生物工程設(shè)備09蒸發(fā)_結(jié)晶設(shè)備

1、第二篇第二篇 物料處理和產(chǎn)物分離設(shè)備物料處理和產(chǎn)物分離設(shè)備第四章第四章 蒸發(fā)與結(jié)晶設(shè)備蒸發(fā)與結(jié)晶設(shè)備常壓蒸發(fā)與減壓蒸發(fā)常壓蒸發(fā)與減壓蒸發(fā)l 蒸發(fā)的目的蒸發(fā)的目的: : 排出部分溶劑排出部分溶劑, ,濃縮濃縮物料物料; ;l 特別關(guān)注溫度對(duì)過(guò)程的影響特別關(guān)注溫度對(duì)過(guò)程的影響; ;l 能量消耗與設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用能量消耗與設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用 常壓濃縮能耗大常壓濃縮能耗大, , 溫度高溫度高, , 對(duì)物料質(zhì)量影對(duì)物料質(zhì)量影響大響大; ; 設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)便宜設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)便宜; ; 工業(yè)上應(yīng)用不多工業(yè)上應(yīng)用不多 麥芽汁煮沸鍋麥芽汁煮沸鍋: : 濃縮濃縮, , 沉淀蛋白質(zhì)沉淀蛋白質(zhì), ,殺菌殺菌薄膜蒸發(fā)濃縮將液體形成薄膜后蒸發(fā)

2、即可將溶液變成濃溶液將液體形成薄膜后蒸發(fā)即可將溶液變成濃溶液，這是由于成膜的液體具有大的氣化面積，傳熱，這是由于成膜的液體具有大的氣化面積，傳熱快而且均勻?？於揖鶆?。直接用蒸汽加熱可使得液體溫度達(dá)到較高的溫直接用蒸汽加熱可使得液體溫度達(dá)到較高的溫度，適用于一些耐熱的物質(zhì)處理。度，適用于一些耐熱的物質(zhì)處理。減壓蒸發(fā)濃縮減壓蒸發(fā)濃縮壓力降低使得液體的沸點(diǎn)降低，通過(guò)抽真空的方式壓力降低使得液體的沸點(diǎn)降低，通過(guò)抽真空的方式可使得壓力降低，輔以加熱可加快蒸發(fā)可使得壓力降低，輔以加熱可加快蒸發(fā)減壓濃縮的優(yōu)、缺點(diǎn)：減壓濃縮的優(yōu)、缺點(diǎn)：沸點(diǎn)低，傳熱推動(dòng)力增加；沸點(diǎn)低，傳熱推動(dòng)力增加；適用于熱敏性、不耐高溫的

3、溶液；適用于熱敏性、不耐高溫的溶液；可利用二次蒸汽作為加熱源；可利用二次蒸汽作為加熱源；蒸發(fā)器的熱損失少。蒸發(fā)器的熱損失少。溶液粘度隨沸點(diǎn)降低而增大，影響傳熱溶液粘度隨沸點(diǎn)降低而增大，影響傳熱; ;設(shè)備投入大，需要真空。設(shè)備投入大，需要真空。真空濃縮設(shè)備真空濃縮設(shè)備 薄膜蒸發(fā)薄膜蒸發(fā) 升膜式升膜式, , 降膜式降膜式, , 刮板式刮板式, ,離心式離心式 分子短程蒸餾分子短程蒸餾 降膜式蒸發(fā)器的液流分配降膜式蒸發(fā)器的液流分配 齒形齒形 導(dǎo)流棒導(dǎo)流棒 螺紋管螺紋管 切線旋流器切線旋流器 旋轉(zhuǎn)刮板薄膜蒸發(fā)器，通過(guò)設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)刮板強(qiáng)旋轉(zhuǎn)刮板薄膜蒸發(fā)器，通過(guò)設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)刮板強(qiáng)制成膜，可在真空條件下進(jìn)行降膜蒸發(fā)

4、。通制成膜，可在真空條件下進(jìn)行降膜蒸發(fā)。通過(guò)布料器及旋轉(zhuǎn)刮板強(qiáng)制成膜，傳熱系數(shù)大、過(guò)布料器及旋轉(zhuǎn)刮板強(qiáng)制成膜，傳熱系數(shù)大、蒸發(fā)強(qiáng)度高、過(guò)流時(shí)間短、操作彈性大，適蒸發(fā)強(qiáng)度高、過(guò)流時(shí)間短、操作彈性大，適宜熱敏性物料、高粘度物料及易碳化物料的宜熱敏性物料、高粘度物料及易碳化物料的蒸發(fā)濃縮、脫氣、提純蒸發(fā)濃縮、脫氣、提純. .由于刮板的運(yùn)動(dòng)，物料不斷地在蒸發(fā)面上刮成薄膜，以達(dá)到薄膜蒸由于刮板的運(yùn)動(dòng)，物料不斷地在蒸發(fā)面上刮成薄膜，以達(dá)到薄膜蒸發(fā)的效果。發(fā)的效果。 有下述三種刮板形式可供選擇：有下述三種刮板形式可供選擇： a. a. 滑動(dòng)刮板滑動(dòng)刮板 滑動(dòng)刮板是一種最基本、最常見(jiàn)的刮板形式。刮板被安裝在轉(zhuǎn)

5、滑動(dòng)刮板是一種最基本、最常見(jiàn)的刮板形式。刮板被安裝在轉(zhuǎn)子的四條刮板導(dǎo)槽內(nèi)，由于受轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的離心力作用而沿徑向甩子的四條刮板導(dǎo)槽內(nèi)，由于受轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的離心力作用而沿徑向甩向蒸發(fā)筒體內(nèi)壁面，同時(shí)隨轉(zhuǎn)子一起作圓周運(yùn)動(dòng)。刮板的這種刮向蒸發(fā)筒體內(nèi)壁面，同時(shí)隨轉(zhuǎn)子一起作圓周運(yùn)動(dòng)。刮板的這種刮動(dòng)，使物料在蒸發(fā)壁面上呈膜狀湍流狀態(tài)，極大提高了傳熱系數(shù)，動(dòng)，使物料在蒸發(fā)壁面上呈膜狀湍流狀態(tài)，極大提高了傳熱系數(shù)，同時(shí)這種連續(xù)不斷的刮動(dòng)，有效地抑制物料的過(guò)熱、干壁和結(jié)垢同時(shí)這種連續(xù)不斷的刮動(dòng)，有效地抑制物料的過(guò)熱、干壁和結(jié)垢等現(xiàn)象。等現(xiàn)象。 b. b. 固定刮板固定刮板 固定刮板都采用耐腐蝕不銹鋼材料，它被剛性連接在

6、轉(zhuǎn)子上，固定刮板都采用耐腐蝕不銹鋼材料，它被剛性連接在轉(zhuǎn)子上，刮板的長(zhǎng)度同蒸發(fā)筒身，旋轉(zhuǎn)刮板與蒸發(fā)筒身內(nèi)壁的間隙僅為刮板的長(zhǎng)度同蒸發(fā)筒身，旋轉(zhuǎn)刮板與蒸發(fā)筒身內(nèi)壁的間隙僅為1-1-2mm2mm，要求較高的加工與安裝精度，它適宜特高粘度物料的蒸發(fā)，要求較高的加工與安裝精度，它適宜特高粘度物料的蒸發(fā)濃縮、提純。濃縮、提純。c. c. 鉸鏈刮板鉸鏈刮板 這種刮板適宜于易在加熱面上結(jié)垢的物料，刮板通常采用金屬這種刮板適宜于易在加熱面上結(jié)垢的物料，刮板通常采用金屬件，采用活動(dòng)鉸鏈方式將刮板安裝在轉(zhuǎn)架上。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由件，采用活動(dòng)鉸鏈方式將刮板安裝在轉(zhuǎn)架上。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于離心力的作用，刮板被緊壓在蒸發(fā)

7、筒體內(nèi)壁，于離心力的作用，刮板被緊壓在蒸發(fā)筒體內(nèi)壁，( (與壁面與壁面) )呈一定呈一定角度在壁面滑動(dòng)，將物料刮成薄膜，且防止壁面結(jié)垢。角度在壁面滑動(dòng)，將物料刮成薄膜，且防止壁面結(jié)垢。 分子蒸餾提純物料效果好分子蒸餾提純物料效果好, , 精細(xì)化工常用精細(xì)化工常用; ; 精密動(dòng)密封、靜密封，保證設(shè)備在極高真精密動(dòng)密封、靜密封，保證設(shè)備在極高真空度下的可靠工作（絕對(duì)壓力空度下的可靠工作（絕對(duì)壓力100Pa-100Pa-102Pa102Pa）; ; 蒸餾面到冷凝面距離較短，氣體運(yùn)動(dòng)阻力蒸餾面到冷凝面距離較短，氣體運(yùn)動(dòng)阻力小，氣液不返混、不夾帶，分離徹底小，氣液不返混、不夾帶，分離徹底 分子蒸餾或稱(chēng)短

8、程蒸餾分子蒸餾或稱(chēng)短程蒸餾, ,意為：在高真空狀態(tài)下，蒸發(fā)面和冷凝面意為：在高真空狀態(tài)下，蒸發(fā)面和冷凝面的間距小於或等於輕組分物料的蒸汽分子的平均自由程，即由蒸的間距小於或等於輕組分物料的蒸汽分子的平均自由程，即由蒸發(fā)面逸出的分子毫無(wú)阻礙地奔射并凝集到冷凝面上。發(fā)面逸出的分子毫無(wú)阻礙地奔射并凝集到冷凝面上。 分子蒸餾過(guò)程，分四步：分子蒸餾過(guò)程，分四步：分子從液相主體向蒸發(fā)面擴(kuò)散，液相中的擴(kuò)散速度是控制分子分子從液相主體向蒸發(fā)面擴(kuò)散，液相中的擴(kuò)散速度是控制分子蒸餾速度的主要因素；蒸餾速度的主要因素；分子在液層表面上的自由蒸發(fā)速度隨溫度升高而上升，但分離分子在液層表面上的自由蒸發(fā)速度隨溫度升高而上升，但分離因素卻因溫度升高而降低；因素卻因溫度升高而降低；分子從蒸發(fā)面向冷凝面飛射。飛射過(guò)程中，可能與殘存的空氣分子從蒸發(fā)面向冷凝面飛射。飛射過(guò)程中，可能與殘存的空氣分子碰撞，也可能相互碰撞。只要合適的真空度，使蒸發(fā)分子的分子碰撞，也可能相互碰撞。只要合適的真空度，使蒸發(fā)分子的平均自由程大於或等於兩面（蒸發(fā)面與冷凝面）之距即可。過(guò)高平均自由程大於或等於兩面（蒸發(fā)面與冷凝面）之距即可。過(guò)高提高真空度毫無(wú)意義；提高真空度毫無(wú)意義；分子在冷凝面上冷凝，冷凝面形狀合理且光滑，則可認(rèn)為冷凝分子在冷凝面上冷凝，冷凝