第二部分第四章蒸发与结晶设备课件.ppt
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1、LOGO第四章蒸发与结晶设备LOGO一、蒸发设备由由于于生生物物工工业业所所生生产产的的产产品品通通常常为为具具有有生生物物活活性性的的物物质质,或或对对温温度度较较为为敏敏感感的的物物质质,这这是是蒸蒸发浓缩操作在生物工业中应特别注意的问题。发浓缩操作在生物工业中应特别注意的问题。在在发发酵酵工工业业中中,蒸蒸发发操操作作常常用用于于将将溶溶液液浓浓缩缩至一定的浓度,使其他工序更为经济合理。至一定的浓度,使其他工序更为经济合理。蒸蒸发发与与结结晶晶之之间间最最大大区区别别在在于于,蒸蒸发发过过程程溶溶质没有发生相变,而结晶过程是溶质的结晶析出。质没有发生相变,而结晶过程是溶质的结晶析出。LO
2、GO(一)蒸发的定义(一)蒸发的定义v蒸发是将溶液加热后,使其中部分溶剂汽化并被移除,从而提高溶液浓度即溶液被浓缩的过程。v进行蒸发操作的设备称为蒸发器。v为了便于区分,把作为热源的水蒸气称作加热蒸汽或一次蒸汽,把从溶液中汽化出来的蒸汽称做二次蒸汽。LOGO(二)蒸发的目的(二)蒸发的目的蒸发的目的主要有三方面:1利用蒸发操作取得浓溶液;2通过蒸发操作制取过饱和溶液,进而得到结晶产品。3将溶液蒸发并将蒸汽冷凝、冷却,以达到纯化溶剂的目的。LOGO(三)蒸发的分类按操作空间的压力:按操作空间的压力:常压、加压或减压蒸发常压、加压或减压蒸发按蒸汽利用情况:按蒸汽利用情况:单效蒸发、二效蒸发和多效蒸
3、发单效蒸发、二效蒸发和多效蒸发按操作流程:按操作流程:间歇式、连续式间歇式、连续式 按加热部分的结构:按加热部分的结构:膜式和非膜式膜式和非膜式LOGO(四)真空蒸发的优点(四)真空蒸发的优点采用减压或真空蒸发其优点如下:(1)由于减压沸点降低,加大了传热温度差,使蒸发器的传热推动力增加,使过程强化。(2)适用于热敏性溶液和不耐高温的溶液,即减少或防止热敏性物质的分解。(3)可利用二次蒸汽作为加热热源。(4)蒸发器的热损失减少。LOGO(五)蒸发设备的要求1 1、充足的加热热源,以维持溶液的沸腾和补充溶剂充足的加热热源,以维持溶液的沸腾和补充溶剂汽化所带走的热量。汽化所带走的热量。2 2、保证
4、溶剂蒸汽,即二次蒸汽的迅速排除。保证溶剂蒸汽,即二次蒸汽的迅速排除。3 3、一定的热交换面积,以保证传热量。一定的热交换面积,以保证传热量。LOGO(六)常压蒸发设备(六)常压蒸发设备啤酒厂麦芽汁煮沸锅:(1)夹套加热式麦芽汁煮沸锅(2)内置加热式麦芽汁煮沸锅LOGO(1 1)夹套加热式麦芽汁煮沸锅)夹套加热式麦芽汁煮沸锅传统的夹套加热式麦芽汁煮沸锅是圆筒球底麦汁煮沸锅,圆形麦汁煮沸锅容积小,其加热夹套以紫铜制作,布置在锅的底部,锅的内部只有搅拌器,锅体及上封头均由紫铜板或不锈钢板制作。LOGOLOGO另一种大型夹套加热式麦芽汁煮沸锅锅底向内凹进,改善了锅内物料的对流循环,2个加热区采用不同的
5、加热温度,中心加热区能承受较高的压力,使用较高的加热温度。外夹套加热区圆周直径大,耐压能力差,采用较低压力的蒸汽进行加热。LOGOLOGO(2 2)内置加热式麦芽汁煮沸锅)内置加热式麦芽汁煮沸锅v将加热器置于锅体内部,也称为内置加热器麦芽汁煮沸锅。v考虑到加工、清洗等因素,加热器常采用列管式,对于较大体积的麦芽汁煮沸锅,采用带有中央循环管的加热器为宜,以利于物料循环及提高热交换效率。列管式内加热器LOGOv加热器可置于锅的底部,锅底向外凸出,以放置加热器,如上图所示,物料循环较好,操作弹性大。或将加热器安装在原有煮沸锅的中央,靠近锅底,如下图所示,这种结构形式,必须保证充足的装液量,使加热器被
6、完全浸没。LOGO(七)真空蒸发设备(七)真空蒸发设备v为了缩短受热时间,并达到所要求的蒸发浓缩量,通常采用膜蒸发,让溶液在蒸发器的加热表面以很薄的液层流过,溶液很快受热升温、汽化、浓缩,浓缩液迅速离开加热表面。膜蒸发浓缩时间很短,一般为几秒到几十秒。因受热时间短,较好地保证了产品质量。LOGO(1 1)管式薄膜蒸发器管式薄膜蒸发器1、管式升膜蒸发器2、套管式升膜蒸发器3、套筒式升膜蒸发器LOGO1、管式升膜蒸发器、管式升膜蒸发器v升膜式蒸发浓缩设备是指在蒸发器中形成的液膜与蒸发的二次蒸汽气流方向相同,由下而上并流上升。v物料从加热器下部的进料管进入,在加热管内被加热蒸发拉成液膜,浓缩液在二次
7、蒸汽带动下一起上升,从加热器上端沿汽液分离器筒体的切线方向进入分离器,浓缩液从分离器底部排出,二次蒸汽进入冷凝器。LOGOLOGO升膜式蒸发器成膜原理升膜式蒸发器成膜原理 v升膜式蒸发器正常操作的关键是让液体物料在管壁上形成连续不断的液膜。液膜在长管中形成过程如图所示,图a-h是分阶段解释在长管中气、液两相的变化及液膜形成的过程。LOGOLOGO2、套管式升膜蒸发器、套管式升膜蒸发器 v为了减少升膜式蒸发器管长,可采用套管办法来缩短管长。这是用于链霉素浓缩的蒸发器,其传热面积为内、外管子面积总和。由于间隙截面积小,而加热周边面积大,故溶液进入加热管后,很快就能吸收足够的热量,产生大量的蒸汽,并
8、达到必要气流速度,使溶液能沿着内、外管子壁面形成爬膜状况,故加热管较短。LOGOLOGOLOGO3、套筒式升膜蒸发器、套筒式升膜蒸发器 v升膜式蒸发器也有采用大套筒形式。外加热圆筒直径为300mm,内加热圆筒直径为282 mm,圆筒间隙为4mm。为保持各间隙一致成膜均匀,内圆筒上焊上3个支撑点,内、外加热面同时通入蒸汽加热时,蒸发液料即在筒间间隙爬膜上升。该设备用于低温浓缩核苷酸溶液效果良好。LOGOLOGOLOGO(2 2)降膜式蒸发器降膜式蒸发器v降膜式蒸发器与升膜式蒸发器物的结构基本相同,但由于液膜与蒸汽的流动方向是由上到下,所以与升膜式蒸发器相反,进料口在上面而分离器在下面。LOGOv
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