蒸发与干燥.pptVIP

第十三章 蒸发与干燥 第一节 前 言 蒸发： 使含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽，而使溶液中溶质浓度提高的过程。蒸发所用设备称为蒸发器。 目的： 1、增加溶质浓度，减少溶液体积，以便进一步分离提纯； 2、蒸发得到的溶剂较为纯净，可以再利用或无污染排故。 第一节 前 言 干燥：指利用热能位湿物料中湿分汽化并排除蒸汽，从而得到较干物料的过程。干燥所采用的设备称为干燥器。 目的： 1、产品便于包装贮存运输； 2、许多生物制品在湿分含量较低的状态下较为稳定，从而使生物制品有较长的保质期。 蒸发和干燥是能耗较高的单元操作，在完成基本任务的同时降低操作的能耗具有重要的意义，同时生物制品多具有热敏性，如何减少蒸发和干燥过程中的损失也是必须注意的。 第二节 蒸 发 一、蒸发的基本流程 蒸发过程的两个必要组成部分： 1、加热使溶液沸腾汽化； 2、不断排除水蒸气。 与此相应的蒸发系统是由蒸发器和冷凝器两部分组成的。 蒸发器是一个换热器，它由加热室和气液分离器两部分组成，加热沸腾产生的二次蒸汽经气液分离器与溶液分离后引出。 冷凝器实际上也是换热器，它有直接接触式和问歇式两种类型，二次蒸汽在冷凝器内冷凝后排出系统。 蒸发系统总的蒸发速度是内蒸发器的蒸发速度和冷凝器的冷凝速度共同决定的。 二、蒸发的操作方法 1．常压蒸发和减压蒸发： 真空蒸发时，冷凝器和蒸发器溶液侧的操作压力低于大气压、此时系统中的不凝性气体必须用真空泵抽出。 目的：降低溶液的沸点。 与常压蒸发相比，它有以下优点： (1)溶液沸点低，可用温度较低的低压蒸汽或废蒸汽作加热蒸汽。 (2)溶液沸点低，同样蒸汽，所需的传热面小。 (3)沸点低，有利于处理高温下易分解和变质的热敏性物料。 (4)蒸发器的操作温度低，系统的热损失小。 1．常压蒸发和减压蒸发 真空蒸发的缺点： (1)溶液温度低，粘度大热系数小。 (2)蒸发器和冷凝器的内压力低于大气压，完成 液和冷凝水需用泵或大气腿徘出。 (3)需用真空泵抽出不凝性气体，保持一定真空度，需多耗能。 真空蒸发的 真空度取决于冷凝器中水的冷凝温度和真空泵的能力。最低极限是冷凝水的饱和蒸汽压。 2 单效蒸发和多放蒸发 根据二次蒸汽是否用来作为另一蒸发器的加热蒸汽，蒸发过程可分为单效蒸发和多效蒸发。 1）单效蒸发：约1kg蒸汽可蒸发1kg水。 2）多效蒸发：第一个蒸发器(称为第一效)中蒸出的二次蒸汽用作第二个蒸发器(第二效)的加热蒸汽，第二个蒸发器蒸出的二次蒸汽用作第三个蒸发器 (第三效)的加热蒸汽，依此类推。 三、蒸发器及蒸发系统 1．蒸发器的分类： 分为膜式蒸发器和非膜式蒸发器两大类。 2．膜式蒸发器的结构与特征： 1)升膜蒸发器：垂直长管组成，长3-15m，直径25-50mm。适用于较稀的溶液，热敏性及易生泡沫的溶液，不适浓溶液。 2)降膜蒸发器：蒸发器顶部须设液体分布器。降膜蒸发器宜于浓度、粘度较大的溶液。1)， 2)都不宜易析晶或易结垢溶液。 3)旋转刮板蒸发器：宜于处理易结晶、易结垢、高粘度的溶液。 4)板式蒸发器：体积小，停留时间短，传热系数高， 加热面积可调，易拆洗，宜于热敏性料液。 缺点：密封边长，压力小。 3．蒸发工艺的确定 热敏性成分的损失和蒸发的能耗等。 (1)料液的性质：成分组成，粘度，热稳定性，发泡性，腐蚀性，是否易结垢、结晶，是否含有固体悬浮物等。 (2)工程技术要求：处理量，蒸发量，料液进出口的浓度和温度，安装现场的面积和高度，设备投资，要求连续或间歇生产等； (3)公用系统的情况：热源，蒸汽供应量及压力，能利用的冷却水之水量、水质和温度等。 四、蒸发的应用及节能 1、蒸发系统的节能技术： 料液蒸发时，能耗非常大。采用蒸发的节能技术则可大大降低蒸发的能耗，蒸发节能主要有以下几种： (1)多效蒸发 (2)二次蒸汽的再压缩 (3)额外蒸汽 (4)冷凝水显热的利用 四、蒸发的应用及节能 2．蒸发技术的应用： 抗生素生产中，薄膜蒸发日前广泛应用于链霉素、庆大霉素、春雷霉素、新霉素、博莱霉素、丝裂霉素、杆菌肽等抗生素料液的浓缩。 在酒精、味精、柠檬酸工业中，采用膜式多效蒸发系统浓缩高浓度有机废水。 第三节 干燥 一、概述 (一)干燥的方法 按照热能供给湿物料的方式不同