刮板式薄膜蒸发器（短程精馏设备，分子蒸馏装置）

发布时间：2021-11-24

一、概述
分离技术是化工生产三大技术之一，分离过程的优劣对产品质量、效率、消耗、效益影响极大。GXZ旋转薄膜蒸发器，是按物料的挥发度不同进行分离的设备。该设备的传热系数高、蒸发温度低、物料停留时间短，热效率高、蒸发强度大。在石化、精细化工、农药、食品、医药、生物化工等行业中广泛应用于蒸发、浓缩、脱溶、提纯、汽提、脱气、脱臭等过程。
    薄膜蒸发器是通过旋转刮膜器强制成膜，并高速流动，热传递效率高，停留时间短（约5~15秒），可在真空条件下进行降膜蒸发的一种新型蒸发器。它传热系数大、蒸发强度高、过流时间短、操作弹性大，尤其适宜热敏性物料、高粘度物料及易结晶含颗粒物料的蒸发浓缩、脱气脱溶、蒸馏提纯。它由一个或多个带夹套加热的圆筒体及筒内旋转的刮膜器组成。刮膜器将进料连续地在加热面刮成厚薄均匀的液膜并向下移动；在此过程中，低沸点的组份被蒸发，而残留物从蒸发器底部排出。
二、性能特点
·真空压降小：
物料汽化气体从加热面送到外置的冷凝器，存在的压差。在一般的蒸发器中，这种压力降（Δp）通常是比较高的，有时甚至高得难于接受。而刮板式薄膜蒸发器有较大的气体穿越空间，蒸发器内压力能看成与冷凝器中的压力几乎相等，因此，压力降很小,真空度可≤1Pa。
·操作温度低：
由于上述特性，这使得蒸发过程可以保持在较高真空度条件下进行。由于真空度的提高，与之相应的物料沸点迅速降低，因此，操作可以在较低温度下进行，降低了产品的热分解。
·受热时间短：
由于刮板式薄膜蒸发器的独特结构，刮膜器具有泵送作用，使得物料在蒸发器内的停留时间很短；另，在加热的蒸发器上由于薄膜的高速湍流使得产品不会滞留在蒸发器表面。因此，适用于热敏性物料的蒸发。
·蒸发强度高：
物料沸点的降低，增大了同热介质的温度差；刮膜器的功能，减小了呈现湍流状态的液膜厚度，降低了热阻。同时，在这过程中抑制物料在加热面结壁、结垢，并伴有良好的热交换，因此，提高了刮板式薄膜蒸发器的总传热系数。
·操作弹性大：
正是由于刮板式薄膜蒸发器的性能，使其适宜于处理热敏性和要求平稳蒸发的、高粘度的及随浓度提高粘度急剧增加的物料，其蒸发过程也能平稳蒸发。
它还能成功地应用于含固颗粒、结晶、聚合、结垢等情况物料的蒸发和蒸馏。
三、应用领域
在热交换工程中，刮板式薄膜蒸发器得到广乏的应用。尤其对热敏性物料（时间短暂）的热交换，刮膜器有利于热交换的进行，并通过不同的刮膜器设计，能进行复杂产品的蒸馏。
刮膜蒸发器已在下述领域用于蒸发浓缩、脱溶、汽提、反应、脱气、除臭（气）味等为目的，取得了良好效果：
中、西药：，糖液，雷公滕、黄芪等甲基咪唑、单腈胺等中间体；
轻工食品：果汁，肉汁，色素，香精，香料，酶制剂、乳酸、木糖、淀粉糖，山梨酸钾；
油脂日化：卵磷酯，VE，鱼肝油，油酸，甘油，脂肪酸，废润滑油，烷基多糖苷，醇醚硫酸盐等；
合成树脂：聚酰胺树脂，环氧树脂，多聚甲醛，PPS（癸二酸聚丙烯酯），PBT，甲酸丙烯酯；
合成纤维：PTA，DMT，炭素纤维，聚四氢呋喃，聚醚多元醇等；
石油化学：TDI，MDI，基氢醌，三羟甲基丙烷，氢氧化钠等；
农药生物：乙草胺、丙草胺、毒死蜱、呋喃酚、广灭灵、等除草剂，杀虫剂、除莠剂，除螨剂；
废　　水：无机盐废水等；
四、工作原理
  分子蒸馏是利用液相中轻重组份分子逸出液相主体时分子自由程的差来实现分离。要实现分子蒸馏的基本条件是：轻组份分子逸出的分子自由程等于加热面与冷凝面的距离，能正确地达到内置冷凝器实现捕集，而重组份分子逸出的分子自由程要小于加热面与冷凝面的距离，使其不会达到内置冷凝器，也就是内置冷凝器只捕集轻组份的分子，而实现轻重组份的分离。
短程蒸馏器就是根据分子蒸馏的原理而设计的，是模拟分子蒸馏的模型，由于其加热面和冷却面的距离很近，阻力很小，故称短程蒸馏器。由于内置冷凝器的作用，能把汽化的汽相瞬间液化，收缩体积，因此能维持设备内部的高真空。短程蒸馏器的操作真空可达1Pa,是其它蒸发、蒸馏设备难以达到的,因此，短程蒸馏器适用于在常压下高沸点，用普通分离方法难以分离的物料，作为一种新型的液--液分离设备已有很多行业得到了成功经验。根据物料特性的不同，也有各种刮板形式的选择，原理与刮板蒸发器相似。
短程蒸馏器的处理能力：
由于短程蒸馏器一般是用来处理高沸点的物料，通常粘度都较高，又通常是用导热油加热，因此分离能力也较小，根据物料的不同，分离能力为30-70kg/ m2.hr。
    物料从加热区的上方径向进入蒸发器；经布料器分布到蒸发器加热壁面，然后，旋转的刮膜器将物料连续均匀地加热面上刮成厚薄均匀的液膜，并以螺旋状向下推进。在此过程中，旋转的刮膜器保证连续和均匀的液膜产生高速湍流，并阻止液膜在加热面结焦、结垢，从而提高传总系数。轻组份被蒸发形成蒸汽流上升，经汽液分离器到达和蒸发器直接相连的外置冷凝器；重组份从蒸发器底部的锥体排出。
一个独特的布料器不仅仅具有将物料均匀地泼向蒸发器内壁，防止物料溅到蒸发器内部喷入蒸汽流，还具有防止刚进入的物料在此处闪蒸，有利于泡沫的消除，物料只能沿着加热面蒸发。
在刮膜蒸发器的上部配有一个依据物料特性设计的离心式分离器，将上升蒸汽流中的液滴分离出来并返回布料器。
五、使用介绍

分子蒸馏是利用液相中轻重组份分子逸出液相主体时分子自由程的差来实现分离。要实现分子蒸馏的基本条件是：轻组份分子逸出的分子自由程等于加热面与冷凝面的距离，能正确地达到内置冷凝器实现捕集，而重组份分子逸出的分子自由程要小于加热面与冷凝面的距离，使其不会达到内置冷凝器，也就是内置冷凝器只捕集轻组份的分子，而实现轻重组份的分离。
仪器部件作用介绍：
1.电机、减速机
   它是转子旋转的驱动装置。转子的转动速度将起决于刮板的形式.物料的粘度和蒸发筒身内径；选择刮板合适的线速度是保证蒸发器稳定可靠运行及满意蒸发效果的重要参数之一。
  2.分离筒
物料由设在分离筒身下端的入口切向进入蒸发器，并经安装在分离筒身内的布料器被连续均匀地分布于蒸发筒身内壁，从蒸发筒身蒸发出的二次蒸汽上升至分离筒，经安装在内的气液分离器，将二次蒸汽可能挟带的液滴或泡沫分离，二次蒸汽从上端的出口引出蒸发器。
     依据于蒸发器内阻力计算的分离筒身的合理设计，是避免物料“短路”的关键因素之一。(所谓“短路”，系指物料刚进蒸发器，尚未完成蒸发过程，即从二次蒸汽出口离开蒸发器。）
3.布料器
    布料器安装在转子上。合理的设计，使从切线方向进入蒸发器的物料，通过旋转的布料器，被连续均匀地呈膜上泼布在蒸发面上。
4.气液分离器
   旋片式气液分离器安装在分离筒上方，它将上升的二次蒸汽可能挟带的液滴或泡沫捕集，并使之回落到蒸发面上。
5.蒸发筒身
   又称加热筒身。它是被旋转刮板强制成膜的物料与夹套内加热介质进行热交换的蒸发面。蒸发筒身的内径及长度由蒸发面积及适宜的长径比确定。
   加热筒身内壁经专用机床加工和抛光，且与两端法兰连接面一次加工而就，保证设备整体圆心度。经过抛光的筒身内壁光滑洁亮，不易粘料和结垢，有效保证了设备的高传热系数。
6.转子
   安装在蒸发器筒体内的转子由转轴与转架组成。转子由电机、减速机驱动，并带动刮板作圆周运动。转架采用不锈钢精密铸件加工而成，使其强度、几何尺寸、稳定性等都得到有效保证。
7.刮板
   由于刮板的运动，将物料不断地在蒸发面上刮成薄膜，以达到薄膜蒸发的效果。

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