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多效蒸發器的技術及其應用

時間: 2018-08-09 15:39:23來源: 無錫錚譽不銹鋼有限公司

多效蒸發器（multiple effect evaporation，簡稱MEE），系統是由多個單效蒸發組成的系統，即將前一個蒸發器蒸發出來的二次蒸汽引入下一個蒸發器作為加熱蒸汽并在下一個蒸發器中凝為蒸餾水，如此依次進行。所以，采用多效蒸發可以充分利用熱能，即通過蒸發過程中二次蒸汽的再次利用，減少生蒸氣的消耗，從而提高蒸發裝置的經濟性。

1.多效蒸發的原理

多效蒸發中的每一個蒸發器稱為一效。凡通入加熱蒸汽的蒸發器稱為******效，用******效的二次蒸氣作為加熱劑的蒸發器稱為第二效，依此類推。采用多效蒸發器的目的是為了節省加熱蒸氣的消耗量。理論上，1kg加熱蒸氣大約可蒸發1kg水。

但由于有熱損失，而且分離室中水的汽化潛熱要比加熱室中的冷凝潛熱為大，因此，實際上蒸發1kg水所需要的加熱蒸氣超過1kg。根據經驗，蒸氣的經濟性(U=W/D)，單效為0.91，雙效為1.76，三效為2.5，四效為3.33，五效為3.71等。可見隨著效數的增加，W/D的增長率逐漸下降。例如，由單效改為雙效時，加熱蒸汽大約可節省50%；而四效改為五效時，加熱蒸汽只節省10%。但是，隨著效數的增加，傳熱的溫度差損失增大，使得蒸發器的生產強度大大下降，設備費用成倍增加。當效數增加到一定程度后，由于增加效數而節省的蒸氣費用與所增添的設備費相比較，可能會得不償失。

工業上必須對操作費和設備費作出權衡，以決定朂合理的效數。朂常用的為2～3效，朂多為6效。

2 多效蒸發的分類

蒸發器按蒸發結構可以分為循環型蒸發器和單程型蒸發器，其中循環型蒸發器有垂直短管式、外加熱式、強制循環蒸發器這三類蒸發器，單程型蒸發器有升膜式蒸發器、降膜式蒸發器、旋轉刮片式蒸發器這三類蒸發器。多效蒸發按流程主要分為四種：并流法、逆流法、平流法和混流法。

3 多效蒸發的工業應用

多效蒸發在各種海水淡化、廢水處理和溶液濃縮、食品工業等方面起著重要的作用，己成為一種較為成熟的水處理方法。

3.1多效蒸發在海水淡化方面的應用

多效蒸餾海水淡化技術是化工過程歷史悠久的多效蒸發單元操作，同時也是朂早的海水淡化方法之一。配置有噴射熱泵的水平管低溫多效蒸餾淡化裝置，只要消耗少量高品質的蒸汽就可以抽取二次蒸汽。據計算，1公斤蒸汽可以抽取5公斤的二次蒸汽，即1公斤蒸汽可以制取6公斤蒸餾水。配置有機械熱泵的同類蒸餾裝置，采用低壓縮比蒸汽，鼓風機將70.5℃的二次蒸汽壓縮升溫至71.7℃，制取1m3蒸餾水，機械耗電量為4.6kW/h，加上熱損失補償能耗及水泵能耗，產生1噸蒸餾水的總能耗為12kW/h。日產量為35~150m3淡水的機械泵式雙效蒸餾海水淡化器作為定型產品，可廣泛用于船舶和海上鉆井平臺。

3.2多效蒸發在廢水處理和溶液濃縮方面的應用

多效蒸發被運用在工業廢水的處理上，比如辛醇生產中含堿廢水的處理，用含銅廢液生產硫酸銅工藝中含氨廢水的處理，碳酸鉀生產廢液回收治理等等，都取得了不錯的經濟和社會效益。同時，多效蒸發用于化學纖維工藝的紡絲過程，多效蒸發以其節能、低耗以及優良的性價比被化纖廠家廣泛應用。

3.3多效蒸發在食品工業的應用

多效蒸發在牛奶、果汁的蒸發濃縮應用廣泛。例如牛奶濃縮制取奶粉，在上世紀七八十年代大都是以雙效降膜式蒸發器為主的濃縮裝置來生產奶粉，到了90年代末期，才開始使用三效降膜式蒸發器來生產奶粉。近年來，多效降膜式蒸發器特別是三效降膜式蒸發器在該領域中的應用越來越多。

4 多效蒸發的優勢

4.1節能

醫藥、化工和食品工業生產中，如何降低濃縮工序中蒸汽、水和電的耗量成為眾所關注的問題。多效蒸發的后面一效的壓力均低于前面一效，從而后面一效的蒸發溫度均低于前面一效，同時將二次蒸氣引到下一效蒸發器作為加熱蒸氣，使蒸發產生的蒸汽的汽化潛熱循環利用，所以二次蒸發的再次利用，既減少生蒸氣的消耗，又節省了冷卻水的用量，從而提高系統效率。比如，外熱循環式三效濃縮器成功地把總能耗下降了70%以上。一套911型三效濃縮器年節約蒸汽4500噸，節水16萬噸，節電5萬度，同時解決了濃縮時泡沫多，易跑料液的問題。

4.2可用于分離熱敏性物質

由于多效蒸發在真空壓力下進行，蒸發的沸點可以控制在允許溫度范圍以內，所以多效蒸發可以分離熱敏性物質，如牛奶、果汁的蒸發濃縮。牛奶是熱敏性物料，其加熱溫度不易過高而且受熱時間不易過長，牛奶、蘋果汁的蒸發要在100℃以內進行，糖的清汁濃縮可達120℃，而蕃茄漿要求在70℃以內，溫度高了以后，顏色變深且影響質量，而在蒸發過程中，多效蒸發可以在允許的溫度內，對其進行濃縮，以確保蒸發濃縮后物料的風味和質量。