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Z係列高效旋轉薄膜蒸發器
一、概述
   由本廠生產製造的Z係列旋轉刮板薄膜蒸發器,是一種通過旋轉刮板強製成膜,可在真空條件下進行降膜蒸發的新型高效蒸發器。它傳熱係數大、蒸發強度高、過流時間短、操作彈性大,尤其適宜熱敏性物料、高粘度物料及易結晶含顆粒物料的蒸發濃縮、脫氣脫溶、蒸餾提純。因此,在化工、石化、醫藥、農藥、日化、食品、精細化工等行業獲得廣泛應用。
   我廠生產製造該類設備已十年有餘,積累了豐富的製造和使用經驗。多年來,根據市場需求,密切結合用戶的生產實際,以滿足用戶的工藝要求為前提,選擇合理適宜的設備結構,保證上乘可靠的製造質量,在工裝設備、檢測手段及產品設計等方麵不斷改進並日趨完善,取得了引人注目的成績,技術水平和產品質量在國內處水平。
二、結構特點
   Z係列薄膜蒸發器的主要結構如圖1所示,各結構件分述如下:
   1.電機、減速機
   它是轉子旋轉的驅動裝置。轉子的轉動速度將起決於刮板的形式.物料的粘度和蒸發筒身內徑;選擇刮板合適的線速度是保證蒸發器穩定可靠運行及滿意蒸發效果的重要參數之一。
   2.分離筒
   物料由設在分離筒身下端的入口切向進入蒸發器,並經安裝在分離筒身內的布料器被連續均勻地分布於蒸發筒身內壁,從蒸發筒身蒸發出的二次蒸汽上升至分離筒,經安裝在內的氣液分離器,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器。
   依據於蒸發器內阻力計算的分離筒身的合理設計,是避免物料“短路”的關鍵因素之一。(所謂“短路”,係指物料剛進蒸發器,尚未完成蒸發過程,即從二次蒸汽出口離開蒸發器。)
   3.布料器
   布料器安裝在轉子上。合理的設計,使從切線方向進入蒸發器的物料,通過旋轉的布料器,被連續均勻地呈膜上潑布在蒸發麵上。
   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,並使之回落到蒸發麵上。
   5.蒸發筒身
   又稱加熱筒身。它是被旋轉刮板強製成膜的物料與夾套內加熱介質進行熱交換的蒸發麵。蒸發筒身的內徑及長度由蒸發麵積及適宜的長徑比確定。
   加熱筒身內壁經專用機床加工和拋光,且與兩端法蘭連接麵一次加工而,保證設備整體圓心度。經過拋光(必要時鏡麵拋光)的筒身內壁光滑潔亮,不易粘料和結垢,有效保證了設備的高傳熱係數。
   5.1若加熱介質為蒸汽,加熱筒身一般采用夾套形式。
   5.2若加熱介質為導熱油或高壓蒸汽時,加熱筒身一般采用半管形式。
   6.轉子
   安裝在蒸發器筒體內的轉子由轉軸與轉架組成。轉子由電機、減速機驅動,並帶動刮板作圓周運動。轉架采用不鏽鋼塑料加工而成,使其強度、幾何尺寸、穩定性等都得到有效保證
7.刮板
   由於刮板的運動,將物料不斷地在蒸發麵上刮成薄膜,以達到薄膜蒸發的效果。
   根據物料的粘度等特性,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。刮板被安裝在轉子的四條刮板導槽內,由於受轉子旋轉的離心力作用而沿徑向甩向蒸發筒體內壁麵,同時隨轉子一起作圓周運動。刮板的這種刮動,使物料在蒸發壁麵上呈膜狀湍流狀態,極大提高了傳熱係數,同時這種連續不斷的刮動,有效地抑製物料的過熱、幹壁和結垢等現象。
   通常,刮板采用填充聚四氟乙烯材質,它適宜低於150℃的工作溫度;當蒸發溫度高於150℃時,需采用碳纖維材質。刮板的端麵加工有呈一定角度的導液槽。
(2) 固定刮板(見圖3)
   固定刮板都采用金屬材料,它被剛性連接在轉子上,刮板的長度同蒸發筒身,旋轉刮板與蒸發筒身內壁的間隙僅為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濃縮、脫溶或提純。
   (3) 鉸鏈刮板(見圖4)
   這種刮板適宜於易在加熱麵上結垢的物料,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架上。當轉子轉動時,由於離心力的作用,刮板被緊壓在蒸發筒體內壁,(與壁麵)呈一定角度在壁麵滑動,將物料刮成薄膜,且防止壁麵結垢。
(3)螺旋刮板(見圖5)
該刮板適用於流動性差,易結垢、特高粘度物料的濃度。當轉子旋轉時靠螺旋刮板的推力,使濃縮物料順利向下流動。
8.底封頭
   單獨設計的W型底封頭,並配置耐高溫自潤滑軸承,既便於物料的出料,同時,便於底軸承的維護和維修。
   三、性能特點
   薄膜蒸發器具備的下述獨特的優點,是常規膜式蒸發器所不能比擬的:
   1.極小的壓力損失 在旋轉刮板薄膜蒸發器中,物料“流”與二次蒸汽“流”是兩個獨立的“通道”:物料是沿蒸發筒體內壁(強製成膜)降膜而下;而由蒸發麵蒸發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器,因此壓力損失(或稱阻力降)是極小的。為此
   2.可實現真正真空條件下的操
   正由於二次蒸汽由蒸發麵到冷凝器的阻力極小,因此可使整個蒸發筒體內壁的蒸發麵維持較高的真空度(可達-750mmHg以上),幾乎等於真空係統出口的真空度。由於真空度的提高,有效降低了被處理物料的沸點。
   3.高傳熱係數,高蒸發強度
   物料沸點的降低,增大了與熱介質的溫度差;呈湍流狀態的液膜,降低了熱阻;同樣,抑製物料在壁麵結焦、結垢,也提高了蒸發筒壁的分傳熱係數;高效旋轉薄膜蒸發器的總傳熱係數可高達8000KJ/h·㎡·℃,因此其蒸發強度很高。
4.低溫蒸發
   由於蒸發筒體內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。
   5.過流時間短
   物料在蒸發器內的過流時間很短,小於10秒左右;對於常用的活動刮板而言,其刮動物料的端麵有導流的溝槽(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段。縮短過流時間,有效防止產品在蒸發過程中的分解、聚合或變質。
   6.可利用低品位蒸汽
   蒸汽是常用的熱介質,由於降低了物料的沸點,在保證相同Δt的條件下,可降低加熱介質的溫度,利用低品位的蒸汽,有利於能量的綜合利用。特別適宜作為多效蒸發的末效蒸發器。

7.適應性強、操作方便
   獨特的結構設計,使該產品可處理一些常規蒸發器不易處理的高粘度、含顆粒、熱敏性及易結晶的物料。
   旋轉薄膜蒸發器操作彈性大,運行工況穩定,且維護工作量小,維修方便。
四、產品規格

注:1. 蒸可發麵積按上述標準規格從0.1m2-40m2可供選擇,並且根據用戶特殊要求進行設計製作。
2.可依據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)及夾套材質可根據用戶及實際需要,采用碳鋼、sus304、316L、356Ti、310S或鈦材、鎳材、搪瓷等。
五、應用行業及操作單元示例
高效旋轉薄膜蒸發器現已廣泛應用於中西藥、農藥、輕工、日化、生物化工、精細化工、石油化工等領域,並收到良好效果。見下表,供參考。

上表主要應用待業及典型物料表:
薄膜蒸發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、與列管式蒸發器組成多效蒸發器,見圖(11)
5.與短程蒸餾器組成多級蒸餾,見圖(12)

六、薄膜蒸發器選型須知
薄膜蒸發器的選型應綜合考慮各方麵的因素,且這些因素又是相互關聯的,一般需考慮:
1. 蒸發麵積的確定:
▲ 蒸發量的計算,根據處理量及進.出料濃度,計算出單位時間的蒸發量(Kg/h);
▲ 根據物料的粘度、濃度、蒸發溫度等估測蒸發器的蒸發強度;
▲ 考慮一定的富餘量,計算出要求的蒸發麵積。
2. 真空度的確定
▲ 真空度的獲得是以消耗能量為代價的,隻要滿足蒸發要求,不必要求過高的真空度;
▲ 依據物料的熱敏性,估算出在此蒸發溫度下的真空度;
▲ 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. 刮板形式及材質的確定
▲ 根據物料的粘度、結晶傾向、泡沫等物化性能,選擇合適的刮板形式,同時考慮蒸發溫度,確定合適的材質;
4. 熱媒質的確定
▲ 根據所需的蒸發溫度及消耗的熱量,確定采用蒸汽或熱水或導熱油等某一種合適的熱媒質。
5. 蒸發器材質的選擇確定
6. 電機防爆性能的選擇並確定
本廠積多年實際應用的經驗,將無保留地協助客戶作出合適的產品選型。

注:”有小樣機,歡迎客戶前來試料

 
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