Z系列高效旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器
一、概述
由本廠生產(chǎn)制造的Z系列旋轉(zhuǎn)刮板薄膜蒸發(fā)器，是一種通過(guò)旋轉(zhuǎn)刮板強(qiáng)制成膜，可在真空條件下進(jìn)行降膜蒸發(fā)的新型高效蒸發(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。因此，在化工、石化、醫(yī)藥、農(nóng)藥、日化、食品、精細(xì)化工等行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用。
我廠生產(chǎn)制造該類設(shè)備已十年有余，積累了豐富的制造和使用經(jīng)驗(yàn)。多年來(lái)，根據(jù)市場(chǎng)需求，密切結(jié)合用戶的生產(chǎn)實(shí)際，以滿足用戶的工藝要求為前提，選擇合理適宜的設(shè)備結(jié)構(gòu)，保證上乘可靠的制造質(zhì)量，在工裝設(shè)備、檢測(cè)手段及產(chǎn)品設(shè)計(jì)等方面不斷改進(jìn)并日趨完善，取得了引人注目的成績(jī)，技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量在國(guó)內(nèi)處水平。
二、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
Z系列薄膜蒸發(fā)器的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示，各結(jié)構(gòu)件分述如下：
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(必要時(shí)鏡面拋光)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)。
5.1若加熱介質(zhì)為蒸汽，加熱筒身一般采用夾套形式。
5.2若加熱介質(zhì)為導(dǎo)熱油或高壓蒸汽時(shí)，加熱筒身一般采用半管形式。
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)架采用不銹鋼塑料加工而成，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。
根據(jù)物料的粘度等特性，有下述四種刮板形式可供選擇：
(1) 滑動(dòng)刮板(見(jiàn)圖2)
滑動(dòng)刮板是一種最基本、見(jiàn)的刮板形式。刮板被安裝在轉(zhuǎn)子的四條刮板導(dǎo)槽內(nèi)，由
于受轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的離心力作用而沿徑向甩向蒸發(fā)筒體內(nèi)壁面，同時(shí)隨轉(zhuǎn)子一起作圓周運(yùn)動(dòng)。刮板的這種刮動(dòng)，使物料在蒸發(fā)壁面上呈膜狀湍流狀態(tài)，極大提高了傳熱系數(shù)，同時(shí)這種連續(xù)不斷的刮動(dòng)，有效地抑制物料的過(guò)熱、干壁和結(jié)垢等現(xiàn)象。
通常，刮板采用填充聚四氟乙烯材質(zhì)，它適宜低于150℃的工作溫度；當(dāng)蒸發(fā)溫度高于150℃時(shí)，需采用碳纖維材質(zhì)。刮板的端面加工有呈一定角度的導(dǎo)液槽。
(2) 固定刮板(見(jiàn)圖3)
固定刮板都采用金屬材料，它被剛性連接在轉(zhuǎn)子上，刮板的長(zhǎng)度同蒸發(fā)筒身，旋轉(zhuǎn)刮板與蒸發(fā)筒身內(nèi)壁的間隙僅為1-2mm，要求較高的加工與安裝精度，它適宜特高粘度及易起泡沫物料的蒸發(fā)濃縮、脫溶或提純。
(3) 鉸鏈刮板(見(jiàn)圖4)
這種刮板適宜于易在加熱面上結(jié)垢的物料，刮板通常采用非金屬件，采用活動(dòng)鉸鏈方式將刮板安裝在轉(zhuǎn)架上。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于離心力的作用，刮板被緊壓在蒸發(fā)筒體內(nèi)壁，(與壁面)呈一定角度在壁面滑動(dòng)，將物料刮成薄膜，且防止壁面結(jié)垢。
(3)螺旋刮板(見(jiàn)圖5)
該刮板適用于流動(dòng)性差，易結(jié)垢、特高粘度物料的濃度。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)靠螺旋刮板的推力，使?jié)饪s物料順利向下流動(dòng)。
8.底封頭
單獨(dú)設(shè)計(jì)的W型底封頭，并配置耐高溫自潤(rùn)滑軸承，既便于物料的出料，同時(shí)，便于底軸承的維護(hù)和維修。
三、性能特點(diǎn)
薄膜蒸發(fā)器具備的下述的優(yōu)點(diǎn)，是常規(guī)膜式蒸發(fā)器所不能比擬的：
1.極小的壓力損失 在旋轉(zhuǎn)刮板薄膜蒸發(fā)器中，物料“流”與二次蒸汽“流”是兩個(gè)獨(dú)立的“通道”：物料是沿蒸發(fā)筒體內(nèi)壁(強(qiáng)制成膜)降膜而下；而由蒸發(fā)面蒸發(fā)出的二次蒸汽則從筒體的空間幾乎地離開(kāi)蒸發(fā)器，因此壓力損失(或稱阻力降)是極小的。為此
2.可實(shí)現(xiàn)真正真空條件下的操
正由于二次蒸汽由蒸發(fā)面到冷凝器的阻力極小，因此可使整個(gè)蒸發(fā)筒體內(nèi)壁的蒸發(fā)面維持較高的真空度(可達(dá)-750mmHg以上)，幾乎等于真空系統(tǒng)出口的真空度。由于真空度的提高，有效降低了被處理物料的沸點(diǎn)。
3.高傳熱系數(shù)，高蒸發(fā)強(qiáng)度
物料沸點(diǎn)的降低，增大了與熱介質(zhì)的溫度差；呈湍流狀態(tài)的液膜，降低了熱阻；同樣，抑制物料在壁面結(jié)焦、結(jié)垢，也提高了蒸發(fā)筒壁的分傳熱系數(shù)；高效旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)可高達(dá)8000KJ/h·㎡·℃，因此其蒸發(fā)強(qiáng)度很高。
4.低溫蒸發(fā)
由于蒸發(fā)筒體內(nèi)能維持較高的真空度，被處理物料的沸點(diǎn)大大降低，因此特別適合熱敏性物料的低溫蒸發(fā)。
5.過(guò)流時(shí)間短
物料在蒸發(fā)器內(nèi)的過(guò)流時(shí)間很短，小于10秒左右；對(duì)于常用的活動(dòng)刮板而言，其刮動(dòng)物料的端面有導(dǎo)流的溝槽(見(jiàn)圖6)，其斜角通常為45°，改變斜角的角度，可改變物料的過(guò)流時(shí)間，物料在刮板的刮動(dòng)下，呈螺旋下降離開(kāi)蒸發(fā)段。縮短過(guò)流時(shí)間，有效防止產(chǎn)品在蒸發(fā)過(guò)程中的分解、聚合或變質(zhì)。
6.可利用低品位蒸汽
蒸汽是常用的熱介質(zhì)，由于降低了物料的沸點(diǎn)，在保證相同Δt的條件下，就可降低加熱介質(zhì)的溫度，利用低品位的蒸汽，有利于能量的綜合利用。特別適宜作為多效蒸發(fā)的末效蒸發(fā)器。
7.適應(yīng)性強(qiáng)、操作方便
的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使該產(chǎn)品可處理一些常規(guī)蒸發(fā)器不易處理的高粘度、含顆粒、熱敏性及易結(jié)晶的物料。
旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器操作彈性大，運(yùn)行工況穩(wěn)定，且維護(hù)工作量小，維修方便。
四、產(chǎn)品規(guī)格
注：1. 蒸可發(fā)面積按上述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格從0.1m2-40m2可供選擇，并且根據(jù)用戶特殊要求進(jìn)行設(shè)計(jì)制作。
2.可依據(jù)不同的工藝要求選取合適的刮板形式。
3.主筒體（與物料接觸部分）及夾套材質(zhì)可根據(jù)用戶及實(shí)際需要，采用碳鋼、sus304、316L、356Ti、310S或鈦材、鎳材、搪瓷等。
五、應(yīng)用行業(yè)及操作單元示例
高效旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于中西藥、農(nóng)藥、輕工、日化、生物化工、精細(xì)化工、石油化工等領(lǐng)域，并收到良好效果。見(jiàn)下表，供參考。
由本廠生產(chǎn)制造的Z系列旋轉(zhuǎn)刮板薄膜蒸發(fā)器，是一種通過(guò)旋轉(zhuǎn)刮板強(qiáng)制成膜，可在真空條件下進(jìn)行降膜蒸發(fā)的新型高效蒸發(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。因此，在化工、石化、醫(yī)藥、農(nóng)藥、日化、食品、精細(xì)化工等行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用。我廠生產(chǎn)制造該類設(shè)備已十年有余，積累了豐富的制造和使用經(jīng)驗(yàn)。多年來(lái)，根據(jù)市場(chǎng)需求，密切結(jié)合用戶的生產(chǎn)實(shí)際，以滿足用戶的工藝要求為前提，選擇合理適宜的設(shè)備結(jié)構(gòu)，保證上乘可靠的制造質(zhì)量，在工裝設(shè)備、檢測(cè)手段及產(chǎn)品設(shè)計(jì)等方面不斷改進(jìn)并日趨完善，取得了引人注目的成績(jī)，技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量在國(guó)內(nèi)處水平。
二、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
Z系列薄膜蒸發(fā)器的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示，各結(jié)構(gòu)件分述如下：
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(必要時(shí)鏡面拋光)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)。
5.1若加熱介質(zhì)為蒸汽，加熱筒身一般采用夾套形式。
5.2若加熱介質(zhì)為導(dǎo)熱油或高壓蒸汽時(shí)，加熱筒身一般采用半管形式。
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)架采用不銹鋼塑料加工而成，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。
根據(jù)物料的粘度等特性，有下述四種刮板形式可供選擇：
(1) 滑動(dòng)刮板(見(jiàn)圖2)
滑動(dòng)刮板是一種最基本、見(jiàn)的刮板形式。刮板被安裝在轉(zhuǎn)子的四條刮板導(dǎo)槽內(nèi)，由
于受轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的離心力作用而沿徑向甩向蒸發(fā)筒體內(nèi)壁面，同時(shí)隨轉(zhuǎn)子一起作圓周運(yùn)動(dòng)。刮板的這種刮動(dòng)，使物料在蒸發(fā)壁面上呈膜狀湍流狀態(tài)，極大提高了傳熱系數(shù)，同時(shí)這種連續(xù)不斷的刮動(dòng)，有效地抑制物料的過(guò)熱、干壁和結(jié)垢等現(xiàn)象。 通常，刮板采用填充聚四氟乙烯材質(zhì)，它適宜低于150℃的工作溫度；當(dāng)蒸發(fā)溫度高于150℃時(shí)，需采用碳纖維材質(zhì)。刮板的端面加工有呈一定角度的導(dǎo)液槽。
(2) 固定刮板(見(jiàn)圖3)
固定刮板都采用金屬材料，它被剛性連接在轉(zhuǎn)子上，刮板的長(zhǎng)度同蒸發(fā)筒身，旋轉(zhuǎn)刮板與蒸發(fā)筒身內(nèi)壁的間隙僅為1-2mm，要求較高的加工與安裝精度，它適宜特高粘度及易起泡沫物料的蒸發(fā)濃縮、脫溶或提純。
(3) 鉸鏈刮板(見(jiàn)圖4)
這種刮板適宜于易在加熱面上結(jié)垢的物料，刮板通常采用非金屬件，采用活動(dòng)鉸鏈方式將刮板安裝在轉(zhuǎn)架上。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于離心力的作用，刮板被緊壓在蒸發(fā)筒體內(nèi)壁，(與壁面)呈一定角度在壁面滑動(dòng)，將物料刮成薄膜，且防止壁面結(jié)垢。
(3)螺旋刮板(見(jiàn)圖5)
該刮板適用于流動(dòng)性差，易結(jié)垢、特高粘度物料的濃度。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)靠螺旋刮板的推力，使?jié)饪s物料順利向下流動(dòng)。
8.底封頭單獨(dú)設(shè)計(jì)的W型底封頭，并配置耐高溫自潤(rùn)滑軸承，既便于物料的出料，同時(shí)，便于底軸承的維護(hù)和維修。
三、性能特點(diǎn)
薄膜蒸發(fā)器具備的下述的優(yōu)點(diǎn)，是常規(guī)膜式蒸發(fā)器所不能比擬的：
1.極小的壓力損失 在旋轉(zhuǎn)刮板薄膜蒸發(fā)器中，物料“流”與二次蒸汽“流”是兩個(gè)獨(dú)立的“通道”：物料是沿蒸發(fā)筒體內(nèi)壁(強(qiáng)制成膜)降膜而下；而由蒸發(fā)面蒸發(fā)出的二次蒸汽則從筒體的空間幾乎地離開(kāi)蒸發(fā)器，因此壓力損失(或稱阻力降)是極小的。為此
2.可實(shí)現(xiàn)真正真空條件下的操
正由于二次蒸汽由蒸發(fā)面到冷凝器的阻力極小，因此可使整個(gè)蒸發(fā)筒體內(nèi)壁的蒸發(fā)面維持較高的真空度(可達(dá)-750mmHg以上)，幾乎等于真空系統(tǒng)出口的真空度。由于真空度的提高，有效降低了被處理物料的沸點(diǎn)。
3.高傳熱系數(shù)，高蒸發(fā)強(qiáng)度
物料沸點(diǎn)的降低，增大了與熱介質(zhì)的溫度差；呈湍流狀態(tài)的液膜，降低了熱阻；同樣，抑制物料在壁面結(jié)焦、結(jié)垢，也提高了蒸發(fā)筒壁的分傳熱系數(shù)；高效旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)可高達(dá)8000KJ/h·㎡·℃，因此其蒸發(fā)強(qiáng)度很高。
4.低溫蒸發(fā)
由于蒸發(fā)筒體內(nèi)能維持較高的真空度，被處理物料的沸點(diǎn)大大降低，因此特別適合熱敏性物料的低溫蒸發(fā)。
5.過(guò)流時(shí)間短
物料在蒸發(fā)器內(nèi)的過(guò)流時(shí)間很短，小于10秒左右；對(duì)于常用的活動(dòng)刮板而言，其刮動(dòng)物料的端面有導(dǎo)流的溝槽(見(jiàn)圖6)，其斜角通常為45°，改變斜角的角度，可改變物料的過(guò)流時(shí)間，物料在刮板的刮動(dòng)下，呈螺旋下降離開(kāi)蒸發(fā)段。縮短過(guò)流時(shí)間，有效防止產(chǎn)品在蒸發(fā)過(guò)程中的分解、聚合或變質(zhì)。
6.可利用低品位蒸汽
蒸汽是常用的熱介質(zhì)，由于降低了物料的沸點(diǎn)，在保證相同Δt的條件下，就可降低加熱介質(zhì)的溫度，利用低品位的蒸汽，有利于能量的綜合利用。特別適宜作為多效蒸發(fā)的末效蒸發(fā)器。
7.適應(yīng)性強(qiáng)、操作方便
的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使該產(chǎn)品可處理一些常規(guī)蒸發(fā)器不易處理的高粘度、含顆粒、熱敏性及易結(jié)晶的物料。
旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器操作彈性大，運(yùn)行工況穩(wěn)定，且維護(hù)工作量小，維修方便。
四、產(chǎn)品規(guī)格
注：1. 蒸可發(fā)面積按上述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格從0.1m2-40m2可供選擇，并且根據(jù)用戶特殊要求進(jìn)行設(shè)計(jì)制作。
2.可依據(jù)不同的工藝要求選取合適的刮板形式。
3.主筒體（與物料接觸部分）及夾套材質(zhì)可根據(jù)用戶及實(shí)際需要，采用碳鋼、sus304、316L、356Ti、310S或鈦材、鎳材、搪瓷等。
五、應(yīng)用行業(yè)及操作單元示例
高效旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于中西藥、農(nóng)藥、輕工、日化、生物化工、精細(xì)化工、石油化工等領(lǐng)域，并收到良好效果。見(jiàn)下表，供參考。
