真空蒸发浓缩系统辅助设备优化设计

真空蒸发浓缩系统的主体是蒸发器，必须与适当的附属设备配合，才能在真空状态下对料液进行正常的蒸发浓缩操作。

真空蒸发浓缩系统的辅助设备通常有进料缸、冷凝器、各种泵及间接式换热器等。蒸发器与这些辅助设备进行适当的配合，可以得到不同形式的真空蒸发浓缩系统。

一、进料缸

进料缸用于稀料液的缓冲暂存。稀料液通过进料管进入缸体。缸内的液位由适当机构（如浮球阀）控制维持相对稳定。蒸发浓缩系统的浓缩液输送管路一般装有支路，如果浓缩液浓度达不到要求，则通过此支路管回流到进料缸，重新与稀料液混合后再进行蒸发浓缩。另外当浓缩操作结束后，进料缸通入清水后也可作为就地清洗的清水缸用。进料缸与蒸发器之间一般利用管路连接就可进料，前提是必须克服料液流动阻力，否则需加泵，例如，对于升膜式蒸发器，系统的真空度不足将稀料液从进料缸吸入到蒸发器的顶部，因此必须由泵提供动力。

加工过程简单的生产线，尤其是产量不大的间歇式生产线，不一定设进料缸，可直接将前道工序的料罐作为进料缸用。

二、泵

真空蒸发系统中所用的泵可归为四类：物料泵、冷凝水排除泵、真空泵和蒸汽再压缩泵。

（一）物料泵

真空蒸发浓缩系统处于负压状态，因此，连续蒸发操作时，浓缩液的出料一般要用泵抽吸完成。所用的泵可以用离心泵，但多用正位移泵。除了强制循环式蒸发器中的循环泵以外，由降膜式长管蒸发器构成的多效蒸发系统，除了进料一般要用泵送以外，上一效蒸发器出来的浓缩液进入下一效蒸发器，一般也须用泵输送。

（二）冷凝水排除泵

真空蒸发系统中还有一类泵，用于排除负压状态加热器中加热蒸汽产生的冷凝水。当蒸发器的加热器与真空系统相连，进入加热器的蒸汽（生蒸汽、二次蒸汽或二者的混合物）均可通过适当形式的调节控制，成为负压状态（负压状态的蒸汽对应的温度低于100℃）。此时加热器的冷凝水也为负压，必须通过离心泵抽吸才能排出加热器。另外，低位冷凝器的冷却冷凝水也需要用离心泵抽吸（参见第七章，图7-20）。

（三）真空泵

真空泵的作用是排除系统中产生的不凝性气体，保障提供系统操作所需的真空度。系统的不凝性气体主要来自稀料液，直接式冷凝器用的冷却水也夹带有不凝性气体。不凝性气体会与水分蒸发产生的二次蒸汽共存。一般的冷凝器只能使二次蒸汽冷凝成水，而无法使不凝性气体冷凝成液。不凝性气体一般必须用与冷凝器相接的真空泵抽吸。同样，系统中利用（带有不凝性气体）二次蒸汽作加热剂的加热器，也要与真空泵相连，将不凝性气体抽走。(www.xing528.com)

真空蒸发系统通常采用的真空泵形式有复往式真空泵、水环式真空泵、蒸汽喷射泵和水力喷射泵等。水力喷射泵可不用冷凝器，直接可与蒸发器相连，为系统提供真空。

（四）蒸汽压缩泵

为了提高蒸发器的热效率，可将系统产生的二次蒸汽压缩后再用作蒸发器的加热介质。用于二次蒸汽压缩的压缩泵有热压缩和机械压缩两类。

热压缩泵的结构类似于蒸汽喷射泵，它的工作动力是高压蒸汽。它的工作原理是使利用少量高压蒸汽与大量二次蒸汽混合，得到温度高于二次蒸汽的混合蒸汽，这种蒸汽可用作蒸发器的加热介质。

机械压缩泵以电力或蒸汽涡轮机为驱动力，可将较低压力（温度）的二次蒸汽压缩成较高压力（温度）的蒸汽。常见机械式蒸汽压缩泵有罗茨式和离心式两种形式。

三、冷凝器

冷凝器在真空蒸发浓缩系统中的主要作用是将蒸发器所产生的二次蒸汽冷凝成液体，以便使后面所连接的真空泵只需抽走不凝性气体，从而大大减轻后续真空泵的抽气负荷，维持系统所要求的真空度。冷凝器的本质是一种换热器，既可以是直接式（混合式），也可以是间接式。这些换热器的结构形式可参见第七章相关内容。

用于一般水溶液（或水分散相料液）蒸发的真空蒸发系统，往往采用以水为冷却介质的直接式冷凝器。而对于需要回收芳香成分的料液，或者对于含有机溶剂的料液（如乙醇提取液），则需要采用间接式冷凝器。值得一提的是，有些企业为了将二次蒸汽冷凝水回收用于工艺用水，则也采用间接式冷凝器。

如上所述，无论是间接式还是直接式冷凝器，一般均不会使二次蒸汽所带的不凝性气体冷凝成液，因而均需在适当位置设排出口，与真空泵相连。真空度要求不高的蒸发系统，可采用水力喷射泵冷凝二次蒸汽，同时抽走不凝性气体。

四、间接式换热器

有些真空蒸发系统，除了用于物料加热蒸发的加热器和用于二次蒸汽冷凝的冷凝器以外，还会有供稀料液进行预热或杀菌，或供浓缩液余热回收所用的间接式换热器。这些热交换器既可用生蒸汽、二次蒸汽，或者带有余热的浓缩液作加热剂进行加热。这些换热器可以为单程列管式换热器，单独用生蒸汽加热，或与蒸发器的列管式换热器并联，用相同的负压蒸汽进行加热；也可是盘管式换热器，结合在蒸发器的列管加热器内或分离器内，用蒸发器加热蒸汽或分离器产生的二次蒸汽加热。