基本介紹
蒸發濃縮技術,多效蒸發技術,熱泵蒸發技術,MVR蒸發器,TVR蒸發器,
蒸發濃縮技術
蒸發濃縮就是使含有不揮發溶質的溶液沸騰汽化並移出蒸汽，從而使溶液中溶質的濃度提高的過程，是現階段最常使用的濃縮技術。它不僅在食品藥品濃縮中常用，在海水淡化、廢水處理等行業中，使用也是非常廣泛。
在化工實際操作中，蒸發的形式多種多樣，有單效蒸發、多效蒸發，還有最近常用的熱泵蒸發。由於在食品醫藥行業的蒸發操作中，為了適應熱敏性物料的蒸發濃縮，也為了降低能耗，蒸發濃縮技術往往需要在低溫的條件下進行，所以低溫蒸發濃縮技術是食品醫藥行業中重要的技術。
化工生產過程中的蒸發是使物料中的溶劑(通常是水)由液體變成氣體的過程。蒸發過程能量消耗特別大，這也是很多化工廠的能耗在蒸發工藝上所占據的比例特別高的原因所在。據了解，中藥生產企業在藥材提取後的濃縮工段所消耗的蒸汽量大約占到全廠總用汽量的2/3，甚至多達80%，因此，對此問題進行分析和尋求解決的途徑會對企業的節能工作起著十分重要的作用。對於蒸發操作來說，如何回收二次蒸汽的餘熱對於減少企業生產成本有重要意義。
多效蒸發技術
由於早期的蒸發技術能耗很大，為了節約能源，也是為了最大限度的減小向環境排放帶有物料的二次蒸汽而污染環境，隨著化工技術的發展以及節能技術的要求，人們又開發了多效蒸發裝置。由前文分析可知，直接蒸發能耗巨大是由於沒有利用從物料蒸發出的二次蒸汽的能量。而多效蒸發充分的利用了該餘熱，節約了能源。第一效蒸發產生的二次蒸汽並未直接冷凝排放，而是作為下一效的加熱熱源，以此類推。最後一效產生的二次蒸汽由於其溫度和壓力較低沒有多大的利用價值直接冷凝排放。
由於多效蒸發的常用性，很多學者對此進行研究。李珊對三效並流蒸發系統進行熱力學最佳化，提出將第一效的部分二次蒸汽作為第三效的加熱蒸汽，以保證蒸汽平衡。梁虎對多效並流蒸發系統進行最佳化設計，用來濃縮NaOH溶液，在利用二次蒸汽的同時，考慮向各效補充適量的生蒸汽，這樣有點類似於蒸汽平流，但最佳化結果表明，在最優條件下，前一效的二次蒸汽剛好是下一效的二次蒸汽量，而無需補充生蒸汽。周大軍對三效並流加熱泵蒸發的多效蒸發系統進行了最佳化設計，包括開環熱泵流程和閉環熱泵流程。阮奇等人對並流多效蒸發進行了深入的研究，研究結果表明，加入冷凝水閃蒸這一節能措施可以充分利用冷凝水的汽化潛熱。HassamT.El-Dessouky等人採用平流多效蒸發來進行海水淡化處理，提出採用冷凝水閃蒸的節能措施，並套用於生產實踐，通過對兩種流程(單純平流和平流與錯流相結合)的比較，得出性能最好的是平流與錯流相結合的流程的結論。Yousef、RichardS.J、HishamM等分別對各種海水淡化技術進行了評估，文章表明了目前海水淡化領域多效蒸發占的分額很少，主要以多級閃蒸(MSF)和反滲透(RO)技術占了絕大部分，但是在製糖、黑液處理等領域仍然以多效蒸發為主。
熱泵蒸發技術
是最近化工行業發展迅速的新型蒸發技術，其基本原理是用壓縮機或者高壓蒸汽提高二次蒸汽的壓力和溫度，然後送回原蒸發器的加熱室，作為加熱蒸汽使用，或者以二次蒸汽為低溫熱源，回收部分餘熱。提高二次蒸汽的壓力和溫度常用的有兩種方法，一種是蒸汽機械再壓縮技術MVR(MechanicalVaporRecompression)，另一種則是蒸汽熱力再壓縮技術TVR(ThermalVapourRecompression)。
MVR蒸發器
二次蒸汽通過壓縮機的絕熱壓縮作用，提高了壓力和飽和溫度，再把壓縮後的蒸汽引入到蒸發器管外加熱物料，整個系統的輸入功只有壓縮機的電功，節能效果顯著，目前此系統在化工的蒸發濃縮中很常用。
TVR蒸發器
此蒸發器系統相對於直接排放二次蒸汽的系統來說有所改進，它利用噴射式熱泵來回收部分二次蒸汽，由於噴射式熱泵1kg高壓蒸汽只能引射0.3kg的二次蒸汽，因此雖然此系統結構簡單緊湊，但是能效比較低。
熱泵蒸發常用的形式大體上有上文所述的噴射式熱泵蒸發(TVR)和直接壓縮二次蒸汽機械壓縮式熱泵蒸發(MVR)，近年來，由於工程材質、結構及製造技術的顯著進步以及能源價格的上漲，機械壓縮式熱泵已越來越為人們所重視。熱泵廣泛用於各種稀溶液的蒸發濃縮，在實際的工業生產中，使用熱泵蒸發技術已經被證明有很好的經濟性。
熱泵裝置只需消耗少量的高質能量就能得到比較多的熱能，減少了能源的浪費。在大多數套用中，熱泵蒸發的能量消耗比單效或多效蒸發的低得多，並且熱泵技術的採用可以取代大量的鍋爐房，節省燃料、減少大氣的污染、餘熱得到利用的同時也減少了熱污染，因而使城市的環境衛生必然得到改善，也有利於生態平衡。熱泵蒸發是一種低能耗的十分可靠的蒸發方法，由於節能和穩定已經在化工過程中取得了廣泛的套用。
