1-一效升膜蒸发器，2-一效旋液分离器，3-二效升膜蒸发器，4-二效旋液分离器，5-成品液贮槽，6-冷凝器
草甘膦是高效、低毒、低残留、广谱性除草剂。因其性能优越而受到国内外众多企业的关注，并在最近几年纷纷向草甘膦行业投资。我公司采用IDA法生产草甘膦，该法工艺稳定、收率高、三废排放少、且可得到固体草甘膦，因而发展迅速。随着草甘膦市场需求的日益增多，我公司草甘膦的产量也在不断扩大，故生产所产生的母液量也日趋庞大。为了使草甘膦母液得到有效地利用，避免将母液排放到自然环境中，给环境造成严重的污染，我公司将草甘膦母液蒸发浓缩，制成10%的草甘膦水剂出售。在蒸发器的选择方面，从工艺要求和设备选型的经济性和合理性进行考虑，选用了升膜蒸发器。
升膜蒸发器由一组垂直加热管组成，料液从蒸发器底部进入管内，管外用水蒸汽加热。料液汽化后，在管子中央形成蒸汽柱，体积增大千倍或数千倍，密度急剧变小，在管中心形成一高速上升气流，带动未蒸发料液沿管壁成膜状向上流动，并不断地蒸发汽化，加速流动。达到顶部后，汽液混合物进入旋风分离器使二次蒸汽和浓缩液分开，浓缩后的料液由分离器底部排出，二次蒸汽由分离器顶部排出。长加热管不仅使生成的大量泡沫受热破裂，而且在料液上升时将其迅速蒸发，减薄了滞流热边界层，加快向上流动的速度，在增加传热面和强化传热的同时，减少了蒸发器内存液量。所以升膜蒸发器具有效率高、蒸发时间短等优点，尤其适应于热敏性较高的黏度较小的溶液。
在升膜蒸发器的运行过程中，蒸汽消耗的费用是蒸发过程的主要费用，二次蒸汽的利用是节约蒸汽行之有效的方法。因为二次蒸汽量的减少，也相应减少了热污染或节约冷却水。一般二效蒸发理论上比单效可节约一半蒸汽，蒸发器的效数越多，蒸汽消耗越少。但不是效数愈多愈好，多效法的效数受到经济上、技术上和空间上的因素限制。考虑经济上的合理性、技术上的可操作性和安装场地的可行性，选择了二效升膜蒸发器的流程。
1主要技术参数
根据我公司目前的生产规模，5%的草甘膦母液经过升膜蒸发器后，完成液浓度为12%，其工艺参数如下：
（1）物料介质：草甘膦母液；
（2）蒸发水量：1000kg/h；
（3）进料浓度：5%的草甘膦（质量分数）；
（4）pH值：5~6；
（5）进料温度：80℃；
（6）出料浓度：12%的草甘膦（质量分数）；
（7）生蒸汽压力：0.3~0.4MPa；
（8）冷却水进入温度：≤30℃。
实际生产中选用了两台40m2换热器，自生产以来，非常稳定。
2蒸发浓缩的工艺流程
草甘膦母液浓缩用二效升膜蒸发器设备流程如图1所示。料液经流量计顺次流过第一效、第二效升膜蒸发器，由第二效出来的浓缩液即为完成液，进入成品贮罐。而加热蒸汽通入第一效管束间放热冷凝后，经冷凝水排除器排出。具有一定温度的料液由第一效蒸发器底部进入，到加热管内迅速沸腾汽化，生成的二次蒸汽在管内高速上升，而溶液被上升的蒸汽在加热管内高速上升所带动，沿着加热管内壁被拉成膜状迅速上升，并在上升过程中溶剂继续蒸发。二次蒸汽与浓缩的料液进达第一效分离器内进行分离，二次蒸汽由分离器上部进入第二效的加热室，放热冷凝后，经冷凝水排除器排出，第一效分离器底部出来的初浓缩液由第二效蒸发器底部吸入，进入加热管内迅速沸腾汽化，生成二次蒸汽与再浓缩料液进入第二效分离器内分离，蒸汽经过换热器凝结成水，进入废水储槽，浓缩料液由分离器底部流入草甘膦母液的成品贮罐。
3提高蒸发能力的措施
3.1增设料液预热器
通入升膜蒸发器的生蒸汽进入第一效管束间放热冷凝后，从蒸发器的下部排出。实际运行过程中，生蒸汽不能完全利用，仍有大量的热蒸汽随着冷凝水一起排出蒸发器外部。我公司利用生蒸汽通过管壳后的余热作为热源，在料液进入一效升膜蒸发器前增设预热器，把料液预热到更高的温度，这样不仅可以充分利用热源，避免浪费，而且可以减少蒸发器负荷，缩短蒸发时间，有利于蒸发器生产能力的提高。
3.2适当提高生蒸汽压力
若进入第一效升膜蒸发器的蒸汽压力过低，液体进入管内的预热段将增长，这就相应地缩短了环状流段的薄膜蒸发距离，将导致传热量不够而使生产能力下降或出料浓度达不到要求。因此，在一定范围内，适当提高加热蒸汽的压力，会使蒸汽与物料之间的温度差增加，即传热量增大，增加蒸发速度。但蒸汽压不能过高，否则会使加热管出现“干壁区”反而降低传热系数值，另外会引起出料浓度过高，易造成出料管堵塞，影响正常生产。
3.3提高和稳定真空度
升膜蒸发器的真空度越高，料液的沸点越低，冷热流体的温度差的平均值越大，传热效果就越好。同时在真空下，在下部进口处产生气泡的过热温度超过从膜内传热的温差，故蒸发完全能在膜表面进行。在实际操作过程中应设法做到真空系统要独立，不宜与其他单元操作共用，否则真空度不稳定，会显著影响物料沸点和水量蒸发，并且因真空度的变动，使得操作频繁且不易控制。
4操作说明
（1）进料前蒸汽系统需要先抽真空，当系统真空稳定后进料，这样做是为了防止雾泡的产生。开始进料量要小，一般按实际进料量的50%~70%，然后打开蒸汽阀门使物料迅速升温，迫使物料迅速蒸发，防止物料在未蒸发前产生大量雾泡。
（2）为了防止操作过程中产生“干管”现象，蒸发器接真空系统后，要先进料、后开加热蒸汽。
（3）升膜蒸发器的缺点是单程浓缩比有限，通常为70%，不许超过80%。如果浓缩比过高，则因料液少，管壁湿润性差，形成固体溶质粘附在壁上的“干管”现象，不仅增加热阻，而且堵塞加热管。为了防止升膜蒸发器结垢，通常料液的最终相对密度不超过1.08、黏度不超过0.5Pa·s，不许有结晶产生。
（4）二效升膜蒸发器适合连续化生产，当进料量恒定、分料均衡时，一般不作调整，不能随意增大进料量、开大排料量。另外生蒸汽压力需求要恒定。只有给汽压力恒定，各效物料分配均衡，设备才能进入稳定的工作状态。
5结束语
自从升膜蒸发器应用于我公司草甘膦母液浓缩系统以来，节能效果显著，草甘膦水剂产品的生产成本显著下降，取得了较好的经济效益，同时也开创了升膜蒸发器在草甘膦行业应用的先例，具有较大的推广意义。
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