在制药、食品、生物发酵、化工、环保、新能源锂电等诸多行业，蒸发浓缩是非常重要的一个工艺。
蒸发是液体变成气体的过程，简单的说，就是溶液里面使溶剂（多为水）汽化挥发，同时伴随着溶质的浓度增大的过程,也就是蒸发浓缩，而这种由“液相”变成“汽相”的相变过程中能量消耗特别大！我们都知道，水的比热为1 kcal/kg·℃，也就是说，1 kg的水，温度每上升1 ℃需要1 kcal的热量，把1 kg的水从0 ℃加热到100 ℃沸腾，理论上也就仅需要大约100 kcal的热量（就是“显热”，此过程无相变）；但如果将其在此100 ℃时继续加热使它汽化，成为同温度的蒸汽，则需要约539 kcal的热量（就是我们平时说“潜热”或“汽化热”，此过程发生相变），能耗相当于使同样重量的水温度每升高1 ℃所需热量的539倍！反过来，1 kg 100 ℃的蒸汽冷凝成同温度的水产生“相变”时也会放出同样多的热量，称之为“冷凝热”，所以汽化热和冷凝热对同一种物质在相同温度下的数值是相等的。
据了解，中药厂在药材提取后的浓缩工段所消耗的蒸汽量大约占到全厂总用汽量的2/3，甚至多达80%左右，因此，我们今天就来探讨不同类型的蒸发浓缩设备怎样配置蒸汽阀门，怎样确保液位系统的平衡，及系统节能等技术。
Tips：随着科技的发展，浓缩不一定非得用蒸发的方式，也可以用“膜过滤”或“膜浓缩”或“膜分离”的方法，由于这种膜技术不是通过蒸汽加热传热使之蒸发的，这里就不展开阐述了。
一、蒸发浓缩系统的基本构成
1、蒸发既是一个传热过程，同时又是一个溶剂汽化、产生大量二次蒸汽的传质过程，所以蒸发必须具备两个条件：
A、不断给溶液加热维持溶剂的汽化
B、及时排走二次蒸汽，否则溶液上面空间的压力逐步增大，影响蒸发速率，而且，当二次蒸汽与溶液趋于平衡时，便不再蒸发。
2、在没有特指的情况下，一般的单效蒸发浓缩系统，主要包括：加热器（列管换热器）、分离室（又称蒸发室）、冷凝器、循环泵、真空泵等几块，当然，根据控制以及产品的特性需要，会适当增减一些设施。下图以供参考：
二、蒸发术语
1、一般常见的蒸发器采用列管式换热器，管程通液体物料，壳程通加热蒸汽，液体物料从蒸发器的顶部进入，经过分布器进入加热管，液体物料沿加热管往下流，并被加热蒸发，直至加热器底部，浓缩的液体和蒸发产生的二次蒸汽进入分离器进行分离，其底部装有控制布水的液位开关。
2、单效和多效蒸发的区别
单效蒸发器的蒸汽直接去冷凝，而多效蒸发器前面效体的二次蒸汽继续利用以节约能耗。
一般来说，采用单效浓缩器蒸发1000 kg水，需要约1100 kg从锅炉产生的生蒸汽；而采用双效浓缩器蒸发同样多的水，则仅需约570 kg的生蒸汽，节约生蒸汽为530 kg，节约了48%，近一半的能耗，节能效果相当可观，那是不是效数越多越好呢？
并不是！！诚然，效数越多，热能利用的循环次数也就越多，从理论上来讲也就越节能。比如多效蒸馏水机往往效数较多，但是在制药行业特别是在中药浓缩的蒸发工艺中，效数过多并不一定就越好，因为：
(1)、多效蒸发往往是采用减压蒸发，各效中存在一个真空梯度，逐级递增。
第一效用的是生蒸汽，蒸发量最大，是整套设备的主力军，因其真空度比其他几效的要低，温度就变得更高了，使得溶液中的热敏性的成分遭受破坏的程度加重。
(2)、效数越多，设备就越复杂，不仅投资增大，而且增加了操作维修保养的工作量和难度；
(3)、中药提取液或其他品类料液浓缩到最后，一般来说比较粘稠同时价值也变高了，如果设备结构复杂，效数太多，容易粘在管壁结垢堵塞，不仅清洗麻烦，而且浪费了高价值的浓缩液，损失比较大。
综上所述，采用双效浓缩器比较妥当，其既能节能降耗又可避免物料的损失，设备投资费用也较为适中。
对浓缩工艺的过程，其实质从能量传递的视角对多效蒸发的节能形式作出了评价。但是，无论怎样，通过蒸发的方式来达到浓缩的效果就必须消耗大量的“汽化热”才能做到，尽管这种“汽化热”在各“效”中可以以“接力”的形式进行“传递”从而达到节能降耗的目的，但是初始加热的蒸汽的能量和最终的第n 效的冷却水的消耗是节约不了的，这是不得不经过的“一个坎”——加热又冷却的能耗过程，恰恰就是高耗能的关键过程。
3、降膜、升膜蒸发的区分
经常有听到升膜、降膜蒸发浓缩器，它们的主要区别在于，物料进入加热管并在管壁上形成薄膜，这个过程上升还是下降的问题。有些系统里面，其一个加热器里就兼有升降膜。 
4、板式、管式蒸发浓缩的区分
两者的区别，主要集中在加热器的形式上，上图等的形式，一般为管式蒸发器，而下图的这种为板式。
三、蒸发器选用建议
蒸发器选型大概就基于几点考虑：
A、蒸发能耗；B、制造成本；C、产品质量；D、运行稳定。
蒸发器选择原则：
1、可以用真空蒸发的，就尽可能不要用常压蒸发。因为真空蒸发，沸点温度更低。比如常压下水的沸点是100℃，在绝压0.3公斤（真空度0.07MPa）下，水的沸点只有69.1℃，根据Q=kAΔt，Δt增大，换热面积减少，制造成本也下降了。不仅如此，蒸发一吨水，常压蒸发可能耗费1.4t蒸汽，而减压蒸发可能只需要耗费1.1t蒸汽，运行成本下降也是非常明显的。
2、如果条件允许尽可能选择板式换热蒸发器：板式比列管式的传热系数高得多，设备小，换热快，清洗便捷，但是成本高。
3、尽可能先预热物料。
四、蒸发器类型
1、升膜；2、降膜；3、升降膜；---专指管式蒸发器，参见上述说明
4、板式；5、强制循环；6、自然循环；
7、使用蒸汽喷射热泵的蒸发器：TVR（热力蒸汽再压缩）
利用高压的新鲜蒸汽在喷射器中形成一定的负压，引入一效出来的低压二次蒸汽，并将两者混合成中压蒸汽，用于加热另一效。控制好新鲜动力蒸汽的压力，才能控制好抽汽比。1kg新鲜蒸汽可以利用达0.3kg的二次蒸汽，仅用一个喷射热泵，就可以节约了一个蒸发效体的投资。
8、MVR蒸发器（机械式蒸汽再压缩）：
将蒸发器产生的二次蒸汽用压缩机再压缩，因为气体的PV/T是个常数，压力的升高，伴随着二次蒸汽温度的增加，这样就保证了蒸发器所要求的温差了，因此MVR是目前最为节能的蒸发器，仅开机时需少量生蒸汽，正常运行中几乎不再需要生蒸汽，每蒸发1T水，大概耗能8~60kwh。 
9、刮板蒸发器：一般有2-3个蒸汽加热口，能耗大,可以将废水直接蒸发到结晶状态，尤其对制药、化工、垃圾渗漏液等干难度废水最为适合。
10、盘管式真空浓缩器
五、蒸发器中传热温度差的确定
蒸发是一个典型的恒温传热过程，正常的传热平均温差Δtm=加热蒸汽温度T-溶液沸点t1，而实际生产中，因为真空度不是恒定的，溶液的真实沸点不便于测量，所以常常以二次蒸汽冷凝器进口附近的压力下所对应的饱和温度T'来代替，而T’肯定大于溶液的实际沸点t1。理想状态就是得到恒定的Δt，也就是平衡状态，但实际生产中，容易引起温度差损失，主要原因如下：
1、溶液沸点升高造成的，这与溶质的性质、浓度和沸腾强度有关；
2、液柱静压力造成的，蒸发器内的溶液需要维持一定的液位高度，因而溶液内部的压力大于液面上的压力，致使内部溶液的沸点高一些。
3、管道阻力引起的，这与管道尺寸、前效到后效的阻力及除泡沫情况有关。
总之，从阀门配置的角度考虑，蒸发系统务必要配套高品质气动控制阀，控制好温度，同时，疏水阀必须严格根据压差和排量来选型，以保证液位平衡的同时，还要考虑蒸汽节能。
六、为了避免蒸发蒸汽流速增加而引起损失量增加，应掌握控制以下几方面：
1、真空度不应控制过高；
2、降低真空度时不应该直接用降低真空度的方法进行调节，而应该用减少惰性气体排出的方法来进行控制。如果向管内补充空气，而管内的流速并未降低，蒸发的损失量不可能减少，只有减少真空泵的抽气或减少冷凝器的惰性气体排出量，用降低蒸发蒸汽的的流速来降低真空度，才能控制蒸发过程的损失量。
七、蒸汽系统中减压阀为什么如此重要？
蒸发浓缩过程中，加热蒸汽压力应保持稳定，当压力波动时，加热蒸汽流量就不稳定，蒸发蒸汽量及流速就会随之波动，导致生产不稳定，溶液损失量增加。当蒸汽超压时，蒸汽温度升高，蒸汽温度与溶液沸点温差增大，导致蒸发后溶液的浓度略有提高；反之，当蒸汽压力偏低，则浓度下降。
鉴于以上原因，建议选用广州维远way’s先导式蒸汽减压阀，确保压力稳定无波动。
八、蒸发系统的控制阀怎么选？
1、蒸发器工艺流程
2、流程分析：从上图可知，要同时控制蒸发器内温度、压力和溶液浓度，需要安装4个气动控制阀，分别为：
A、稀液的气动控制阀（FV1201）---蒸发器液位和稀液流量串级控制；
B、加热蒸汽的气动控制阀（FV1105）---蒸发器温度和蒸汽流量串级控制；
C、浓缩液的气动控制阀（FV1202）---浓缩液流量单回路控制；
D、二次蒸汽的气动控制阀（FV1203）---二次蒸汽流量单回路控制；
3、阀门选用：
为了确保以上几个参数能满足工艺要求，确保系统控制精度：温度±1℃，压力±0.01MPa，液位高度±10mm，建议选用广州维远way’s波纹管密封气动控制阀，等百分比调节，零外漏、控制精度高、寿命长。
九、蒸发系统的疏水阀怎么选？
蒸发系统疏水阀最常见的问题有二：
1、堵水，升温慢，经常需要开旁通才能排水：
此时疏水阀选型，除了正常考虑蒸汽的压差和排量问题，更需要可考虑空气绑和蒸汽绑问题，建议选用广州维远way’s破蒸汽绑自由浮球疏水阀，型号：WY42FB、RFT18F、BFT45F。
2、阀体穿孔、内部件容易损坏，寿命短：
这个主要原因，一是由于设备内有腐蚀料液管道破损造成的，二是设备内密封不好，出现了汽蚀冲蚀导致的。因此，疏水阀内部件应为不锈钢材质，阀嘴阀座等关键部位应做特殊处理，如果条件允许，可选用全不锈钢材质疏水阀。
