刮板式薄膜蒸發(fā)器（短程精餾設(shè)備，分子蒸餾裝置）

一、概述
　　分離技術(shù)是化工生產(chǎn)三大技術(shù)之一，分離過(guò)程的優(yōu)劣對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、效率、消耗、效益影響極大。GXZ旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器，是按物料的揮發(fā)度不同進(jìn)行分離的設(shè)備。該設(shè)備的傳熱系數(shù)高、蒸發(fā)溫度低、物料停留時(shí)間短，熱效率高、蒸發(fā)強(qiáng)度大。在石化、精細(xì)化工、農(nóng)藥、食品、醫(yī)藥、生物化工等行業(yè)中廣泛應(yīng)用于蒸發(fā)、濃縮、脫溶、提純、汽提、脫氣、脫臭等過(guò)程。 
    薄膜蒸發(fā)器是通過(guò)旋轉(zhuǎn)刮膜器強(qiáng)制成膜，并高速流動(dòng)，熱傳遞效率高，停留時(shí)間短（約5~15秒），可在真空條件下進(jìn)行降膜蒸發(fā)的一種新型蒸發(fā)器。它傳熱系數(shù)大、蒸發(fā)強(qiáng)度高、過(guò)流時(shí)間短、操作彈性大，尤其適宜熱敏性物料、高粘度物料及易結(jié)晶含顆粒物料的蒸發(fā)濃縮、脫氣脫溶、蒸餾提純。它由一個(gè)或多個(gè)帶夾套加熱的圓筒體及筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)的刮膜器組成。刮膜器將進(jìn)料連續(xù)地在加熱面刮成厚薄均勻的液膜并向下移動(dòng)；在此過(guò)程中，低沸點(diǎn)的組份被蒸發(fā)，而殘留物從蒸發(fā)器底部排出。
二、性能特點(diǎn)
·真空壓降小：
　　物料汽化氣體從加熱面送到外置的冷凝器，存在的壓差。在一般的蒸發(fā)器中，這種壓力降（Δp）通常是比較高的，有時(shí)甚至高得難于接受。而刮板式薄膜蒸發(fā)器有較大的氣體穿越空間，蒸發(fā)器內(nèi)壓力能看成與冷凝器中的壓力幾乎相等，因此，壓力降很小,真空度可≤1Pa。
·操作溫度低：
　　由于上述特性，這使得蒸發(fā)過(guò)程可以保持在較高真空度條件下進(jìn)行。由于真空度的提高，與之相應(yīng)的物料沸點(diǎn)迅速降低，因此，操作可以在較低溫度下進(jìn)行，降低了產(chǎn)品的熱分解。
·受熱時(shí)間短：
　　由于刮板式薄膜蒸發(fā)器的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，刮膜器具有泵送作用，使得物料在蒸發(fā)器內(nèi)的停留時(shí)間很短；另，在加熱的蒸發(fā)器上由于薄膜的高速湍流使得產(chǎn)品不會(huì)滯留在蒸發(fā)器表面。因此，適用于熱敏性物料的蒸發(fā)。
·蒸發(fā)強(qiáng)度高：
　　物料沸點(diǎn)的降低，增大了同熱介質(zhì)的溫度差；刮膜器的功能，減小了呈現(xiàn)湍流狀態(tài)的液膜厚度，降低了熱阻。同時(shí)，在這過(guò)程中抑制物料在加熱面結(jié)壁、結(jié)垢，并伴有良好的熱交換，因此，提高了刮板式薄膜蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)。
 ·操作彈性大：
　　正是由于刮板式薄膜蒸發(fā)器的性能，使其適宜于處理熱敏性和要求平穩(wěn)蒸發(fā)的、高粘度的及隨濃度提高粘度急劇增加的物料，其蒸發(fā)過(guò)程也能平穩(wěn)蒸發(fā)。
它還能成功地應(yīng)用于含固顆粒、結(jié)晶、聚合、結(jié)垢等情況物料的蒸發(fā)和蒸餾。
三、應(yīng)用領(lǐng)域
　　在熱交換工程中，刮板式薄膜蒸發(fā)器得到廣乏的應(yīng)用。尤其對(duì)熱敏性物料（時(shí)間短暫）的熱交換，刮膜器有利于熱交換的進(jìn)行，并通過(guò)不同的刮膜器設(shè)計(jì)，能進(jìn)行復(fù)雜產(chǎn)品的蒸餾。
　　刮膜蒸發(fā)器已在下述領(lǐng)域用于蒸發(fā)濃縮、脫溶、汽提、反應(yīng)、脫氣、除臭（氣）味等為目的，取得了良好效果：
中、西藥：抗生素，糖液，雷公滕、黃芪等中草藥，甲基咪唑、單腈胺等中間體；
輕工食品：果汁，肉汁，色素，香精，香料，酶制劑、乳酸、木糖、淀粉糖，山梨酸鉀；
油脂日化：卵磷酯，VE，魚(yú)肝油，油酸，甘油，脂肪酸，廢潤(rùn)滑油，烷基多糖苷，醇醚硫酸鹽等；
合成樹(shù)脂：聚酰胺樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)脂，多聚甲醛，PPS（癸二酸聚丙烯酯），PBT，甲酸丙烯酯；
合成纖維：PTA，DMT，炭素纖維，聚四氫呋*，聚醚多元醇等；
石油化學(xué)：TDI，MDI，三甲基氫醌，三羥甲基丙烷，氫氧化*等；
農(nóng)藥生物：乙草胺、丙草胺、毒死蜱、呋喃酚、廣滅靈、等除草劑，殺蟲(chóng)劑、除莠劑，除螨劑；
廢　　水：無(wú)機(jī)鹽廢水等；
四、工作原理
    分子蒸餾是利用液相中輕重組份分子逸出液相主體時(shí)分子自由程的差來(lái)實(shí)現(xiàn)分離。要實(shí)現(xiàn)分子蒸餾的基本條件是：輕組份分子逸出的分子自由程等于加熱面與冷凝面的距離，能正確地達(dá)到內(nèi)置冷凝器實(shí)現(xiàn)捕集，而重組份分子逸出的分子自由程要小于加熱面與冷凝面的距離，使其不會(huì)達(dá)到內(nèi)置冷凝器，也就是內(nèi)置冷凝器只捕集輕組份的分子，而實(shí)現(xiàn)輕重組份的分離。
　　 短程蒸餾器就是根據(jù)分子蒸餾的原理而設(shè)計(jì)的，是模擬分子蒸餾的模型，由于其加熱面和冷卻面的距離很近，阻力很小，故稱短程蒸餾器。由于內(nèi)置冷凝器的作用，能把汽化的汽相瞬間液化，收縮體積，因此能維持設(shè)備內(nèi)部的高真空。短程蒸餾器的操作真空可達(dá)1Pa,是其它蒸發(fā)、蒸餾設(shè)備難以達(dá)到的,因此，短程蒸餾器適用于在常壓下高沸點(diǎn)，用普通分離方法難以分離的物料，作為一種新型的液--液分離設(shè)備已有很多行業(yè)得到了成功經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)物料特性的不同，也有各種刮板形式的選擇，原理與刮板蒸發(fā)器相似。
短程蒸餾器的處理能力：
　　由于短程蒸餾器一般是用來(lái)處理高沸點(diǎn)的物料，通常粘度都較高，又通常是用導(dǎo)熱油加熱，因此分離能力也較小，根據(jù)物料的不同，分離能力為30-70kg/ m2.hr。 
　    物料從加熱區(qū)的上方徑向進(jìn)入蒸發(fā)器；經(jīng)布料器分布到蒸發(fā)器加熱壁面，然后，旋轉(zhuǎn)的刮膜器將物料連續(xù)均勻地加熱面上刮成厚薄均勻的液膜，并以螺旋狀向下推進(jìn)。在此過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)的刮膜器保證連續(xù)和均勻的液膜產(chǎn)生高速湍流，并阻止液膜在加熱面結(jié)焦、結(jié)垢，從而提高傳總系數(shù)。輕組份被蒸發(fā)形成蒸汽流上升，經(jīng)汽液分離器到達(dá)和蒸發(fā)器直接相連的外置冷凝器；重組份從蒸發(fā)器底部的錐體排出。
　　一個(gè)獨(dú)特的布料器不僅僅具有將物料均勻地潑向蒸發(fā)器內(nèi)壁，防止物料濺到蒸發(fā)器內(nèi)部噴入蒸汽流，還具有防止剛進(jìn)入的物料在此處閃蒸，有利于泡沫的消除，物料只能沿著加熱面蒸發(fā)。
　　在刮膜蒸發(fā)器的上部配有一個(gè)依據(jù)物料特性設(shè)計(jì)的離心式分離器，將上升蒸汽流中的液滴分離出來(lái)并返回布料器。
五、使用介紹
   
分子蒸餾是利用液相中輕重組份分子逸出液相主體時(shí)分子自由程的差來(lái)實(shí)現(xiàn)分離。要實(shí)現(xiàn)分子蒸餾的基本條件是：輕組份分子逸出的分子自由程等于加熱面與冷凝面的距離，能正確地達(dá)到內(nèi)置冷凝器實(shí)現(xiàn)捕集，而重組份分子逸出的分子自由程要小于加熱面與冷凝面的距離，使其不會(huì)達(dá)到內(nèi)置冷凝器，也就是內(nèi)置冷凝器只捕集輕組份的分子，而實(shí)現(xiàn)輕重組份的分離。
儀器部件作用介紹：
 1.電機(jī)、減速機(jī) 
   它是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)裝置。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度將起決于刮板的形式.物料的粘度和蒸發(fā)筒身內(nèi)徑；選擇刮板合適的線速度是保證蒸發(fā)器穩(wěn)定可靠運(yùn)行及滿意蒸發(fā)效果的重要參數(shù)之一。
  2.分離筒 
 物料由設(shè)在分離筒身下端的入口切向進(jìn)入蒸發(fā)器，并經(jīng)安裝在分離筒身內(nèi)的布料器被連續(xù)均勻地分布于蒸發(fā)筒身內(nèi)壁，從蒸發(fā)筒身蒸發(fā)出的二次蒸汽上升至分離筒，經(jīng)安裝在內(nèi)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(fā)器。
     依據(jù)于蒸發(fā)器內(nèi)阻力計(jì)算的分離筒身的合理設(shè)計(jì)，是避免物料“短路"的關(guān)鍵因素之一。(所謂“短路"，系指物料剛進(jìn)蒸發(fā)器，尚未完成蒸發(fā)過(guò)程，即從二次蒸汽出口離開(kāi)蒸發(fā)器。） 
 3.布料器 
    布料器安裝在轉(zhuǎn)子上。合理的設(shè)計(jì)，使從切線方向進(jìn)入蒸發(fā)器的物料，通過(guò)旋轉(zhuǎn)的布料器，被連續(xù)均勻地呈膜上潑布在蒸發(fā)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(fā)面上。 
5.蒸發(fā)筒身 
   又稱加熱筒身。它是被旋轉(zhuǎn)刮板強(qiáng)制成膜的物料與夾套內(nèi)加熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換的蒸發(fā)面。蒸發(fā)筒身的內(nèi)徑及長(zhǎng)度由蒸發(fā)面積及適宜的長(zhǎng)徑比確定。  
   加熱筒身內(nèi)壁經(jīng)專用機(jī)床加工和拋光，且與兩端法蘭連接面一次加工而就，保證設(shè)備整體圓心度。經(jīng)過(guò)拋光的筒身內(nèi)壁光滑潔亮，不易粘料和結(jié)垢，有效保證了設(shè)備的高傳熱系數(shù)。
6.轉(zhuǎn)子 
   安裝在蒸發(fā)器筒體內(nèi)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)架組成。轉(zhuǎn)子由電機(jī)、減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，并帶動(dòng)刮板作圓周運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)架采用不銹鋼精密鑄件加工而成，使其強(qiáng)度、幾何尺寸、穩(wěn)定性等都得到有效保證。 
7.刮板 
   由于刮板的運(yùn)動(dòng)，將物料不斷地在蒸發(fā)面上刮成薄膜，以達(dá)到薄膜蒸發(fā)的效果。