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計,使該產(chǎn)品可處理一些常規(guī)蒸發(fā)器不易處理的高粘度、含顆粒、熱敏性及易結(jié)晶的物料。
   旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器操作彈性大,運行工況穩(wěn)定,且維護(hù)工作量小,維修方便。 
四、產(chǎn)品規(guī)格 

注:1. 蒸可發(fā)面積按上述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格從0.1m2-40m2可供選擇,并且根據(jù)用戶特殊要求進(jìn)行設(shè)計制作。
2.可依據(jù)不同的工藝要求選取合適的刮板形式。
3.主筒體(與物料接觸部分)及夾套材質(zhì)可根據(jù)用戶及實際需要,采用碳鋼、sus304、316L、356Ti、310S或鈦材、鎳材、搪瓷等。
五、應(yīng)用行業(yè)及操作單元示例
高效旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于中西藥、農(nóng)藥、輕工、日化、生物化工、精細(xì)化工、石油化工等領(lǐng)域,并收到良好效果。見下表,供參考。

上表主要應(yīng)用待業(yè)及典型物料表:
薄膜蒸發(fā)器可用作物料的濃縮、脫氣、脫溶(溶劑回收)、提純等化工單元操作、下列流程可供參考:
1、物料濃縮(蒸發(fā)水分)見圖(8)
2、脫溶或提純見圖(9)
3、作為精餾塔的再沸器,見圖(10A、B)
4、與列管式蒸發(fā)器組成多效蒸發(fā)器,見圖(11)
5.與短程蒸餾器組成多級蒸餾,見圖(12) 

六、薄膜蒸發(fā)器選型須知
薄膜蒸發(fā)器的選型應(yīng)綜合考慮各方面的因素,且這些因素又是相互關(guān)聯(lián)的,一般需考慮:
1. 蒸發(fā)面積的確定:
▲ 蒸發(fā)量的計算,根據(jù)處理量及進(jìn).出料濃度,計算出單位時間的蒸發(fā)量(Kg/h);
▲ 根據(jù)物料的粘度、濃度、蒸發(fā)溫度等估測蒸發(fā)器的蒸發(fā)強度;
▲ 考慮一定的富余量,計算出要求的蒸發(fā)面積。
2. 真空度的確定
▲ 真空度的獲得是以消耗能量為代價的,只要滿足蒸發(fā)要求,不必要求過高的真空度;
▲ 依據(jù)物料的熱敏性,估算出在此蒸發(fā)溫度下的真空度;
▲ 考慮一定的泄漏可能,及二次蒸汽的沿程阻力,確定所需的真空度;

3. 刮板形式及材質(zhì)的確定
▲ 根據(jù)物料的粘度、結(jié)晶傾向、泡沫等物化性能,選擇合適的刮板形式,同時考慮蒸發(fā)溫度,確定合適的材質(zhì);
4. 熱媒質(zhì)的確定
▲ 根據(jù)所需的蒸發(fā)溫度及消耗的熱量,確定采用蒸汽或熱水或?qū)嵊偷饶骋环N合適的熱媒質(zhì)。
5. 蒸發(fā)器材質(zhì)的選擇確定
6. 電機防爆性能的選擇并確定
本廠積多年實際應(yīng)用的經(jīng)驗,將無保留地協(xié)助客戶作出合適的產(chǎn)品選型。

注:”有小樣機,歡迎客戶前來試料


 
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