一般多效蒸发的末效或后几效总是在真空下操作,由于各效(除末效外)二次蒸汽都作为下一效的加热蒸汽,故提高了生蒸汽的利用率,即经济性。需要强调的是蒸发量与传热量成正比,多效蒸发并没有提高蒸发量,而只是节约了加热蒸汽,其代价是设备投资增加。在相同的操作条件下,多效蒸发器的生产能力并不比传热面积与其中一个效相等的单效蒸发器的生产能力大。特别应注意那种认为多效蒸发器的生产能力是单效蒸发器的若干倍的观点是错误的。
根据给蒸发器加入原料的方式,可分为并流加料、逆流加料和平流加料三种蒸发流程。下面以三效为例分别介绍:
1. 并流蒸发流程
并流三效蒸发流程中,溶液和加热蒸汽的流向相同,都是从第一效开始按顺序流到第三效后结束。其中加热蒸汽分两种,第一效是生蒸汽,即由其他蒸汽发生器产生的蒸汽,第二效和第三效的蒸汽是二次蒸汽,第一效蒸发产生的蒸汽是第二效蒸发的加热蒸汽,第二效蒸发产生的二次蒸汽是第三效蒸发的加热蒸汽。原料液进入第一效浓缩后由底部排出,并依次进入第二效、第三效,在第二效和第三效被连续浓缩。完成液由第三效底部排出。
并流加料法的优点有利用各效间的压力差输送料液;因前效温度和压力高于后效可以不设预热器;辅助设备少,流程紧凑,温度损失小;操作简便,工艺稳定,设备维修量少。其缺点是:后效温度降低后,溶液黏度逐效增大,降低了传热系数,需要更大的传热面积。
2. 逆流加料流程
在逆流加料流程中,料液与蒸汽走向相反。料液从末效加入蒸发浓缩后,用泵将浓缩液送入前一效直至末效,得到完成液;生蒸汽从第一效加入后经放热冷凝成液体,产生的二次蒸汽进入第二效,在对料液加热后冷凝成液体,第二效产生的二次蒸汽进入第三效对原料液加热,释放热量后冷凝成液体排出。
逆流加料流程中,因随浓缩液浓度增大而温度逐效升高,所以各效的黏度相差较小,传热系数大致相同;完成液排出温度较高,可在减压下进一步闪蒸浓缩。其缺点是:辅助设备多,需用泵输送原料液;因各效在低于沸点下进料,故必须设置预热器。能量消耗大也是其缺点。逆流加料流程主要应用于黏度较大的液体的浓缩。
3. 平流加料流程
在平流蒸发流程中,原料液分别加入到各效蒸发器中,完成液分别从各效引出,蒸汽流向是从第一效进生蒸汽,产生的二次蒸汽进入第二效并释放热量后冷凝成液体,第二效产生的二次蒸汽进入第三效,在第三效释放热量