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降膜蒸發器及其他蒸發器設計特點，蒸發器選型考慮因素（三）
升/降膜蒸發器
升膜蒸發器和降膜蒸發器有時結合成一個升/降膜蒸發器，以結合兩者的優點(圖6)。當需要較高的蒸發進料比、濃縮液為黏液時，管束可分為兩段，Di一段作為升膜蒸發器，第二段作為降膜蒸發器(5)。
原料進入升膜部分的管板底部。液體通過管道上升時開始沸騰，液體和蒸汽的混合物被排出并重新分布在降膜管的頂部。升膜管產生的蒸汽有助于液體在管道上的分布，并且增加了液體的速度，從而增加了傳熱。來自下降流體的蒸汽和液體的混合物在外部的分離器中分離。
升降膜蒸發器的優點是:
•相對較低的停留時間
•相對較高的傳熱速率
•相對較低的成本
•可以建造成大型單元
•較低的停留時間
•較小的占地面積
•在廣泛的業務范圍內良好的傳熱。
缺點包括:
•廠房高度要求高
•經常需要再循環
•通常不適合鹽漬或有污染性液體。
升降膜蒸發器應用于處理干凈的液體或易發泡液體，以及需要大量蒸發負荷時。
圖6
密封板式蒸發器
密封板框式蒸發器(圖7)是通過在頂部承載桿和底部導桿之間安裝一些具有角部開口的壓花板來構造的。當一系列的板被固定在框架中時，所述板被密封并被設置形成窄行流通道。
根據襯墊的不同，流體以串聯或平行的方式穿過板之間的相鄰層。墊圈防止流體逃逸到大氣中，加熱介質在隔板之間流動。
這些系統可以作為升膜蒸發器、降膜蒸發器或升/降膜蒸發器。
針對具體應用進行適當的設計，可以達到非常高的速度和傳熱系數。高速度有助于zui大限度地減少加熱表面的結垢或鹽漬。板式蒸發器的換熱面相對較小，為了優化傳熱并保持較低的散熱溫度，板式蒸發器通常在較低的壓力下工作。
密封板式蒸發器的優點是:
•適合蒸發熱敏感、粘稠和易起泡材料
•結構緊湊，所需廠房高度低
•容易清洗和改造。
密封板式蒸發器一個主要的缺點是襯墊面積大。通過選擇適當的墊片并遵循適當的組裝程序，可以避免泄漏（5）。
密封板式蒸發器的典型應用是剝離脫除，從聚合物中去除單體和除臭。
圖7
攪拌式薄膜蒸發器
對于難以處理的原料，一種更有用的蒸發器類型是攪拌式薄膜蒸發器(圖8)。雖然管式蒸發器已經成功地應用于各種原料，但是它們在熱敏性、粘稠、易結垢或高沸點液體方面的應用不太成功。由于停留時間長、傳熱表面結垢、管道堵塞以及高粘度導致的低傳熱和高壓降是常見的問題。
攪拌式薄膜蒸發器成功地克服了產品難以處理的問題。簡單地說，該方法通過控制條件，利用間接傳熱和機械攪拌流體，快速分離出揮發性組分和難揮發性組分。分離通常在真空條件下進行，以zui大限度地擴大溫差，同時保持zui有利的產品溫度，以及zui大限度地提高揮發性物質的脫除和回收。
各種設計的薄膜式蒸發器都可在市場上買到。攪拌式薄膜蒸發器由兩個主要部件組成: 受熱體和轉子。薄膜蒸發器類型有立式和臥式兩種，轉子有多種設計，其與加熱套管壁之間的間隙從一定距離到幾乎為零，緊貼壁面。
目前運行的大多數薄膜式蒸發器都采用立式、柱狀、固定距離的轉子設計。原料進入加熱區上方的單元，并通過轉子均勻地分布在體壁的內圓周上(圖9)。液體沿壁盤旋而下，而轉子葉片產生的弓形波則產生高度湍流，導致高熱流密度。揮發性成分迅速蒸發。蒸汽既可以并流流動也可以逆流流動，當它們離開裝置時就可以進行冷凝或后續處理，非揮發性組分在底部出口流出。弓形波的連續沖洗可以zui大限度地減少熱壁的污染，因為熱壁是產品或殘留物最集中的地方。
攪拌式薄膜蒸發器具有停留時間短、停留時間分布窄、湍流度高、表面更新快等優點，能夠成功地處理熱敏性、粘稠和易結垢物料。一個“標準"的薄膜蒸發器通常可以處理粘度為1-50,000 cP 的材料。特殊的輸送轉子設計可以在50,000到20,000,000立方厘米的范圍內運行。低產品庫存和在接近平衡條件下的操作對于活性高的產品非常重要。
攪拌式薄膜蒸發器具有很高的加工靈活性，通常可以設計成在不同的操作條件下加工不同的產品的系統(6)。通常，薄膜蒸發器在2-250毫米汞柱的低壓范圍內工作。蒸發器采用蒸汽或液體加熱介質。
攪拌式薄膜蒸發器的優點是:
•在加熱區停留時間短，以秒至分鐘為單位
•由于轉子產生的湍流導致的高傳熱系數
•具有最小返混的平推流動
•處理含固量高和高粘物質
•較少的產品降解，較高的產量
•由于轉子對殘渣的“擠壓"導致的高回收率(7)。
攪拌式薄膜蒸發器的缺點是其成本高于標準蒸發設備。此外，分段運輸或蒸汽壓縮的能源回收無法實現。
攪拌式薄膜蒸發器通常用于以下應用:
•凈化不穩定的有機化學物，如天然油、脂肪酸、異氰酸酯、除草劑和殺蟲劑
•濃縮食品和藥物，如卵磷脂、酶、水果和蔬菜泥,生物溶液、植物和植物提取物、發酵液
•從廢物流中回收有價值的資源，例如油漆中的溶劑、從廢汽油中提純甘油、減少無機鹽的體積
•熱塑性塑料、丙烯酸樹脂、酚醛樹脂、有機硅聚合物、聚酯和尼龍的脫揮
•危險廢物最小化處理，例如:。放射性廢物。
攪拌式薄膜蒸發系統的機械技術和工藝技術已被證明是可靠的，在傳統的管式蒸發器難以應用時，應考慮采用這種技術。通常，管式蒸發器和攪拌式薄膜蒸發器組合是Zui 佳解決方案(6)。
圖8
圖9
流程要求
在評估工藝和設備之前，必須先確定商業化產品的要求、規格和價值。然后，必須確定生產要求的工藝規范。工藝過程能夠生產出收率高、廢液少的優質產品，應考慮以下幾個因素:
•工藝啟動zui大限度地提高開工時間并zui大限度地減少過程穩定期的產品損失
•停機時，產品滯留率最小化以盡量減少產品損失。
•縮短停留時間，zui大限度地減少由于降解而造成的產品損失。
•防止清洗時造成的污染。
•從濃縮殘渣中利用產品價值的能力，這減少了廢水，并且需要循環再生(或第二階段)來回收額外的產品。
•能夠將濃縮物產品中的易揮發組分脫除到低水平。
選擇蒸發器
選擇Zui 好的蒸發器可能很容易，也可能很復雜。產品的特性，如高粘度或重雜質粗粒提供了一些方向。然而，對于許多簡單的應用來說，所有或多數類型的蒸發器都能很好地處理這些過程。在這種情況下，選擇因素可能如下: 產能、小批量生產、過去的工廠經驗、可用空間、操作員資質、公用工程要求、維護需求和/或成本。
下表提供了針對特定應用選擇蒸發器的一些指導。
蒸發器產品特性選擇標準表
通常，對于低產能或多產品間歇生產，Zui 經濟的選擇是間歇蒸發器或攪拌間歇蒸發器。它簡單、價格低廉，可處理多種特性和操作條件可變的產品。它或許需要更多的清潔時間，但它通常是一個低維護系統。
當處理量大時，通常使用連續的工藝流程，管式蒸發器是適用的shou選設備。
生產能力、粘度、含固量、結垢和發泡傾向將決定zui合適的蒸發器類型以及是否需要循環設計。一般來說，強制循環蒸發器比自然循環更昂貴，但在某些情況下，其較少占地空間下具有較高的傳熱系數，資金成本大致相同或更低。
如果產品由于具有熱敏性、高粘度、含固量高或易產生污染而難以處理，則可能需要采用板框式蒸發器或攪拌式薄膜蒸發器等技術。