摘   要：多效降膜式蒸发器是众多蒸发设备的一种，多效降膜蒸发器的工作原理及结构特点赋予了多效降膜式蒸发器传热效率高，温差损失小，物料停留时间短、不易变质，压降小，易于操作，能耗低，设备体积小等优势，常用于蒸发浓度和黏度较大的溶液，广泛适用于化工、医药、轻工、食品、石化、冶金、药品等行业。

关键词：多效降膜式；蒸发器；工作原理

Abstract：Falling film evaporator is one of the many evaporation equipment, working principle and structure characteristics of falling film evaporator, gives the falling film evaporator heat transfer efficiency is high, the loss of the temperature difference is small, the material stay time is short, not easy metamorphism, the pressure drop is small, easy operation, low energy consumption, the advantages of the equipment is small in size, they can be used for evaporation concentration and high viscosity solution, Widely used in chemical, pharmaceutical, light industry, food, petrochemical, metallurgy, pharmaceutical and other industries.

Key word：Multieffect falling film type; The evaporator ; The working principle of

前言

降膜式蒸发器是众多蒸发设备的一种，降膜蒸发器的工作原理及结构特点赋予了其传热效率高，温差损失小，物料停留时间短、不易变质，压降小，易于操作，能耗低，设备体积小等优势，常用于蒸发浓度和黏度较大的溶液，广泛适用于化工、医药、轻工、食品、石化、冶金、药品等行业。

降膜式蒸发器的概述

工作原理：物料由加热室顶部加入，经液体分布器分布后呈膜状向下流动。在管内被加热汽化，被汽化的蒸汽与液体一起由加热管下端引出，经气液分离后即得到浓缩液。

在降膜式蒸发器的操作过程中，由于物料的停留时间很短(约5～10s)，而传热系数很高，因此其较广泛地应用于热敏性物料，也可以用于蒸发粘度较大的物料，但不适宜处理易结晶的溶液^[1]。

多效降膜式蒸发器的结构

多效降膜式蒸发器由蒸发器、预热器、分离器、冷凝器、凝水罐等部件组成，其结构如图所示。

1-预热器；2-冷凝器；3-凝水罐；4-蒸发器；5-分离器；6-循环泵

2.1蒸发器

蒸发器是列管式的换热器，管程用作液体的流入与流出，壳程用作对蒸汽进行加热，液体的物料从蒸发器顶部进入，通过分布器的分布进人到加热管中，其液体沿着加热管向下流出，并在加热过程中被蒸发，浓缩的液体与气体在进行分离。

2.2预热器

卧式列管式换热器是预热器的特点，其管程通的是液体的物料，壳程则通的是二次蒸汽，所谓二次蒸汽，就是在蒸发过程中产生的蒸汽。预热器的作用主要体现在两个方面：一是对进入蒸发器的物体进行预热：二是将二次蒸汽冷却，便于回收并利用。

2.3分离器

分离器为单层结构的罐，上部的二次蒸汽接口与冷凝器相通，下部的接口与蒸发器连通。

作用：使加热后产生的二次蒸汽与浓缩液体汽液分离。

2.4冷凝器

冷凝器与预热器相同，都是卧式列管式换热器，管程通冷却水，壳程与预热器的壳程相连接。

2.5凝水罐

凝水罐与分离器相同，都是单层结构的罐，罐体结构也相对单一，罐体上装有能控制液位的液位开关，能对液位进行一对一的控制。其作用主要是通过连接泵(出口处的泵)，来实现对罐内冷凝液的自动排放。

多效降膜式蒸发器的工作原理和特点

3.1工作原理

以三效为例，多效降膜式蒸发器的流程如图2所示。工作原理：物料稀溶液经原料泵进入第三效循环泵的吸入口，用泵升压后，经预热器进入第三效蒸发器顶部的进料室，再进入加热管加热蒸发后进入分离室，汽、液在此分离，溶液从底部流入泵吸入口，用泵送预热器、进料室、加热管、分离室进行循环流动与蒸发。蒸发出来的蒸汽由分离室侧面进入分离器进一步把蒸汽夹带的液滴分离出来，由分离器底部流回分离室，而洁净的二次蒸汽排出后进入冷凝器被全部冷凝。循环泵的出口有一支路把溶液送到第二效的泵吸入口，按照与第三效相同的方式进行工作，第二效的二次蒸汽送入第三效作为加热蒸汽。同样，第二效泵出口有一支路把溶液送入第一效泵吸入口。第一效操作与另二效基本相同，第一效的二次蒸汽送入第二效作为加热蒸汽。第一效的加热蒸汽则由锅炉直接供给﹐冷凝水返回锅炉房。此外，泵出口有一支路排放浓缩液，调节排放量以保持排放液的浓度。

多效降膜式蒸发器的工作原理是：物料溶液从料泵进入到循环泵的吸口处，泵在此时进行升压，溶液在预热后进入蒸发器的进料室，接下来进入到加热管蒸发，蒸发后进入分离室，将蒸汽与液体物料分离开，溶液接下来会流入到泵的吸口处，进行循环利用法，蒸发出来的蒸汽与浓缩液进行分离，二次蒸汽则被冷凝器回收再利用^[2]。

在进行逆流操作时，其操作大致相同，浓缩液的出料口应放在第一效，因为第一效的温度较高，会使溶液的粘度下降，便于得到更高浓度的浓缩液。

3.2多效降膜式蒸发器的特点

结构相对紧凑，布局也较为合理，并且占地面积小，便于安装；生产效率之高是多效降膜式蒸发器的特点，其蒸发量巨大；多效降膜式蒸发器的节能效果十分显著，能耗为一般降膜式蒸发器的三分之一左右。QA/A小于等于0.44，QB/Q小于等于7.99，这里Q指的是清水的蒸发量，QA指的是蒸汽的消耗量，QB则是冷却水的消耗量^[3]。

多效降膜式蒸发器的相关要点

4.1加热蒸汽的利用

从节能的角度出发，多效降膜式蒸发器被新疆的大多数厂家广泛利用着。利用多效降膜式蒸发器的工作原理，利用二次蒸汽为其他需要加热的系统提供热能，这样做既可以锅炉内蒸汽的消耗量，又可以在一定程度上减少未进入冷凝器的二次蒸汽的蒸汽量，以此来提升正气的利用率，进而提高企业的效益。多效降膜式蒸发器所用的蒸汽一般不会超过180摄氏度，当蒸汽的温度超过180摄氏度时，压强就会变高，这样会在一定程度上给设备操作上带来损失，造成不必要的费用损失，所以多效降膜式蒸发器的主要目的就是节省加热蒸汽。

4.2蒸发器的效数

在多效蒸发中，前一效的蒸发所产生的蒸汽可以为后一效的蒸发提供所需要的加热蒸汽，因此，多效蒸发可以节省大量的蒸汽消耗。

(1) 效数的变化问题

多效蒸发会随着效数的增加，在总蒸发量相同的情况下，所需生成的蒸汽量在减少，操作费用也会降低。但效数过多时，设备的费用也随之增加，所产生的蒸汽量也逐步减少。

(2) 效数过多，蒸发操作难

从理论上讲，过多的蒸发效数，是很难对其进行操作的。相对而言，多效蒸发中的第一效蒸汽加热温度是受限制的，冷凝器的操作也受到一定的限制，多效蒸发理论也是会受到限制的。在一定的操作环境与操作条件下，效数在增多时，其温度之间存在的差异也就越来越大，是成正比的关系，因此有效温度差在逐步减小，形成了反比。当效数过多时，有效温度差减小，分配到各效之间的温度不足以保证液体正常的沸腾，使蒸发操作的难度进一步增加。

效数的多少要看蒸发物料的属性，或者说是特性，例如电解质溶液，由于其沸点升高速度快，采用二效或者三效就足够了，非电解质溶液等沸点升高较慢的物料，需要采取四效到六效之间。

4.3多效降膜式蒸发器的流程

多效降膜式蒸发器中的溶液流程是可以以并流、平流、逆流和错流等方式存在的，选择流程要根据物料的属性、操作方式以及相关费用来对它们进行选择。本文所探讨的属于逆流方式，溶液与蒸汽形成逆流。

结语

本文根据降膜式蒸发器的概述与在新疆地区的运用实例，对多效降膜式蒸发器的结构与工作原理进行了详细的探讨，并总结出了三个要点：一是无论降膜还是升膜的方法，都需要根据物料的属性来选择；二是降膜式蒸发器应合理选择多效，其原因是节能：三是对多效降膜式蒸发器流程的确认要根据蒸发溶液的特性而定。

参考文献

[1]邹龙生, 谢加才, 周伟国,等. 水平管降膜蒸发器综合传热系数研究[J]. 中国电机工程学报, 2011(S1):6.

[2]张有福, 刘建生. 多效管式降膜蒸发器工艺设计[J]. 中国高新技术企业, 2014(29):3.

[3]钟雄, 汤清军. 蒸发技术在煤化工浓盐污水零排放中的应用[J]. 中国井矿盐, 2013, 44(001):3-6.

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来源：流动化学

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