多效蒸发的简介

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原理：

      在蒸发生产中，二次蒸汽的产量较大，且含有大量的潜热，故应将其回收加以利用，若将二次蒸汽通入另一蒸发器的加热室，只要后者的操作压强和溶液沸点低于原蒸发器中的操作压强和沸点，则通入的二次蒸汽仍能起到加热作用，这种操作方式即为多效蒸发。

      多效蒸发器中的每一个蒸发器称为一效。凡通入加热蒸汽的蒸发器称为第一效，用第一效的二次蒸汽作为加热剂的蒸发器称为第二效，以此类推。采用多效蒸发器的目的是为了节省加热蒸汽的消耗量。

（一）多效蒸发流程

      为了合理利用有效温差，根据处理物料的性质，通常多效蒸发有以下流程：并流流程、逆流流程、平流流程、错流流程。

1.并流流程：又称为顺流加料加料流程，是工业上最常见的加料模式。

蒸汽流动方向： 1→2→3

溶液流动方向： 1→2→3

① 料液可自动流入下一效，无需泵输送；

②溶液会发生闪蒸而产生更多的蒸汽；

③传热推动力依次减小；
④ K依次减小；

2.逆流流程：
蒸汽流动方向： 3→2→1
溶液流动方向： 1→2→3
优、缺点：
① 料液需用泵送入下一效；
②传热推动力较为均匀；

3.平流流程：

平流流程优、缺点：

① 各效独立进料，传热状况均较好；
② 物料停留时间较短。
适于：粘度随温度和浓度变化较大的溶液蒸发 。

4.错流流程：本流程的特点是在各效间兼用并流和逆流加料法。

溶液流向：  3→1→2
              或2→3→1
蒸汽流向：  1→2→3

优、缺点：
① 兼有并、逆流的优点；

②操作复杂；

适于：料液粘度随浓度显著增加的场合。

（二）多效蒸发的经济性及效数限制

1.加热蒸汽的经济性

多效蒸发单位生蒸汽消耗量D/W比单效蒸发小，操作费比单效蒸发小；

     

说明蒸发同样数量的水分，采用多效蒸发时为小，可节省生蒸汽用量，提高生蒸汽的利用率 。

2.多效蒸发效数的限制

①随着效数的增多，（D/W）min下降的幅度不断减小 ；
②设备的费用是随着效数的增加而增加的；技术上的限制。
      

注：必须对设备费和操作费进行权衡以决定合理的效数。

（三）多效蒸发的节能措施

      蒸发的过程是一耗能较大的单元操作，而蒸发过程的主要热源为加热蒸汽，因此，如何提高加热蒸汽的经济效率，是蒸发操作节能的重要途径。

1.二次蒸汽的部分利用 （额外蒸汽的引出）

将蒸发器蒸出的二次蒸汽引出作其他加热设备的热源，则此二次蒸汽称为额外蒸汽

      
2.冷凝水显热的利用

      在多效蒸发操作中，将冷凝水减压至后一效加热蒸汽的压力，冷凝水必因自蒸发而产生一部分蒸汽，这部分蒸汽和前一效的二次蒸汽一起作为后一效的加热蒸汽，从而提了生蒸汽的经济程度。

   

3.二次蒸汽的再压缩（热泵蒸发）

热泵蒸发器是对二次蒸汽作功，提高其压力，从而提高其饱和温度，再送回远蒸发器中作为加热蒸汽。
热泵蒸发流程用于蒸发沸点升高小的溶液时较为有利，对沸点升高较大的不适用。

（四）多效蒸发的优势

1.多效蒸发的传热过程是沸腾和冷凝换热，传热系数高。
2.多效蒸发的动力消耗少，多效蒸发进行水分蒸发时，依赖的是含盐废水所吸收的潜热，而潜热大于显热，而且在多效蒸     发系统中用于说那个液体的动力消耗也很低。可以降低废水处理成本。
3.多效蒸发的操作弹性大，负荷范围从110%到40%，均可正常操作。
4.多效蒸发在真空状态下运行，操作温度低，可以避免或延缓设备的腐蚀和结垢。
5.多效蒸发的低温操作带来的另一个好处是大大降低了对含盐废水的进料要求，从而简化了含盐废水的预处理过程。
综上，多效蒸发的优势多多，其实在对于蒸发浓缩、蒸发结晶处理量大，水质不稳定的情况下，可以采用多效蒸发工艺。
（五）多效蒸发的应用

多效蒸发在各种海水淡化、废水处理和溶液浓缩、食品工业等方面起着重要的作用，己成为一种较为成熟的水处理方法。
1.多效蒸发在海水淡化方面的应用

      多效蒸馏海水淡化技术是化工过程历史悠久的多效蒸发单元操作，同时也是最早的海水淡化方法之一。配置有喷射热泵的水平管低温多效蒸馏淡化装置，只要消耗少量高品质的蒸汽就可以抽取二次蒸汽。据计算，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公斤蒸馏水。配置有机械热泵的同类蒸馏装置，采用低压缩比蒸汽，鼓风机将70.5℃的二次蒸汽压缩升温至71.7℃，制取1m3蒸馏水，机械耗电量为4.6kW/h，加上热损失补偿能耗及水泵能耗，产生1吨蒸馏水的总能耗为12kW/h。日产量为35~150m3淡水的机械泵式双效蒸馏海水淡化器作为定型产品，可广泛用于船舶和海上钻井平台。

2.多效蒸发在废水处理和溶液浓缩方面的应用

      多效蒸发被运用在工业废水的处理上，比如辛醇生产中含碱废水的处理，用含铜废液生产硫酸铜工艺中含氨废水的处理，碳酸钾生产废液回收治理等等，都取得了不错的经济和社会效益。同时，多效蒸发用于化学纤维工艺的纺丝过程，多效蒸发以其节能、低耗以及优良的性价比被化纤厂家广泛应用。
3.多效蒸发在食品工业的应用
      多效蒸发在牛奶、果汁的蒸发浓缩应用广泛。例如牛奶浓缩制取奶粉，在上世纪七八十年代大都是以双效降膜式蒸发器为主的浓缩装置来生产奶粉，到了90年代末期，才开始使用三效降膜式蒸发器来生产奶粉。近年来，多效降膜式蒸发器特别是三效降膜式蒸发器在该领域中的应用越来越多。