蒸汽加熱刮板薄膜蒸發(fā)器 蒸汽夾套加熱薄膜蒸發(fā)器
發(fā)布時(shí)間: 2020-09-18 10:46
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刮板式旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器
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一、概述
旋轉(zhuǎn)刮板薄膜蒸發(fā)器是一種通過旋轉(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。
我公司生產(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，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)。
二、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
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)過程，即從二次蒸汽出口離開蒸發(fā)器。)
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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)架采用不銹鋼精密鑄件加工而成，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，有下述三種刮板形式可供選擇：
(1) 滑動(dòng)刮板(見圖2)
滑動(dòng)刮板是一種最基本、最常見的刮板形式。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。
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)器具備的下述獨(dú)特的優(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中央的空間幾乎無阻礙地離開蒸發(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.過流時(shí)間短
物料在蒸發(fā)器內(nèi)的過流時(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(見圖5)，其斜角通常為45°，改變斜角的角度，可改變物料的過流時(shí)間，物料在刮板的刮動(dòng)下，呈螺旋下降離開蒸發(fā)段。縮短過流時(shí)間，有效防止產(chǎn)品在蒸發(fā)過程中的分解、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
獨(dú)特的結(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
高效旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器的型號(hào)定義見右圖：
高效旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器的外形尺寸及部份技術(shù)規(guī)格，見圖6及表1
表1：薄膜蒸發(fā)器的外形尺寸及部份技術(shù)規(guī)格表
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有效
蒸發(fā)
面積
(m2)
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尺 寸
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設(shè) 備
|
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設(shè)備
總高
A
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加熱筒
身高
B
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加料
分離筒
C
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筒身
外徑
D
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安裝
支座高
E
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電機(jī)
減速機(jī)
F
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支座
孔距
G
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Dn
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電機(jī)
功率
kW
|
壓 力(Mpa)
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總重
(約)
Kg
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夾套
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內(nèi)筒
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0.3
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2290
|
750
|
550
|
273
|
1253
|
702
|
480
|
211
|
1.5
|
0.6
|
＜-0.095
|
480
|
|
0.5
|
2440
|
900
|
550
|
273
|
1403
|
702
|
480
|
211
|
1.5
|
0.6
|
＜-0.095
|
500
|
|
1
|
2820
|
1200
|
550
|
412
|
1781
|
702
|
605
|
313
|
1.5
|
0.6
|
＜-0.095
|
680
|
|
2
|
4330
|
1830
|
755
|
462
|
2372
|
1433
|
843
|
400
|
3.0
|
0.4
|
＜-0.095
|
1100
|
|
4
|
5490
|
2630
|
844
|
712
|
3511
|
1565
|
1003
|
600
|
5.5
|
0.4
|
＜-0.095
|
1950
|
|
6
|
6275
|
2890
|
844
|
912
|
3817
|
1944
|
1236
|
800
|
7.5
|
0.4
|
＜-0.095
|
2980
|
|
8
|
6910
|
3658
|
844
|
916
|
4587
|
1909
|
1236
|
800
|
7.5
|
0.4
|
＜-0.095
|
3550
|
|
10
|
6960
|
3658
|
900
|
1112
|
4542
|
1918
|
1236
|
1000
|
7.5
|
0.4
|
＜-0.095
|
4880
|
|
12
|
7460
|
3658
|
1003
|
1316
|
4985
|
1998
|
1567
|
1200
|
11
|
0.4
|
＜-0.095
|
6300
|
|
15
|
8315
|
4590
|
1003
|
1316
|
4390
|
2040
|
1804
|
1200
|
15
|
0.4
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＜-0.095
|
7850
|
|
18
|
9210
|
5494
|
1003
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1316
|
5290
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2040
|
1804
|
1200
|
15
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0.4
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＜-0.095
|
8830
|
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20
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9840
|
6121
|
1003
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1316
|
5920
|
2040
|
1804
|
1200
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15
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0.4
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＜-0.095
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9350
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注：1.上述外形尺寸與實(shí)際設(shè)備尺寸可能略有變動(dòng)，供參考。以訂貨后由我公司提供的圖紙為準(zhǔn)；
2.表中D表示夾套外徑，Dn表示蒸發(fā)筒體的內(nèi)徑；
3.夾套壓力：常規(guī)按0.4Mpa蒸汽設(shè)計(jì)，也可按用戶要求的另行設(shè)計(jì)，當(dāng)采用導(dǎo)熱油時(shí)，也可另行設(shè)計(jì)；
4.蒸發(fā)內(nèi)筒真空度：常規(guī)按-0.09Mpa(約-680mmHg)，也可按用戶要求達(dá)到-0.095Mpa(約-720mmHg)和-0.0986Mpa(約-750mmHg)；
5.主筒體(與物料接觸部份)及夾套材質(zhì)：可根據(jù)用戶及實(shí)際需要，采用碳鋼、SUS304、316L、316Ti、.310S或鈦材、鎳材等；
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)已廣泛使用于中西藥、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。見表(2)，供參考。
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行業(yè)
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典 型 物 料
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行業(yè)
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典 型 物 料
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行業(yè)
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典 型 物 料
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醫(yī)
藥
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維生素類VE、VC
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無
機(jī)
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三氯化鈦
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有
機(jī)
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高濃度甲醛
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中草藥類、茶多酚
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氧化錳
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精對(duì)苯二甲酸鹽
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抗生素類
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燒堿溶液
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三羥甲基丙烷
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制藥溶液
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碳酸鉀
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荼黃酸甲醛
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醫(yī)藥中間體類
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溴化鉀、溴化鈉
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聚醚多元醇
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單腈胺
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硫酸鋁
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桃膠
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咪唑、三唑啉
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偏硅酸鈉
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聚丙烯酰胺、
聚丙烯酸鈉
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輕
工
日
化
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天然色素、蕃茄紅素
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硝酸鉀
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四氨基二苯胺
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乳酸、L-乳酸
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高錳酸鉀
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三甲基氫醌
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卵磷酯
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硫化堿
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環(huán)氧樹脂
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香精香料
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鎢酸、鉬酸鹽類
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雙酚A
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蜂蜜
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吊白塊、保險(xiǎn)粉
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碳酸甲酯、乙酯
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甘油
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農(nóng)
藥
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呋喃酚
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羥基乙酸
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飼料添加劑
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除蟲菊酯系列
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環(huán)
保
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硫酸鈉廢水
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淀粉糖
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乙草胺、丙草胺、
撲草胺
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氯化鈉廢水
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酶制劑
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甲胺磷
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氯化氨廢水
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烷基多糖苷
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四氫呋喃
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硫酸氨廢水
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醇醚硫酸鹽
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除草劑類
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山梨酸鉀
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右旋泛酸鈣
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表(2)主要應(yīng)用行業(yè)及典型物料表：
薄膜蒸發(fā)器可用作物料的濃縮、脫氣、脫溶(溶劑回收)、提純等化工單元操作，下列流程可供參考：
1. 物料濃縮(蒸發(fā)水分)見圖(7)
2. 脫溶或提純見圖(8)
3. 作為精餾塔的再沸器，見圖(9)
4. 與列管式蒸發(fā)器組成多效蒸發(fā)器，見圖(10)
五、薄膜蒸發(fā)器選型須知
薄膜蒸發(fā)器的選型應(yīng)綜合考慮各方面的因素，且這些因素又是相互關(guān)聯(lián)的，一般需考慮：
1. 蒸發(fā)面積的確定：
▲ 蒸發(fā)量的計(jì)算，根據(jù)處理量及進(jìn).出料濃度，計(jì)算出單位時(shí)間的蒸發(fā)量(Kg/h)；
▲ 根據(jù)物料的粘度、濃度、蒸發(fā)溫度等估測(cè)蒸發(fā)器的蒸發(fā)強(qiáng)度；
▲ 考慮一定的富余量，計(jì)算出要求的蒸發(fā)面積。
2. 真空度的確定
▲ 真空度的獲得是以消耗能量為代價(jià)的，只要滿足蒸發(fā)要求，不必要求過高的真空度；
▲ 依據(jù)物料的熱敏性，估算出在此蒸發(fā)溫度下的真空度；
▲ 考慮一定的泄漏可能，及二次蒸汽的沿程阻力，確定所需的真空度；
3. 刮板形式及材質(zhì)的確定
▲ 根據(jù)物料的粘度、結(jié)晶傾向、泡沫等物化性能，選擇合適的刮板形式，同時(shí)考慮蒸發(fā)溫度，確定合適的材質(zhì)；
4. 熱媒質(zhì)的確定
▲ 根據(jù)所需的蒸發(fā)溫度及消耗的熱量，確定采用蒸汽或熱水或?qū)嵊偷饶骋环N合適的熱媒質(zhì)。
5. 蒸發(fā)器材質(zhì)的選擇確定
6. 電機(jī)防爆性能的選擇并確定
本公司積多年實(shí)際應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，將無保留地協(xié)助客戶作出合適的產(chǎn)品選型。
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