福州大学：《化工原理》课程教学资源（电子教案）第七章 蒸发（7.1）蒸发概述

福州大学化工原理电子教案蒸发 7蒸发 71概述 在化学工业,医药,食品等工业中,有些生产过程,如硝酸铵,烧碱,抗生素,制糖以及海水淡化等 生产,常常需要将溶有固体的稀溶液加以浓缩,以便得到固体产品或者制取溶剂。工业上常用的溶缩方法 是将稀溶液加热至沸腾,使其中一部分溶剂汽化获得浓缩,这种过程称为蒸发,用来进行蒸发的设备称为 蒸发器, (1)蒸发操作的目的 ①获得浓缩的溶液直接作为化工产品或半成品。 ②脱除溶剂,将溶液增溶至饱和状态,随后加以冷却,析岀圊体产物,即采用蒸发,结晶 的联合操作以获得固体溶质 ③除杂质,获得纯净的溶剂。 (2)蒸发的流程 二次蒸汽 如图为一典型的蒸发操作装置示意图。稀溶液(料液)经过预 热加入蒸发器。蒸发器的下部是由许多加热管组成的加热室,在管 外用加热蒸汽加热管内的溶液,并使之沸腾汽化,经溶缩后的完成 液从蒸发器底部排出。蒸发器的上部为蒸发室,汽化所产生的蒸汽 在蒸发室及其顶部的除沫器中将其中夹带的液沫予于分离,然后送 往冷凝器被冷凝而除去。 加热蒸汽 蒸发操作可以是连续的,也可以是间歇的,工业上大量物料的 蒸发通常采用的是连续的,定态的过程 冷凝水 (3)加热蒸汽和二次蒸汽 蒸发需要不断的供给热能。工业上采用的热源通常为水蒸气 而蒸发的物料大多是水溶液,蒸发时产生的蒸汽也是水蒸气。为了 区别,将加热的蒸汽称为加热蒸汽,而由溶液蒸发出来的蒸汽称之 完成液 为二次蒸汽。 (4)分类 1加热室;2-加热管;3中央籍环管 ①按蒸发操作空间的压力可分为:常压,加压,或者减压(真4蒸发室:5除沫室;6泠凝器 空)蒸发 图7-1液体蒸发的简化流程 ②按二次蒸汽的利用情况可以分为单效蒸发和多效蒸发 单效蒸发:将所产生的二次蒸汽不再利用,而直接送冷凝器冷凝以除去的蒸发操作产生的蒸汽 多效蒸发:将产生的二次蒸汽通到另一压力较低的蒸发器作为加热蒸汽,可以提高加热蒸汽(生蒸汽) 的利用率。这种将多个蒸发器串联,使加热蒸汽在蒸发过程中得到多次利用的蒸发过程称为多效蒸发 (5)蒸发操作的特点 从以上对蒸发过程的简单介绍可以看出,常见的蒸发实质上是间壁两侧分别有蒸汽冷凝和液体沸腾 的传热过程,所以蒸发器也是一种传热器,但是和一般的传热过程相比,蒸发需要注意以下特点: ①沸点升高 蒸发的物料是溶有不挥发溶质的溶液。由拉乌尔定律可知:在相同温度下,其蒸汽压纯溶剂的为低, 因此,在相同的压力下,溶液的沸点高于纯溶剂的沸点。故当加热蒸汽温一定时,蒸发溶液时的传热温差 就比蒸发纯溶剂时来得小,而溶液的浓度越大,这种影响就越显著 ②节约能源 蒸发时汽化的溶剂量是较大的,需要消耗大量的加热蒸汽。如何充分的利用热量,使得

福州大学化工原理电子教案 蒸发 1 7 蒸发 7.1 概述 在化学工业，医药，食品等工业中，有些生产过程，如硝酸铵，烧碱，抗生素，制糖以及海水淡化等 生产，常常需要将溶有固体的稀溶液加以浓缩，以便得到固体产品或者制取溶剂。工业上常用的溶缩方法 是将稀溶液加热至沸腾，使其中一部分溶剂汽化获得浓缩，这种过程称为蒸发，用来进行蒸发的设备称为 蒸发器。 （1）蒸发操作的目的 ① 获得浓缩的溶液直接作为化工产品或半成品。 ② 脱除溶剂，将溶液增溶至饱和状态，随后加以冷却，析出固体产物，即采用蒸发，结晶 的联合操作以获得固体溶质。 ③ 除杂质，获得纯净的溶剂。 （2）蒸发的流程 如图为一典型的蒸发操作装置示意图。稀溶液（料液）经过预 热加入蒸发器。蒸发器的下部是由许多加热管组成的加热室，在管 外用加热蒸汽加热管内的溶液，并使之沸腾汽化，经溶缩后的完成 液从蒸发器底部排出。蒸发器的上部为蒸发室，汽化所产生的蒸汽 在蒸发室及其顶部的除沫器中将其中夹带的液沫予于分离，然后送 往冷凝器被冷凝而除去。 蒸发操作可以是连续的，也可以是间歇的，工业上大量物料的 蒸发通常采用的是连续的，定态的过程。 （3）加热蒸汽和二次蒸汽 蒸发需要不断的供给热能。工业上采用的热源通常为水蒸气， 而蒸发的物料大多是水溶液，蒸发时产生的蒸汽也是水蒸气。为了 区别，将加热的蒸汽称为加热蒸汽，而由溶液蒸发出来的蒸汽称之 为二次蒸汽。 （4）分类 ① 按蒸发操作空间的压力可分为：常压，加压，或者减压（真 空）蒸发。 ② 按二次蒸汽的利用情况可以分为单效蒸发和多效蒸发。 单效蒸发：将所产生的二次蒸汽不再利用，而直接送冷凝器冷凝以除去的蒸发操作产生的蒸汽。 多效蒸发：将产生的二次蒸汽通到另一压力较低的蒸发器作为加热蒸汽，可以提高加热蒸汽（生蒸汽） 的利用率。这种将多个蒸发器串联，使加热蒸汽在蒸发过程中得到多次利用的蒸发过程称为多效蒸发。 （5）蒸发操作的特点 从以上对蒸发过程的简单介绍可以看出，常见的蒸发实质上是间壁两侧分别有蒸汽冷凝和液体沸腾 的传热过程，所以蒸发器也是一种传热器，但是和一般的传热过程相比，蒸发需要注意以下特点： ① 沸点升高 蒸发的物料是溶有不挥发溶质的溶液。由拉乌尔定律可知：在相同温度下，其蒸汽压纯溶剂的为低， 因此，在相同的压力下，溶液的沸点高于纯溶剂的沸点。故当加热蒸汽温一定时，蒸发溶液时的传热温差 就比蒸发纯溶剂时来得小，而溶液的浓度越大，这种影响就越显著。 ② 节约能源 蒸发时汽化的溶剂量是较大的，需要消耗大量的加热蒸汽。如何充分的利用热量，使得

福州大学化工原理电子教案蒸发 单位质量的加热蒸汽能除去较多的水分,亦即如何提高加热蒸汽的经济程度(如采用多效蒸发或者其他的 措施),是蒸发要考虑的问题 ③物料的工艺特性 蒸发的溶液本身具有某些特性,例如有些物料在浓缩时可能结垢或者结晶析出:有些热 敏性物料在高温下易分解变质(如牛奶):有些则具有较大的粘度或者有较强的腐蚀性等。如何根据物料 的这些性质和工艺要求,选择适宜的蒸发方法和设备,这也是蒸发所必须考虑的问题。 本章的重点就是研究上述问题,同时还考虑从二次蒸汽中分离夹带液沫的问题 2

福州大学化工原理电子教案 蒸发 2 单位质量的加热蒸汽能除去较多的水分，亦即如何提高加热蒸汽的经济程度（如采用多效蒸发或者其他的 措施），是蒸发要考虑的问题。 ③ 物料的工艺特性 蒸发的溶液本身具有某些特性，例如有些物料在浓缩时可能结垢或者结晶析出；有些热 敏性物料在高温下易分解变质（如牛奶）；有些则具有较大的粘度或者有较强的腐蚀性等。如何根据物料 的这些性质和工艺要求，选择适宜的蒸发方法和设备，这也是蒸发所必须考虑的问题。 本章的重点就是研究上述问题，同时还考虑从二次蒸汽中分离夹带液沫的问题