技術文章
刮板式薄膜蒸發器主要由以下幾個部分組成:
1. 蒸發器主體
- 外殼:通常為圓筒形,是整個蒸發器的外部支撐結構,一般采用不銹鋼等耐腐蝕性材料制造,以承受內部的真空壓力和物料的化學腐蝕。其大小和尺寸根據蒸發器的處理能力和應用場景而有所不同,例如在工業大規模生產中使用的蒸發器外殼直徑可達數米,高度也有好幾米。
- 加熱夾套或加熱盤管:這是提供蒸發所需熱量的關鍵部分。加熱夾套是環繞在蒸發器筒體外側的空間,熱介質(如蒸汽、導熱油等)在夾套內循環流動,通過筒體壁將熱量傳遞給內部的物料。加熱盤管則是安裝在蒸發器內部的螺旋形或其他形狀的管道,熱介質在盤管內流動,直接與物料接觸傳熱。加熱夾套或盤管的設計要保證熱量能夠均勻地傳遞到物料上,避免局部過熱。
- 蒸發空間:位于蒸發器內部,是物料進行蒸發的區域。物料在刮板的作用下在加熱壁上形成薄膜,溶劑(通常是水或其他揮發性成分)在這里蒸發變成蒸汽,然后從蒸發空間上升被抽出。
2. 刮板系統
- 刮板:刮板是刮板式薄膜蒸發器的核心部件之一。它的主要作用是將進入蒸發器的物料均勻地刮在加熱壁上,形成薄膜。刮板的形狀多樣,常見的有平板式、斜板式、鉸鏈式等。例如,平板式刮板結構簡單,適用于低粘度、流動性好的物料;鉸鏈式刮板則能夠更好地適應加熱壁的形狀變化,對于高粘度物料的刮膜效果較好。刮板一般采用耐磨、耐腐蝕的材料制成,如不銹鋼、聚四氟乙烯等,以保證其使用壽命和刮膜效果。
- 刮板軸和驅動裝置:刮板安裝在刮板軸上,刮板軸由電機通過減速機等驅動裝置帶動旋轉。驅動裝置可以精確控制刮板的轉速,轉速的大小根據物料的性質和蒸發要求進行調節。一般來說,刮板的轉速在幾十轉到幾百轉每分鐘之間,合適的轉速能夠確保物料在加熱壁上形成均勻、穩定的薄膜,有利于蒸發過程的高效進行。
3. 進料系統
- 進料管:用于將待濃縮的物料輸送到蒸發器內部。進料管的位置通常在蒸發器的上部,使物料能夠在重力和刮板的共同作用下在加熱壁上分布。進料管的尺寸要根據進料流量和物料的粘度等因素來確定,以保證物料能夠順利地進入蒸發器。
- 進料泵和流量控制裝置:進料泵用于提供物料輸送的動力,能夠精確控制進料的速度和流量。流量控制裝置可以是手動調節閥或自動流量控制器,通過調節進料泵的轉速或閥門的開度,使進料流量保持穩定。穩定的進料流量對于保證蒸發器內物料的液位和薄膜厚度的均勻性非常重要。
4. 出料系統
- 濃縮液出口:位于蒸發器底部,用于排出經過蒸發濃縮后的物料。濃縮液出口的位置和設計要考慮到物料的流動性,確保濃縮后的物料能夠順利地排出,避免在蒸發器內積聚。
- 出料閥門和管道:出料閥門用于控制濃縮液的排出速度,一般采用球閥、蝶閥等類型的閥門。出料管道將濃縮液輸送到后續的處理工序或儲存容器中,其材質要根據濃縮液的性質選擇,以防止腐蝕和堵塞。
5. 蒸汽排出和冷凝系統
- 蒸汽出口:在蒸發器頂部設有蒸汽出口,蒸發產生的蒸汽通過這個出口被抽出。蒸汽出口的大小和位置要設計合理,以保證蒸汽能夠及時、順暢地排出,避免在蒸發器內積聚,影響蒸發效率。
- 冷凝器:冷凝器用于將從蒸發器排出的蒸汽冷卻并凝結成液體。冷凝器的類型有多種,如水冷式冷凝器、風冷式冷凝器等。水冷式冷凝器內部有冷卻水管,通過循環冷卻水帶走蒸汽的熱量;風冷式冷凝器則是通過風扇使空氣流過冷凝器表面,帶走熱量。冷凝后的液體可以是需要回收的溶劑,也可以是其他有價值的成分,被收集到相應的容器中。
- 真空泵(部分情況):在需要較低的蒸發溫度或高真空環境的情況下,會配備真空泵。真空泵用于抽出蒸發器內的空氣和蒸汽,降低系統內的壓力,從而降低物料的沸點,有利于熱敏性物料的蒸發,同時也能提高蒸發效率。
6. 儀表和控制系統
- 溫度傳感器:安裝在蒸發器的加熱壁或物料中,用于實時監測物料的溫度。通過溫度傳感器的反饋,控制系統可以調節加熱介質的流量或溫度,以保證物料在合適的溫度下進行蒸發,避免過熱或溫度不足。
- 壓力傳感器:主要用于監測蒸發器內的真空壓力或蒸汽壓力。在真空蒸發過程中,壓力傳感器的信號可以幫助控制真空泵的工作,維持所需的真空度;在非真空蒸發時,壓力傳感器可以監測蒸汽壓力,確保系統的安全運行。
- 液位傳感器(部分情況):對于一些需要精確控制物料液位的蒸發器,會安裝液位傳感器。液位傳感器可以監測蒸發器內物料的液位高度,通過與進料系統和出料系統的聯動,控制物料的進出量,保證蒸發器內物料的液位穩定,進而確保薄膜厚度和蒸發過程的穩定。
- 控制系統:由PLC(可編程邏輯控制器)或其他控制設備組成,根據傳感器采集的溫度、壓力、液位等信號,對進料泵、刮板驅動裝置、加熱系統、真空泵、出料閥門等進行自動控制,實現蒸發過程的自動化操作,提高生產效率和產品質量。