1、第七章第七章 蒸發(fā)與結(jié)晶設(shè)備蒸發(fā)與結(jié)晶設(shè)備v蒸發(fā)的目的：除去大部分水分，濃縮發(fā)酵液。蒸發(fā)的目的：除去大部分水分，濃縮發(fā)酵液。v結(jié)晶的目的：獲得純凈物質(zhì)，盡可能提純所得發(fā)酵產(chǎn)物純度。結(jié)晶的目的：獲得純凈物質(zhì)，盡可能提純所得發(fā)酵產(chǎn)物純度。v蒸發(fā)和結(jié)晶的區(qū)別：濃縮液中有無液蒸發(fā)和結(jié)晶的區(qū)別：濃縮液中有無液-固相變。固相變。本章重點(diǎn)：v理解的主要內(nèi)容：1、麥芽汁煮沸鍋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及計算，2、管式薄膜蒸發(fā)器的原理、特點(diǎn)及計算，3、結(jié)晶設(shè)備結(jié)晶的類型、特點(diǎn)及設(shè)計，4、真空煮晶鍋的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及設(shè)計，5、結(jié)晶設(shè)備的新技術(shù)、新動向。v深刻掌握：1、薄膜蒸發(fā)器的特點(diǎn)、工作原理及設(shè)計。本章習(xí)題：本章習(xí)題：v1.真空蒸

2、發(fā)系統(tǒng)都由哪些設(shè)備組成？真空蒸發(fā)系統(tǒng)都由哪些設(shè)備組成？v2.不凝氣在蒸發(fā)系統(tǒng)如何排除？不凝氣在蒸發(fā)系統(tǒng)如何排除？ 關(guān)鍵設(shè)備是什么？關(guān)鍵設(shè)備是什么？v3.詳述膜式蒸發(fā)罐的種類及其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。詳述膜式蒸發(fā)罐的種類及其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。v4.結(jié)晶設(shè)備一定是結(jié)晶罐嗎？若不是，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有哪些特結(jié)晶設(shè)備一定是結(jié)晶罐嗎？若不是，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有哪些特征？征？v5.例題例題7-1 要求濃縮單位為要求濃縮單位為4000u/l,蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)溫度蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)溫度70，處理量處理量500kg/h,500kg/h,混合冷凝器進(jìn)口水溫混合冷凝器進(jìn)口水溫2828v 蒸發(fā)操作作為化工領(lǐng)域的重要的操作單元之一，蒸發(fā)操作作為化工領(lǐng)域的重

3、要的操作單元之一，在生物工業(yè)中被廣泛采用。由于生物工業(yè)所生產(chǎn)的在生物工業(yè)中被廣泛采用。由于生物工業(yè)所生產(chǎn)的產(chǎn)品通常為具有生物活性的物質(zhì)，或?qū)囟容^為敏產(chǎn)品通常為具有生物活性的物質(zhì)，或?qū)囟容^為敏感的物質(zhì)，這是蒸發(fā)濃縮操作在生物工業(yè)中應(yīng)特別感的物質(zhì)，這是蒸發(fā)濃縮操作在生物工業(yè)中應(yīng)特別注意的問題。注意的問題。v 在發(fā)酵工業(yè)中，蒸發(fā)操作常用于將溶液濃縮至在發(fā)酵工業(yè)中，蒸發(fā)操作常用于將溶液濃縮至一定的濃度，使其他工序更為經(jīng)濟(jì)合理，如將稀酶一定的濃度，使其他工序更為經(jīng)濟(jì)合理，如將稀酶液濃縮到一定濃度在再進(jìn)行沉淀處理或噴霧干燥，液濃縮到一定濃度在再進(jìn)行沉淀處理或噴霧干燥，或?qū)⑾∪芤簼饪s到規(guī)定濃度以符合工藝

4、要求，如將或?qū)⑾∪芤簼饪s到規(guī)定濃度以符合工藝要求，如將麥芽汁濃縮到規(guī)定濃度再進(jìn)行發(fā)酵；或?qū)⑷芤簼饪s麥芽汁濃縮到規(guī)定濃度再進(jìn)行發(fā)酵；或?qū)⑷芤簼饪s到一定濃度以便進(jìn)行結(jié)晶操作。到一定濃度以便進(jìn)行結(jié)晶操作。v 結(jié)晶操作是獲得純凈固體物質(zhì)的重要方法之結(jié)晶操作是獲得純凈固體物質(zhì)的重要方法之一。發(fā)酵工業(yè)的許多產(chǎn)品，如谷氨酸鈉，檸檬酸、一。發(fā)酵工業(yè)的許多產(chǎn)品，如谷氨酸鈉，檸檬酸、葡萄糖、核苷酸等都是用結(jié)晶的方法提純精制的。葡萄糖、核苷酸等都是用結(jié)晶的方法提純精制的。v 蒸發(fā)與結(jié)晶之間最大區(qū)別在于，蒸發(fā)是將部蒸發(fā)與結(jié)晶之間最大區(qū)別在于，蒸發(fā)是將部分溶劑從溶液中排出，使溶液濃度增加，溶液中分溶劑從溶液中排出，使溶

5、液濃度增加，溶液中的溶質(zhì)沒有發(fā)生相變，而結(jié)晶過程則是通過將過的溶質(zhì)沒有發(fā)生相變，而結(jié)晶過程則是通過將過飽和溶液冷卻、蒸發(fā)，或投入晶種使溶質(zhì)結(jié)晶析飽和溶液冷卻、蒸發(fā)，或投入晶種使溶質(zhì)結(jié)晶析出。結(jié)晶過程的操作與控制比蒸發(fā)過程要復(fù)雜的出。結(jié)晶過程的操作與控制比蒸發(fā)過程要復(fù)雜的多。有的工廠將蒸發(fā)與結(jié)晶過程置于蒸發(fā)器中連多。有的工廠將蒸發(fā)與結(jié)晶過程置于蒸發(fā)器中連續(xù)進(jìn)行，這樣雖然可以節(jié)約設(shè)備投資，但對結(jié)晶續(xù)進(jìn)行，這樣雖然可以節(jié)約設(shè)備投資，但對結(jié)晶晶體質(zhì)量、結(jié)晶提取率即產(chǎn)品提取率將造成負(fù)面晶體質(zhì)量、結(jié)晶提取率即產(chǎn)品提取率將造成負(fù)面影響。影響。第一節(jié)第一節(jié) 蒸發(fā)設(shè)備蒸發(fā)設(shè)備一、蒸發(fā)設(shè)備的分類：一、蒸發(fā)設(shè)備的分

6、類：v1按操作壓力按操作壓力v按操作空間的壓力可分為：常壓、加壓或減壓蒸發(fā)。按操作空間的壓力可分為：常壓、加壓或減壓蒸發(fā)。v減壓蒸發(fā)也稱真空蒸發(fā)。它是在減壓或真空條件下減壓蒸發(fā)也稱真空蒸發(fā)。它是在減壓或真空條件下進(jìn)行的蒸發(fā)過程，真空使蒸發(fā)器內(nèi)溶液的沸點(diǎn)降低，進(jìn)行的蒸發(fā)過程，真空使蒸發(fā)器內(nèi)溶液的沸點(diǎn)降低，其裝置如圖其裝置如圖1所示。所示。v 圖中排氣閥門是調(diào)節(jié)真空度的，在減壓下當(dāng)溶圖中排氣閥門是調(diào)節(jié)真空度的，在減壓下當(dāng)溶液沸騰時，會出現(xiàn)沖料現(xiàn)象，此時可打開排氣閥門，液沸騰時，會出現(xiàn)沖料現(xiàn)象，此時可打開排氣閥門，吸入部分空氣，使蒸發(fā)器內(nèi)真空度降低，溶液沸點(diǎn)吸入部分空氣，使蒸發(fā)器內(nèi)真空度降低，溶液沸

7、點(diǎn)升高，從而沸騰減慢。升高，從而沸騰減慢。冷凝器冷卻水出口除沫器溫度計觀察窗原料入口蒸汽入口濃縮液出口冷凝水出口排氣閥接受器冷卻水接真空泵圖11-1 真空蒸發(fā)裝置v采用減壓或真空蒸發(fā)其優(yōu)點(diǎn)如下：采用減壓或真空蒸發(fā)其優(yōu)點(diǎn)如下：v（1）由于減壓沸點(diǎn)降低，加大了傳熱溫度差，使）由于減壓沸點(diǎn)降低，加大了傳熱溫度差，使蒸發(fā)器的傳熱推動力增加，使過程強(qiáng)化。蒸發(fā)器的傳熱推動力增加，使過程強(qiáng)化。v（2）適用于熱敏性溶液和不耐高溫的溶液，即減）適用于熱敏性溶液和不耐高溫的溶液，即減少或防止熱敏性物質(zhì)的分解。少或防止熱敏性物質(zhì)的分解。v（3）可利用二次蒸汽作為加熱熱源。）可利用二次蒸汽作為加熱熱源。v（4）蒸發(fā)器

8、的熱損失減少。）蒸發(fā)器的熱損失減少。v但另一方面，在真空下蒸發(fā)需要增設(shè)一套抽真空的但另一方面，在真空下蒸發(fā)需要增設(shè)一套抽真空的裝置以保持蒸發(fā)室的真空度，從而消耗額外的能量。裝置以保持蒸發(fā)室的真空度，從而消耗額外的能量。保持的真空度愈高，消耗的能量也愈大。同時，隨保持的真空度愈高，消耗的能量也愈大。同時，隨著壓力的減小，溶液沸點(diǎn)降低，其粘度亦隨之增大，著壓力的減小，溶液沸點(diǎn)降低，其粘度亦隨之增大，常使對流傳熱系數(shù)減小，從而也使總傳熱系數(shù)減小。常使對流傳熱系數(shù)減小，從而也使總傳熱系數(shù)減小。此外，由于二次蒸汽的溫度的降低使得冷凝的傳熱此外，由于二次蒸汽的溫度的降低使得冷凝的傳熱溫度差相應(yīng)降低。溫度差

9、相應(yīng)降低。v3按操作流程按操作流程v可分為間歇式、連續(xù)式。可分為間歇式、連續(xù)式。v4按加熱部分的結(jié)構(gòu)按加熱部分的結(jié)構(gòu)v可分為膜式和非膜式。可分為膜式和非膜式。v薄膜蒸發(fā)具有傳熱效果好，蒸發(fā)速度快，無靜壓薄膜蒸發(fā)具有傳熱效果好，蒸發(fā)速度快，無靜壓頭產(chǎn)生使得沸點(diǎn)升高的現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)，因此，薄膜頭產(chǎn)生使得沸點(diǎn)升高的現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)，因此，薄膜式蒸發(fā)技術(shù)得到了很大的發(fā)展，成為目前蒸發(fā)設(shè)式蒸發(fā)技術(shù)得到了很大的發(fā)展，成為目前蒸發(fā)設(shè)備的主流。備的主流。二、膜式真空蒸發(fā)二、膜式真空蒸發(fā)v1 單程型蒸發(fā)器單程型蒸發(fā)器v這一大類蒸發(fā)器的主要特點(diǎn)是：這一大類蒸發(fā)器的主要特點(diǎn)是：v 溶液在蒸發(fā)器中只通過加熱室一次，不作循環(huán)溶液

10、在蒸發(fā)器中只通過加熱室一次，不作循環(huán)流動即成為濃縮液排出。溶液通過加熱室時，在管流動即成為濃縮液排出。溶液通過加熱室時，在管壁上呈膜狀流動，故習(xí)慣上又稱為液膜式蒸發(fā)器壁上呈膜狀流動，故習(xí)慣上又稱為液膜式蒸發(fā)器（實(shí)際上這一名稱不夠確切，因在循環(huán)型蒸發(fā)器的（實(shí)際上這一名稱不夠確切，因在循環(huán)型蒸發(fā)器的加熱管壁上溶液亦可作膜狀流動）。根據(jù)物料在蒸加熱管壁上溶液亦可作膜狀流動）。根據(jù)物料在蒸發(fā)器中流向的不同，單程型蒸發(fā)器又分為以下幾種。發(fā)器中流向的不同，單程型蒸發(fā)器又分為以下幾種。（1）升膜式蒸發(fā)器）升膜式蒸發(fā)器12二次蒸汽加熱蒸汽完成液 圖11-8 降膜式蒸發(fā)器1-蒸發(fā)器 2-分離器 3-液體分離器3

11、料液1加熱蒸汽冷凝器進(jìn)料二次蒸汽2完成液圖11-7升膜式蒸發(fā)器1-蒸發(fā)器 2-分離器v升膜式蒸發(fā)器的加熱室由許多垂直長管組成，如圖。升膜式蒸發(fā)器的加熱室由許多垂直長管組成，如圖。v 常用的熱管直徑為常用的熱管直徑為2550mm，管長和管徑之比，管長和管徑之比約為約為100150。料液經(jīng)預(yù)熱后由蒸發(fā)器底部引入，。料液經(jīng)預(yù)熱后由蒸發(fā)器底部引入，進(jìn)到加熱管內(nèi)受熱沸騰后迅速汽化，生成的蒸汽在進(jìn)到加熱管內(nèi)受熱沸騰后迅速汽化，生成的蒸汽在加熱管內(nèi)高速上升。溶液則被上升的蒸汽所帶動，加熱管內(nèi)高速上升。溶液則被上升的蒸汽所帶動，沿管壁成膜狀上升，并在此過程中繼續(xù)蒸發(fā)，汽、沿管壁成膜狀上升，并在此過程中繼續(xù)蒸發(fā)

12、，汽、液混合物在分離器液混合物在分離器2內(nèi)分離，完成液由分離器底部內(nèi)分離，完成液由分離器底部排出，二次蒸汽則在頂部導(dǎo)出。排出，二次蒸汽則在頂部導(dǎo)出。v 為了能在加熱管內(nèi)有效的成膜，上升的蒸汽應(yīng)為了能在加熱管內(nèi)有效的成膜，上升的蒸汽應(yīng)具有一定的速度。例如，常壓下操作時適宜的出口具有一定的速度。例如，常壓下操作時適宜的出口汽速一般為汽速一般為2050m/s，減壓下操作時汽速則應(yīng)更，減壓下操作時汽速則應(yīng)更高。因此，如果從料液中蒸汽的水量不多，就難以高。因此，如果從料液中蒸汽的水量不多，就難以達(dá)到上述要求的汽速，即升膜式蒸發(fā)器不適用于較達(dá)到上述要求的汽速，即升膜式蒸發(fā)器不適用于較濃溶液的蒸發(fā)；它對粘度

13、很大，易結(jié)晶或易結(jié)垢的濃溶液的蒸發(fā)；它對粘度很大，易結(jié)晶或易結(jié)垢的物料也不適用。物料也不適用。管式升膜蒸發(fā)器管式升膜蒸發(fā)器BM系列薄膜蒸發(fā)器系列薄膜蒸發(fā)器 ：蒸發(fā)器為升膜蒸發(fā)器為升膜式列管換熱器。設(shè)備與物料接觸部分式列管換熱器。設(shè)備與物料接觸部分均采用不銹鋼制造，具有良好的耐腐均采用不銹鋼制造，具有良好的耐腐蝕性能蝕性能。（2）降膜式蒸發(fā)器）降膜式蒸發(fā)器v這種蒸發(fā)器（如圖所示）和升膜式蒸發(fā)器的區(qū)別這種蒸發(fā)器（如圖所示）和升膜式蒸發(fā)器的區(qū)別在于，料液是從蒸發(fā)器的頂部加入，在重力作用在于，料液是從蒸發(fā)器的頂部加入，在重力作用下沿管壁成膜狀下降，并在此過程中不斷被蒸發(fā)下沿管壁成膜狀下降，并在此過程中

14、不斷被蒸發(fā)而蒸濃，在其底部得到完成液。為了使液體在進(jìn)而蒸濃，在其底部得到完成液。為了使液體在進(jìn)入加熱管后能有效地成膜，每根管的頂部裝有液入加熱管后能有效地成膜，每根管的頂部裝有液體分布器，其型式很多，圖中列出幾種常見的分體分布器，其型式很多，圖中列出幾種常見的分布器。布器。v降膜式蒸發(fā)器可以蒸發(fā)濃度較高的溶液，對于粘降膜式蒸發(fā)器可以蒸發(fā)濃度較高的溶液，對于粘度較大（例如在度較大（例如在0.050.45Ns/m2范圍內(nèi)）的物范圍內(nèi)）的物料也能適用。但因液膜在管內(nèi)分布不易均勻，傳料也能適用。但因液膜在管內(nèi)分布不易均勻，傳熱系數(shù)比升膜式蒸發(fā)器的較小。熱系數(shù)比升膜式蒸發(fā)器的較小。12液面液面2（a）1

15、（b）1（c）（d）液面3料液1料液圖11-9 降膜蒸發(fā)器的液體分布器1-加熱管 2-導(dǎo)流管 3-旋液分配頭（3）升降膜式蒸發(fā)器）升降膜式蒸發(fā)器v 將升膜和降膜式將升膜和降膜式蒸發(fā)器裝在一個外殼中蒸發(fā)器裝在一個外殼中即成升即成升降膜式蒸發(fā)器，降膜式蒸發(fā)器，如圖所示。預(yù)熱后的料如圖所示。預(yù)熱后的料液先經(jīng)升膜式蒸發(fā)器上液先經(jīng)升膜式蒸發(fā)器上升，然后由降膜式蒸發(fā)升，然后由降膜式蒸發(fā)器下降，在分離器中和器下降，在分離器中和二次蒸汽分離即得完成二次蒸汽分離即得完成液。這種蒸發(fā)器多用于液。這種蒸發(fā)器多用于蒸發(fā)過程中溶液粘度變蒸發(fā)過程中溶液粘度變化很大、溶液中水分蒸化很大、溶液中水分蒸發(fā)量不大和廠房高度有發(fā)量

16、不大和廠房高度有一定限制的場合。一定限制的場合。加熱蒸汽進(jìn)料55二次蒸汽 圖11-10升降膜式蒸發(fā)器1-預(yù)熱器 2-升膜加熱器 3-降膜加熱器 4-分離器 5-加熱蒸汽冷凝排出口v由于溶液在單程型蒸發(fā)器中呈膜狀流動，因而對流由于溶液在單程型蒸發(fā)器中呈膜狀流動，因而對流傳熱系數(shù)大為提高，使得溶液能在加熱室中一次通傳熱系數(shù)大為提高，使得溶液能在加熱室中一次通過不再循環(huán)就達(dá)到要求的濃度。過不再循環(huán)就達(dá)到要求的濃度。v溶液不再循環(huán)，帶來的好處有：（溶液不再循環(huán)，帶來的好處有：（1 1）溶液在蒸發(fā)）溶液在蒸發(fā)器中的停留時間很短，因而特別適用于熱敏性物料器中的停留時間很短，因而特別適用于熱敏性物料的蒸發(fā)；

17、（的蒸發(fā)；（2 2）整個溶液的濃度，不像循環(huán)型那樣）整個溶液的濃度，不像循環(huán)型那樣總是接近于完成液的濃度，因而其溫度差損失相對總是接近于完成液的濃度，因而其溫度差損失相對地就較小；此外膜狀流動時，液柱靜壓頭引起的溫地就較小；此外膜狀流動時，液柱靜壓頭引起的溫度差損失可以忽略不計；所以在相同操作條件下，度差損失可以忽略不計；所以在相同操作條件下，這種蒸發(fā)器的有效溫差較大。這種蒸發(fā)器的有效溫差較大。v其主要缺點(diǎn)是：對進(jìn)料負(fù)荷的波動相當(dāng)敏感，當(dāng)設(shè)其主要缺點(diǎn)是：對進(jìn)料負(fù)荷的波動相當(dāng)敏感，當(dāng)設(shè)計或操作不適當(dāng)時不易成膜，此時，對流傳熱系數(shù)計或操作不適當(dāng)時不易成膜，此時，對流傳熱系數(shù)將明顯下降；另外，它也不

18、適用于易結(jié)晶和結(jié)垢物將明顯下降；另外，它也不適用于易結(jié)晶和結(jié)垢物料的蒸發(fā)。料的蒸發(fā)。2.循環(huán)式薄膜蒸發(fā)器循環(huán)式薄膜蒸發(fā)器v圖7-3 3刮板式蒸發(fā)器刮板式蒸發(fā)器(a)固定刮板式 （b)轉(zhuǎn)子式 1-夾套 2-刮板圖11-11 刮板式蒸發(fā)器加熱蒸汽加熱蒸汽蒸汽完成液(a)料液二次蒸汽冷凝水完成液(b)1冷凝水冷凝水2料液二次蒸汽料液v這是一種利用外加動力成膜的單程型蒸發(fā)器，其這是一種利用外加動力成膜的單程型蒸發(fā)器，其結(jié)構(gòu)如圖所示。蒸發(fā)器外殼帶有夾套，內(nèi)通入加結(jié)構(gòu)如圖所示。蒸發(fā)器外殼帶有夾套，內(nèi)通入加熱蒸汽加熱。熱蒸汽加熱。v加熱部分裝有旋轉(zhuǎn)的刮板，刮板本身又可分為固加熱部分裝有旋轉(zhuǎn)的刮板，刮板本身又

19、可分為固定式和轉(zhuǎn)子式兩種，前者與殼體內(nèi)壁的間隙為定式和轉(zhuǎn)子式兩種，前者與殼體內(nèi)壁的間隙為0.51.5mm，后者與器壁的間隙隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)而，后者與器壁的間隙隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)而變。料液由蒸發(fā)器上部沿切線方向加入（亦有加變。料液由蒸發(fā)器上部沿切線方向加入（亦有加至與刮板同軸的甩料盤上的），在重力和旋轉(zhuǎn)刮至與刮板同軸的甩料盤上的），在重力和旋轉(zhuǎn)刮板刮帶下，溶液在殼體內(nèi)壁形成下旋的薄膜，并板刮帶下，溶液在殼體內(nèi)壁形成下旋的薄膜，并在下降過程中不斷被蒸發(fā)，在底部得到完成液。在下降過程中不斷被蒸發(fā)，在底部得到完成液。這種蒸發(fā)器的突出優(yōu)點(diǎn)是對物料的適應(yīng)性很強(qiáng)，這種蒸發(fā)器的突出優(yōu)點(diǎn)是對物料的適應(yīng)性很強(qiáng)，例如，對高粘

20、度和易結(jié)晶、結(jié)垢的物料都能適用。例如，對高粘度和易結(jié)晶、結(jié)垢的物料都能適用。v其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，動力消耗大，每平方米傳熱其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，動力消耗大，每平方米傳熱面約需面約需1.53kw。此外，受夾套傳熱面的限制，。此外，受夾套傳熱面的限制，其處理量也很小。其處理量也很小。 4.離心薄膜式蒸發(fā)器離心薄膜式蒸發(fā)器v圖7-5(a)固定刮板式 （b)轉(zhuǎn)子式 1-夾套 2-刮板圖11-11 刮板式蒸發(fā)器加熱蒸汽加熱蒸汽蒸汽完成液(a)料液二次蒸汽冷凝水完成液(b)1冷凝水冷凝水2料液二次蒸汽料液5.5.蒸發(fā)器的配套設(shè)備蒸發(fā)器的配套設(shè)備v 蒸發(fā)器的附屬設(shè)備有汽液分離器及冷凝與不凝蒸發(fā)器的附屬設(shè)備有汽液分

21、離器及冷凝與不凝氣體的排除裝置。氣體的排除裝置。v（1 1）汽液分離器（捕沫器）汽液分離器（捕沫器）v 從蒸發(fā)器溢出的二次蒸汽帶有液沫，需要加以從蒸發(fā)器溢出的二次蒸汽帶有液沫，需要加以分離和回收。在分離室上部或分離室外面裝有阻止分離和回收。在分離室上部或分離室外面裝有阻止液滴隨二次蒸汽跑出的裝置，稱為分離器或捕沫器。液滴隨二次蒸汽跑出的裝置，稱為分離器或捕沫器。v1 1裝于蒸發(fā)器頂蓋下面的分離器，如圖，裝置是使裝于蒸發(fā)器頂蓋下面的分離器，如圖，裝置是使蒸汽的流動方向突變，從而分離了霧沫。（蒸汽的流動方向突變，從而分離了霧沫。（c c）是用）是用細(xì)金絲，塑料絲等編成網(wǎng)帶，分離效果好，壓強(qiáng)降細(xì)金絲

22、，塑料絲等編成網(wǎng)帶，分離效果好，壓強(qiáng)降較小，可以分離直徑小于較小，可以分離直徑小于10m10m的液滴。（的液滴。（d d）是蒸）是蒸汽在分離器中作圓周運(yùn)動，因離心作用將氣流中液汽在分離器中作圓周運(yùn)動，因離心作用將氣流中液滴分離出來。滴分離出來。(a)折流板式（b）球形捕沫器（c）絲網(wǎng)捕沫器（d）離心式分離器圖11-13 汽液分離器2 2裝于蒸發(fā)器外面的分離器，如圖所示，（裝于蒸發(fā)器外面的分離器，如圖所示，（a a）是隔）是隔板式，（板式，（b b）（）（c c）（）（d d）是旋風(fēng)分離器，其分離效果）是旋風(fēng)分離器，其分離效果較好。較好。(a)(c)(b)(d)圖11-14 汽液分離器（2）冷凝

23、與不凝氣體的排除裝置）冷凝與不凝氣體的排除裝置 在蒸發(fā)操作過程中，二次蒸汽若是有用物在蒸發(fā)操作過程中，二次蒸汽若是有用物料，應(yīng)采用間壁式冷凝器回收；二次蒸汽不被料，應(yīng)采用間壁式冷凝器回收；二次蒸汽不被利用時，必須冷凝成水方可排除，同時排除不利用時，必須冷凝成水方可排除，同時排除不凝性氣體。對于水蒸氣的冷凝，可采用汽、水凝性氣體。對于水蒸氣的冷凝，可采用汽、水直接接觸的混合式冷凝器。直接接觸的混合式冷凝器。無論使用哪種冷無論使用哪種冷凝器，都要設(shè)置凝器，都要設(shè)置真空裝置，不斷真空裝置，不斷排除不凝性氣體排除不凝性氣體并向系統(tǒng)提供一并向系統(tǒng)提供一定的真空度。水定的真空度。水環(huán)真空泵、往復(fù)環(huán)真空泵、

24、往復(fù)式真空泵及噴射式真空泵及噴射泵是常用作抽真泵是常用作抽真空的設(shè)備。空的設(shè)備。4173862水蒸 汽接 真 空 泵 圖 11-15 高 位 逆 流 混 合 式 冷 凝 器1-外 殼 2-進(jìn) 水 口 3、 8-氣 壓 管 4-蒸 氣 進(jìn) 口 5-淋 水 板 6-不 凝 性 氣 體 引 出 管 7-分 離 器6.6.多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)v若二次蒸汽被引入另一蒸發(fā)器作為熱源，在若二次蒸汽被引入另一蒸發(fā)器作為熱源，在另一蒸發(fā)器中被利用，稱為二效蒸發(fā)，依次另一蒸發(fā)器中被利用，稱為二效蒸發(fā)，依次類推，如蒸汽多次被利用串聯(lián)操作，則稱為類推，如蒸汽多次被利用串聯(lián)操作，則稱為多效蒸發(fā)。多效蒸發(fā)可提高初始加熱蒸汽的

25、多效蒸發(fā)。多效蒸發(fā)可提高初始加熱蒸汽的利用率。利用率。v多效蒸發(fā)的原理：多效蒸發(fā)的原理：將二次蒸汽作為加熱蒸汽將二次蒸汽作為加熱蒸汽引入為一效蒸發(fā)器。引入為一效蒸發(fā)器。v效：效：每四個蒸發(fā)成為一效。多個蒸發(fā)器串聯(lián)，每四個蒸發(fā)成為一效。多個蒸發(fā)器串聯(lián)，形成多效。形成多效。v多效蒸發(fā)的好處：多效蒸發(fā)的好處：減少蒸發(fā)所需的生蒸發(fā)量。減少蒸發(fā)所需的生蒸發(fā)量。多效蒸發(fā)設(shè)備常見流程多效蒸發(fā)設(shè)備常見流程v并流：溶液和蒸汽并流。并流：溶液和蒸汽并流。v逆流：溶液和蒸汽逆流。逆流：溶液和蒸汽逆流。v錯流：逆流和并流混用。錯流：逆流和并流混用。v平流平流完成液原料液圖11-17 并流加料蒸發(fā)流程加熱蒸汽123至冷

26、凝器加熱蒸汽完成液圖11-18 逆流加料蒸發(fā)流程12原料液3至冷凝器圖11-19 平流加料蒸發(fā)流程加熱蒸汽原料液1完成液完成液完成液至冷凝器23 水平管型 標(biāo)準(zhǔn)型外熱式(自然循環(huán)) 列文管 強(qiáng)制循環(huán) 升膜式 降膜式 刮板式 甩盤式 旋風(fēng)式 板式最廉最廉 廉 高 高 廉 廉最高較高最廉 高良好良好 高 高 高 高良好 高 高 高 高 低 - 低 0.10.5 低 0.41.5良好 1.52.5良好 2.03.5 高 0.41.0良好 0.41.0 高 - 低 -良好 1.52.0良好 - 長能 長能較長 能較長 能 -較難 短 尚能 短 尚能 短 尚能較短尚能 短 較難較短尚能一般適一般適較大適

27、較大適 大 適 大 適 大 較適較小 較適較小適較小適較小適 適 不適不適不適 適尚適尚適稍適較好 尚適尚適稍適較好 尚適尚適稍適 好 適 尚適 適 好尚適良好不適 適不適良好不適較好 不適良好不適 適不適較好不適 適尚適尚適 適 適不適尚適不適蒸 發(fā) 器 形 式造價總傳熱系數(shù)稀溶液高粘度溶液在 管內(nèi) 流速 m/s停留時間完成液濃度能否恒定濃縮比處理量稀溶液高粘度良好良好良好良好較高 高 高 高較高較高良好 適 適尚適尚適 好尚適 好 好尚適 適尚適易生泡沫易結(jié)垢熱敏性 有結(jié)晶析出對溶液性質(zhì)的適應(yīng)性表11-1蒸發(fā)器的主要性能 應(yīng)視具體情況，選用適宜的蒸發(fā)器。下表列應(yīng)視具體情況，選用適宜的蒸發(fā)器

28、。下表列出常見蒸發(fā)器的一些性能，供參考。出常見蒸發(fā)器的一些性能，供參考。一般選型時應(yīng)考濾以下因素。一般選型時應(yīng)考濾以下因素。v1溶液的粘度溶液的粘度v蒸發(fā)過程中溶液粘度變化的范圍，是選型首要考慮蒸發(fā)過程中溶液粘度變化的范圍，是選型首要考慮的因素，各類蒸發(fā)器適用于溶液粘度的范圍見上表。的因素，各類蒸發(fā)器適用于溶液粘度的范圍見上表。v2溶液的熱穩(wěn)定性溶液的熱穩(wěn)定性v長時間受熱易分解、易聚合以及易結(jié)垢的溶液蒸發(fā)長時間受熱易分解、易聚合以及易結(jié)垢的溶液蒸發(fā)時，應(yīng)采用滯料量少、停留時間短的蒸發(fā)器。時，應(yīng)采用滯料量少、停留時間短的蒸發(fā)器。v3有晶體析出的溶液有晶體析出的溶液v對蒸發(fā)時有晶體析出的溶液應(yīng)采用

29、外加熱式對蒸發(fā)時有晶體析出的溶液應(yīng)采用外加熱式蒸發(fā)器或強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器。蒸發(fā)器或強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器。v4易發(fā)泡的溶液易發(fā)泡的溶液v易發(fā)泡的溶液在蒸發(fā)時會生成大量層層重疊不易破碎的泡沫，易發(fā)泡的溶液在蒸發(fā)時會生成大量層層重疊不易破碎的泡沫，充滿了整個分離室后即隨二次蒸汽排出，不但損失物料，而充滿了整個分離室后即隨二次蒸汽排出，不但損失物料，而且污染冷凝器。蒸發(fā)這種溶液宜采用外加熱式蒸發(fā)器、強(qiáng)制且污染冷凝器。蒸發(fā)這種溶液宜采用外加熱式蒸發(fā)器、強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器或升膜式蒸發(fā)器。若將中央循環(huán)管蒸發(fā)器和懸筐循環(huán)蒸發(fā)器或升膜式蒸發(fā)器。若將中央循環(huán)管蒸發(fā)器和懸筐蒸發(fā)器設(shè)計大一些，也可用于這種溶液的蒸發(fā)。蒸發(fā)器設(shè)計大一

30、些，也可用于這種溶液的蒸發(fā)。v5有腐蝕性的溶液有腐蝕性的溶液v蒸發(fā)腐蝕性溶液時，加熱管應(yīng)采用特殊材質(zhì)制成，蒸發(fā)腐蝕性溶液時，加熱管應(yīng)采用特殊材質(zhì)制成，或內(nèi)壁襯以耐腐蝕材料。若溶液不怕污染，也可采或內(nèi)壁襯以耐腐蝕材料。若溶液不怕污染，也可采用直接接觸式蒸發(fā)器。用直接接觸式蒸發(fā)器。v6 6易結(jié)垢的溶液易結(jié)垢的溶液v無論蒸發(fā)何種溶液，蒸發(fā)器長久使用后，傳無論蒸發(fā)何種溶液，蒸發(fā)器長久使用后，傳熱面上總會有污垢生成。垢層的導(dǎo)熱系數(shù)小，熱面上總會有污垢生成。垢層的導(dǎo)熱系數(shù)小，因此對易結(jié)垢的溶液，應(yīng)考慮選擇便于清洗因此對易結(jié)垢的溶液，應(yīng)考慮選擇便于清洗和溶液循環(huán)速度大的蒸發(fā)器。和溶液循環(huán)速度大的蒸發(fā)器。v7

31、溶液的處理量溶液的處理量v溶液的處理量也是選型應(yīng)考慮的因素。要求溶液的處理量也是選型應(yīng)考慮的因素。要求傳熱面積大于傳熱面積大于10m2時，不宜選用刮板攪拌薄時，不宜選用刮板攪拌薄膜蒸發(fā)器，要求傳熱面在膜蒸發(fā)器，要求傳熱面在20 m2以上時，宜采以上時，宜采用多效蒸發(fā)操作。用多效蒸發(fā)操作。第二節(jié)第二節(jié) 蒸發(fā)設(shè)備的計算與設(shè)計蒸發(fā)設(shè)備的計算與設(shè)計v例題例題7-17-1 現(xiàn)在要設(shè)計一個單流升膜真空蒸發(fā)器用來現(xiàn)在要設(shè)計一個單流升膜真空蒸發(fā)器用來濃縮井岡霉素發(fā)酵濾液，濾液單位濃縮井岡霉素發(fā)酵濾液，濾液單位10000u/ml10000u/ml，要，要求濃縮液單位為求濃縮液單位為30000u/ml30000u

32、/ml；蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)溫度為；蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)溫度為6060，處理量為，處理量為600kg/h600kg/h，加熱蒸汽，加熱蒸汽9999，傳熱系，傳熱系數(shù)數(shù)K=4600kJ/(mK=4600kJ/(m2 2h h););加熱管采用加熱管采用25252.52.5不銹鋼，不銹鋼，L/d=125,L/d=125,混合冷凝器進(jìn)口水溫混合冷凝器進(jìn)口水溫33 33 ，系統(tǒng)漏入空，系統(tǒng)漏入空氣量為氣量為2kg/h,2kg/h,；物料性質(zhì)與水的物性數(shù)據(jù)相似。求：；物料性質(zhì)與水的物性數(shù)據(jù)相似。求：設(shè)計一套升膜式真空蒸發(fā)器的流程；設(shè)計一套升膜式真空蒸發(fā)器的流程；蒸發(fā)器的蒸發(fā)器的傳熱面積和列管的根數(shù)與長度傳熱面積和列管的

33、根數(shù)與長度分離器的直徑和結(jié)分離器的直徑和結(jié)構(gòu)尺寸；構(gòu)尺寸；真空系統(tǒng)的排氣量（作為選用真空泵的真空系統(tǒng)的排氣量（作為選用真空泵的重要參數(shù)）。重要參數(shù)）。v解：解：設(shè)計蒸發(fā)流程設(shè)計蒸發(fā)流程v升膜真空蒸發(fā)系統(tǒng)如圖所示，主要設(shè)備包括料液儲罐，進(jìn)料升膜真空蒸發(fā)系統(tǒng)如圖所示，主要設(shè)備包括料液儲罐，進(jìn)料流量計，蒸發(fā)器，冷凝器，真空發(fā)生器等。流量計，蒸發(fā)器，冷凝器，真空發(fā)生器等。v蒸發(fā)器的傳熱面積和列管的根數(shù)與長度蒸發(fā)器的傳熱面積和列管的根數(shù)與長度v根據(jù)題意蒸發(fā)器溫度根據(jù)題意蒸發(fā)器溫度60 60 ，由，由6060查其飽和水蒸汽壓強(qiáng)為查其飽和水蒸汽壓強(qiáng)為149.4mmHg149.4mmHg，相對真空度，相對真空

34、度=760-149.4=610.6(mmHg).=760-149.4=610.6(mmHg).設(shè)計進(jìn)料設(shè)計進(jìn)料溫度低于沸點(diǎn)溫度低于沸點(diǎn)3 34，進(jìn)料溫度為，進(jìn)料溫度為60-4=56 .60-4=56 .)(4123943Ctmv加熱段面積加熱段面積F1)/(63021111chmkJKtKQFm)/(8 .10048)5660(600187. 421chmkJtcLQf)(39. 0)41630/(8 .1004821mFv蒸發(fā)水量蒸發(fā)水量Ve及蒸發(fā)段的面積及蒸發(fā)段的面積F2)/(4003/2600hkgVevQ2=Veie 查查60水的汽化潛熱為水的汽化潛熱為2355.2kJ/kg2355.

35、2kJ/kg)/(9420802 .23554002hkJQmtKQF222)/(460022chmkJK)(396099ctm)(25. 539460094208022mF)(64. 525. 539. 0221mFFF)(76. 664. 52 . 12 . 12mFF設(shè)v也可以用蒸發(fā)強(qiáng)度來計算也可以用蒸發(fā)強(qiáng)度來計算v列管的根數(shù)與長度列管的根數(shù)與長度v選用選用252.5不銹鋼管不銹鋼管vL=125d=125(0.025-0.005)=3(m)v根數(shù)根數(shù)n=F/(dL)=6.76/(0.0203.143)=36(根根)v分離器的直徑和結(jié)構(gòu)尺寸分離器的直徑和結(jié)構(gòu)尺寸v取汽速取汽速w ws s=

36、40m/s=40m/smmmdsmhmppTTVVwVdes160),(165. 040785. 0858. 0)/(858. 0)/(30884 .1497602733334 .22184004 .2218758. 013321121取）（圓錐部高度圓筒部高度二次蒸汽進(jìn)口二次蒸汽出口直徑比例，設(shè)計為根據(jù)汽液分離器的結(jié)構(gòu)mmDLmmDLmmdmmDdmmdd8000 .2)(6005 .1)(160)(2005 .0)(4005 .21605 .221121233212231121/2038)/(25.19)3345(187. 41000)45187. 44 .2606(400)()(/6 .

37、 0/22)(4mgchmttctciVLhmMhkggggGaGnGaGmpe時空氣在水中溶解度為需要冷卻水量本系統(tǒng)處理量系統(tǒng)漏入的空氣量（不凝氣量）（不凝氣中飽和氣流量混合氣流量）真空系統(tǒng)排氣量（.610)/(781. 5384. 1397. 4)4 .14960208.502 .38)3345(1 . 0433)(1 . 04()/(384. 1)208.504 .149208.50622. 0(397. 4622. 0()/(397. 4397. 0222)/(397. 0)/(397)25.196 . 0(20)(201121121212mmHghkgGGGmmHgpcmmHgpctttthkgpppGGhkgggGhkghgMMgnamnAnnana真空度要求大于排出的的混合氣體時，蒸發(fā)溫度吸入口蒸汽分壓時，第三節(jié)第三節(jié) 結(jié)晶設(shè)備結(jié)晶設(shè)備v一、結(jié)晶原理一、結(jié)晶原理 溶液中的溶質(zhì)含量超過它