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最全面的MVR蒸发工艺知识
2015-10-19hnesygy+关注献花(0)
一、蒸发工艺及设备简介（降膜为主）
蒸发（或蒸馏法）虽然是一种古老的方法，但由于技术不断地改进与发展，该法至今仍是浓缩或制淡水的主要方法。
蒸馏过程的实质就是水蒸气的形成过程，其原理如同海水受热蒸发形成云，云在一定条件下遇冷形成雨，而雨是不带咸味的。
根据所用能源、设备、流程不同主要可分多效蒸发、多级闪急蒸发、蒸汽压缩蒸发（MVR）等。
多效蒸发技术
多效蒸发是最古老的淡化方法之一，在多级闪蒸诞生以前一直是蒸发、浓缩的主导。
原理：多效蒸发是由单效蒸发组成的系统。将前一蒸发器产生的二次蒸汽引入下一蒸发器作为加热蒸汽，并在下一效蒸发器中冷凝成蒸馏水，如此依次进行。
原料水进入系统方式：有逆流、平流（分别进入各效）、并流（从第1效进入）和逆流预热并流进料等。
1多效蒸发的特点
与多级闪蒸比较而言的。优点：
①多效蒸发的换热过程是沸腾和冷凝传热，是相变传热，因此传热系数是很高。总的来说多效蒸发所用的传热面积比多级闪蒸少。
②多效蒸发通常是一次通过式的蒸发，不像多级闪蒸那样大量的液体在设备内循环，因此动力消耗较少；
③多效蒸发的浓缩比高；
④多效蒸发的弹性大。
2多效蒸发流程的分类
多效蒸发的工艺流程主要有三种，顺流、逆流和平流。
顺流：是指料液和加热蒸汽都是按第一效到第二效的次序前进。
特点：
①多效的真空度依次增大，即绝对压力依次降低；
故料液在各效之间的输送不必用泵，而是靠压差自然流动到后面各效；
②温度也是依次降低，故料液从前一效通往后一效时就有过热现象，也就是发生闪蒸，产生一些蒸汽，即淡水；
③对浓度大，黏度也大的物料而言，后几效的传热系数就比较低；而且由于浓度大，沸点就高，各效不容易维持较大的温度差，不利于传热。
平流：
平流是指各效都单独平行加料，不过加热蒸汽除第一效外，其余各效皆用的是二次蒸汽。
适用于：容易结晶的物料，如制盐，一经加热蒸发，很快达到过饱和状态，结晶析出。
在水处理过程中主要是要获取淡水，不需用逆流和平流，而且逆流和平流没有顺流的热效率高。
逆流：
逆流是指进料流动的路线和加热蒸汽的流向相反。原料从真空度最高的末一效进入系统，逐步向前面各效流动，浓度越来越高，所以料液往前面一效送入时，不仅没有闪蒸，而且要经过一段预热过程，才能达到沸腾。
可见和顺流的优缺点恰好相反。对于浓度高时黏度大的物料用逆流比较合适，因为最后的一次蒸发是在温度最高的第一效。所以虽然浓度大，黏度还是可以降低一些，可以维持比较高的传热系数。这在化工生产上采用较多。
3多效蒸发工艺及设备简介
根据单效蒸发器的分析，蒸发量D/加热蒸汽量D0=0.91或者D0/D=1.1，即1kg蒸汽可以蒸出0.91kg的淡水。如果将蒸出的二次蒸汽通往第二个蒸发器的加热室去作为加热用，那么同样1kg的二次蒸汽又可以蒸出0.91kg的淡水。以此类推，效数越多，利用1kg加热蒸汽可以蒸发出的淡水也越多，这从热量的利用上来讲是有利的。
实际上，由于溶液有沸点升高现象，管线有流动阻力损失，使温差有损失，再加上效数多了，即使保温很好，散热面积大了，热损失也增多，所以当效数增多时，热量利用的效率也随之有所降低。考虑到效数增加则设备的投资增大，故实际采用效数应该有一最佳点。
4多效蒸发设备的分类
多效蒸发设备的种类繁多，不同的物料，不同的浓度，可选用不同的蒸发器。
按蒸发管的排列方向：可以分为垂直管蒸发器（VTE）和水平管蒸发器（HTE）。
按蒸发物料流动的类型：可以分为强制对流蒸发器和膜式蒸发器。
在膜式蒸发器中按流动方向：又可分为升膜式和降膜式蒸发器。
在降膜式蒸发器中分为：垂直管降膜和水平管降膜蒸发器。
按各效组合的方向可以分为：水平组合的蒸发器和塔式蒸发器。
组成多效蒸发系统的蒸发器有多种型式，常用的有以下主要三种。
▲浸没管式（ST）
该种蒸发器是加热管被料液浸没的一大类蒸发设备。
广义的浸没管蒸发器又有多种样式，有直管、蛇管、U形管以及竖管、横管等结构。
料液在蒸发器中的流动方式有：自然对流循环和强制循环两类。这种蒸发器出现较早、操作方便，但结垢严重、盐水静液柱高、温差损失大，故效数不宜太多，一般在6效以下。
▲竖管蒸发（VTE）这里是指管内降膜式蒸发器。
两个基本优点，一是因管内为膜状汽化，传热壁两侧都有相变，故传热系数高。且消除了料液的静液柱所造成的温差损失。系统的浓缩率比较高，低浓度溶液如海水淡化，目前一般设计的效数为11～13效，造水比可达9～10。
结垢问题，特别是当液体分配不均或者水量不足时，在管的内壁可能形成干区，结垢的危险性增大。因此在防垢和清垢方面有较高的要求。
一般说来，在这类蒸发系统中晶种法不宜采用，主要靠化学法防垢加上温度、浓度的合理设计。
▲横管薄膜式（H