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蒸發精餾:GXZ系列高效旋轉薄膜蒸發器
  一、概述
由無錫市錦豐化工設備有限公司生產制造的GXZ系列旋轉刮板薄膜蒸發器,是一種通過旋轉刮板強制成膜,可在真空條件下進行降膜蒸發的新型高效蒸發器。它傳熱系數大、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。
我公司生產制造該類設備已十年有余,積累了豐富的制造和使用經驗。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,保證上乘可靠的制造質量,在工裝設備、檢測手段及產品設計等方面不斷改進并日趨完善,取得了引人注目的成績,技術水平和產品質量在國內處領先水平。
  
二、結構特點
GXZ系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于刮板的形式.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,并經安裝在分離筒身內的布料器被連續均勻地分布于蒸發筒身內壁,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。
依據于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”,系指物料剛進蒸發器,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,并使之回落到蒸發面上。
5.蒸發筒身
又稱加熱筒身。它是被旋轉刮板強制成膜的物料與夾套內加熱介質進行熱交換的蒸發面。蒸發筒身的內徑及長度由蒸發面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,且與兩端法蘭連接面一次加工而就,保證設備整體圓心度。經過拋光(必要時鏡面拋光)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系數。
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,并帶動刮板作圓周運動。轉架采用不銹鋼精密鑄件加工而成,使其強度、幾何尺寸、穩定性等都得到有效保證。

  
7.刮板
   由于刮板的運動,將物料不斷地在蒸發面上刮成薄膜,以達到薄膜蒸發的效果。
   根據物料的粘度等特性,有下述三種刮板形式可供選擇:
   (1) 滑動刮板(見圖2)
   滑動刮板是一種最基本、最常見的刮板形式。刮板被安裝在轉子的四條刮板導槽內,由于受轉子旋轉的離心力作用而沿徑向甩向蒸發筒體內壁面,同時隨轉子一起作圓周運動。刮板的這種刮動,使物料在蒸發壁面上呈膜狀湍流狀態,極大提高了傳熱系數,同時這種連續不斷的刮動,有效地抑制物料的過熱、干壁和結垢等現象。
   通常,刮板采用填充聚四氟乙烯材質,它適宜低于150℃的工作溫度;當蒸發溫度高于150℃時,需采用碳纖維材質。刮板的端面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)
   這種刮板適宜于易在加熱面上結垢的物料,刮板通常采用金屬件,采用活動鉸鏈方式將刮板安裝在轉架上。當轉子轉動時,由于離心力的作用,刮板被緊壓在蒸發筒體內壁,(與壁面)呈一定角度在壁面滑動,將物料刮成薄膜,且防止壁面結垢。
   8.底封頭
   單獨設計的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(強制成膜)降膜而下;而由蒸發面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
   正由于二次蒸汽由蒸發面到冷凝器的阻力極小,因此可使整個蒸發筒體內壁的蒸發面維持較高的真空度(可達-750mmHg以上),幾乎等于真空系統出口的真空度。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,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,抑制物料在壁面結焦、結垢,也提高了蒸發筒壁的分傳熱系數;高效旋轉薄膜蒸發器的總傳熱系數可高達8000KJ/h·㎡·℃,因此其蒸發強度很高。

  
4.低溫蒸發
   由于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流的溝槽(見圖5),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



   GXZ高效旋轉薄膜蒸發器的型號定義見右圖:
   GXZ高效旋轉薄膜蒸發器的外形尺寸及部份技術規格,見圖6及表1
   表1:薄膜蒸發器的外形尺寸及部份技術規格表

 
有效
蒸發
面積
(m2)
尺 寸 設 備
設備
總高
A
加熱筒
身高
B
加料
分離筒
C
筒身
外徑
D
安裝
支座高
E
電機
減速機
F
支座
孔距
G
Dn 電機
功率
kW
壓 力(Mpa) 總重
(約)
Kg
夾套 內筒
0.3 2290 750 550 273 1253 702 480 211 1.5 0.6 <-0.095 480
0.5 2440 900 550 273 1403 702 480 211 1.5 0.6 <-0.095 500
1 2820 1200 550 412 1781 702 605 313 1.5 0.6 <-0.095 680
2 4330 1830 755 462 2372 1433 843 400 3.0 0.4 <-0.095 1100
4 5490 2630 844 712 3511 1565 1003 600 5.5 0.4 <-0.095 1950
6 6275 2890 844 912 3817 1944 1236 800 7.5 0.4 <-0.095 2980
8 6910 3658 844 916 4587 1909 1236 800 7.5 0.4 <-0.095 3550
10 6960 3658 900 1112 4542 1918 1236 1000 7.5 0.4 <-0.095 4880
12 7460 3658 1003 1316 4985 1998 1567 1200 11 0.4 <-0.095 6300
15 8315 4590 1003 1316 4390 2040 1804 1200 15 0.4 <-0.095 7850
18 9210 5494 1003 1316 5290 2040 1804 1200 15 0.4 <-0.095 8830
20 9840 6121 1003 1316 5920 2040 1804 1200 15 0.4 <-0.095 9350

注:1.上述外形尺寸與實際設備尺寸可能略有變動,供參考。以訂貨后由我公司提供的圖紙為準;
   2.表中D表示夾套外徑,Dn表示蒸發筒體的內徑;
   3.夾套壓力:常規按0.4Mpa蒸汽設計,也可按用戶要求的另行設計,當采用導熱油時,也可另行設計;
   4.蒸發內筒真空度:常規按-0.09Mpa(約-680mmHg),也可按用戶要求達到-0.095Mpa(約-720mmHg)和-0.0986Mpa(約-750mmHg);
   5.主筒體(與物料接觸部份)及夾套材質:可根據用戶及實際需要,采用碳鋼、SUS304、316L、316Ti、.310S或鈦材、鎳材等;
   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使用于中西藥、農藥、輕工、日化、生物化工、精細化工、石油化工等領域,并收到良好效果。見表(2),供參考。

 

行業 典 型 物 料 行業 典 型 物 料 行業 典 型 物 料



維生素類VE、VC




三氯化鈦




高濃度甲醛
中草藥類、茶多酚 氧化錳 精對苯二甲酸鹽
抗生素類 燒堿溶液 三羥甲基丙烷
制藥溶液 碳酸鉀 荼黃酸甲醛
醫藥中間體類 溴化鉀、溴化鈉 聚醚多元醇
單腈胺 硫酸鋁 桃膠
咪唑、三唑啉 偏硅酸鈉 聚丙烯酰胺、
聚丙烯酸鈉






天然色素、蕃茄紅素 硝酸鉀 四氨基二苯胺
乳酸、L-乳酸 高錳酸鉀 三甲基氫醌
卵磷酯 硫化堿 環氧樹脂
香精香料 鎢酸、鉬酸鹽類 雙酚A
蜂蜜 吊白塊、保險粉 碳酸甲酯、乙酯
甘油


呋喃酚 羥基乙酸
飼料添加劑 除蟲菊酯系列


硫酸鈉廢水
淀粉糖 乙草胺、丙草胺、
撲草胺
氯化鈉廢水
酶制劑 甲胺磷 氯化氨廢水
烷基多糖苷 四氫呋喃 硫酸氨廢水
醇醚硫酸鹽 除草劑類  
山梨酸鉀    
右旋泛酸鈣    

表(2)主要應用行業及典型物料表:
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(7)
2. 脫溶或提純見圖(8)
3. 作為精餾塔的再沸器,見圖(9)
4. 與列管式蒸發器組成多效蒸發器,見圖(10)
五、薄膜蒸發器選型須知
薄膜蒸發器的選型應綜合考慮各方面的因素,且這些因素又是相互關聯的,一般需考慮:
1. 蒸發面積的確定:
▲ 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;
▲ 考慮一定的富余量,計算出要求的蒸發面積。
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并確定
本公司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。

 
 
 
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