?蒸發(fā)(或蒸餾法)雖然是一種古老的方法,但由于技術(shù)不斷地改進(jìn)與發(fā)展,該法至今仍是濃縮或制淡水的主要方法。
蒸餾過(guò)程的實(shí)質(zhì)就是水蒸氣的形成過(guò)程,其原理如同海水受熱蒸發(fā)形成云,云在一定條件下遇冷形成雨,而雨是不帶咸味的。
根據(jù)所用能源、設(shè)備、流程不同主要可分多效蒸發(fā)、多級(jí)閃急蒸發(fā)、蒸汽壓縮蒸發(fā)(MVR)等。
1、多效蒸發(fā)技術(shù)
(1)原理:
多效蒸發(fā)是由單效蒸發(fā)組成的系統(tǒng)。將前一蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽引入下一蒸發(fā)器作為加熱蒸汽,并在下一效蒸發(fā)器中冷凝成蒸餾水,如此依次進(jìn)行。
原料水進(jìn)入系統(tǒng)方式:有逆流、平流(分別進(jìn)入各效)、并流(從第1效進(jìn)入)和逆流預(yù)熱并流進(jìn)料等。
(2)優(yōu)點(diǎn)(多級(jí)閃蒸比較)
多效蒸發(fā)的換熱過(guò)程是沸騰和冷凝傳熱,是相變傳熱,因此傳熱系數(shù)是很高。總的來(lái)說(shuō)多效蒸發(fā)所用的傳熱面積比多級(jí)閃蒸少。
多效蒸發(fā)通常是一次通過(guò)式的蒸發(fā),不像多級(jí)閃蒸那樣大量的液體在設(shè)備內(nèi)循環(huán),因此動(dòng)力消耗較少;
多效蒸發(fā)的濃縮比高;
多效蒸發(fā)的彈性大。
(3)多效蒸發(fā)的工藝流程分類
多效蒸發(fā)的工藝流程主要有三種,順流、逆流和平流。
A.順流:
是指料液和加熱蒸汽都是按第一效到第二效的次序前進(jìn)。
特點(diǎn):
多效的真空度依次增大,即絕對(duì)壓力依次降低;
故料液在各效之間的輸送不必用泵,而是靠壓差自然流動(dòng)到后面各效;
溫度也是依次降低,故料液從前一效通往后一效時(shí)就有過(guò)熱現(xiàn)象,也就是發(fā)生閃蒸,產(chǎn)生一些蒸汽,即淡水;
對(duì)濃度大,黏度也大的物料而言,后幾效的傳熱系數(shù)就比較低;而且由于濃度大,沸點(diǎn)就高,各效不容易維持較大的溫度差,不利于傳熱。
B.平流
平流是指各效都單獨(dú)平行加料,不過(guò)加熱蒸汽除第一效外,其余各效皆用的是二次蒸汽。
適用于:容易結(jié)晶的物料,如制鹽,一經(jīng)加熱蒸發(fā),很快達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài),結(jié)晶析出。
在水處理過(guò)程中主要是要獲取淡水,不需用逆流和平流,而且逆流和平流沒(méi)有順流的熱效率高。
C.逆流:
逆流是指進(jìn)料流動(dòng)的路線和加熱蒸汽的流向相反。原料從真空度最高的末一效進(jìn)入系統(tǒng),逐步向前面各效流動(dòng),濃度越來(lái)越高,所以料液往前面一效送入時(shí),不僅沒(méi)有閃蒸,而且要經(jīng)過(guò)一段預(yù)熱過(guò)程,才能達(dá)到沸騰。
可見(jiàn)和順流的優(yōu)缺點(diǎn)恰好相反。對(duì)于濃度高時(shí)黏度大的物料用逆流比較合適,因?yàn)樽詈蟮囊淮握舭l(fā)是在溫度最高的第一效。所以雖然濃度大,黏度還是可以降低一些,可以維持比較高的傳熱系數(shù)。這在化工生產(chǎn)上采用較多。
2、多效蒸發(fā)工藝及設(shè)備簡(jiǎn)介
根據(jù)單效蒸發(fā)器的分析,蒸發(fā)量D/加熱蒸汽量D0=0.91,或者D0/D=1.1,即1kg蒸汽可以蒸出0.91kg的淡水。
如果將蒸出的二次蒸汽通往第二個(gè)蒸發(fā)器的加熱室去作為加熱用,那么同樣1kg的二次蒸汽又可以蒸出0.91kg的淡水。
以此類推,效數(shù)越多,利用1kg加熱蒸汽可以蒸發(fā)出的淡水也越多,這從熱量的利用上來(lái)講是有利的。實(shí)際上,由于溶液有沸點(diǎn)升高現(xiàn)象,管線有流動(dòng)阻力損失,使溫差有損失,再加上效數(shù)多了,即使保溫很好,散熱面積大了,熱損失也增多,所以當(dāng)效數(shù)增多時(shí),熱量利用的效率也隨之有所降低。
考慮到效數(shù)增加則設(shè)備的投資增大,故實(shí)際采用效數(shù)應(yīng)該有一最佳點(diǎn)。