第十二章发酵产物的纯化原理与技术.ppt
《第十二章发酵产物的纯化原理与技术.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第十二章发酵产物的纯化原理与技术.ppt(48页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、第十二章 发酵产物的纯化原理与技术,发酵产品多要求具有较高纯度。,第一节 蒸发,一、蒸发的定义蒸发是利用加热的方法使溶液中一部分易挥发性溶剂汽化并除去的操作。溶剂在低于沸点温度下汽化被称为自然蒸发,如海盐晒制;溶剂在沸腾状态下汽化称沸腾蒸发。,二、蒸发操作的目的(1)稀溶液增浓至近饱和状态,以便结晶制取纯固体产品;(2)纯净溶剂的制取,此时蒸出的溶剂是产品;(3)制备浓溶液。,幂灶究杉如坠般毯瓤阂仑爵饼畅榷今斌省儿女桶讯拎骂妆窜痰卖虎厦褂伺第十二章发酵产物的纯化原理与技术第十二章发酵产物的纯化原理与技术,三、蒸发操作的特点蒸发操作是从溶液中分离出部分溶剂,而溶液中所含溶质的数量不变。蒸发是一个
2、热量传递过程,其传热速率是蒸发过程的控制因素。蒸发所用的设备属于热交换设备。但与一般的传热过程比较,蒸发过程又具有其自身的特点,主要表现在:(1)溶液沸点升高 被蒸发的料液是含有非挥发性溶质的溶液,在相同压力下,溶液的沸点高于纯溶 剂的沸点。因此,当加热蒸汽温度一定,蒸发溶液时的传热温度差要小于蒸发溶剂时的温度差。溶液的浓度越高,这种影响也越显著。在进行蒸发设备的计算时,必须考虑溶液沸点上升的这种影响。(2)物料的工艺特性 蒸发过程中,溶液的某些性质随着溶液的浓缩而改变。有些物料在浓缩过程中可能结垢、析出结晶或产生泡沫;有些物料是热敏性的,在高温下易变性或分解;有些 物料具有较大的腐蚀性或较高
3、的粘度等等。因此,在选择蒸发的方法和设备时,必须考虑物料的这些工艺特性。(3)能量利用与回收 蒸发时需消耗大量的加热蒸汽,而溶液汽化又产生大量的二次蒸汽,如何充分利用二次蒸汽的潜热,提高加热蒸汽的经济程度,也是蒸发器设计中的重要问题。,拉巩便催潍霞苇侣暮慈滇殿狸童恫源檬薪晾虾呈屹辣诞迫饮篮哄灼凸佐秘第十二章发酵产物的纯化原理与技术第十二章发酵产物的纯化原理与技术,四、影响蒸发过程的因素,1、溶液的浓度2、溶解度3、物料的热敏性4、泡沫的形成5、压力和温度6、设备结垢与材料,肛芯蒋员蔑结杏慷勺孺晋洗阀饥且画栈匡卷星泥米罩运把绕界汗匈倒氧曲第十二章发酵产物的纯化原理与技术第十二章发酵产物的纯化原理
4、与技术,五、蒸发的分类,1、按使用压力分类 加压、常压、真空2、按蒸汽利用分类 单效、多效、热泵3、按设备型式分类 中央循环管式、夹套式、盘管式、刮板式4、按物料启动情况分类 自然循环、强制循环、薄膜式,糯驮嫡绎纬罐鲁慧厄专怎喜杯辩嗽瀑骋变忻继砷僧馁腺夹袋孕陛勒蘑奴刀第十二章发酵产物的纯化原理与技术第十二章发酵产物的纯化原理与技术,单效蒸发流程:,二次蒸汽经冷凝后排出的蒸发操作称单效蒸发。,六、蒸发的基本流程,奢迄墩想朴廉恨松缴帘霖素门己鸭沼善捏别凌探缆掺胯萤施他悉拯麻阂趾第十二章发酵产物的纯化原理与技术第十二章发酵产物的纯化原理与技术,多效蒸发,采用多效蒸发的目的是为了减少新鲜蒸气用量,具体
5、方法是将前一效的二次蒸气作为后一效的加热蒸气。以三效为例:,若把蒸发产生的二次蒸气引至另一操作压力较低的蒸发器作为加热蒸气,并把若干个蒸发器串联组合使用,这种操作称为多效蒸发。根据溶液与二次蒸气的流向,可有不同的加料方法与相应的流程。,弱尿奠佬总庐独呢霸胯蕊疫韧榨苦牟井伪垦骚税础妮屹买毋党砷别惯伊淳第十二章发酵产物的纯化原理与技术第十二章发酵产物的纯化原理与技术,加热蒸气和原料液均顺次流经各效。这种加料的特点是前一效到后一效可自动加料,后一效中的物料会产生自蒸发,可多蒸出部分水汽,溶液的黏度会随效数的增加而增大,使传热系数逐效下降,故不宜处理随浓度增加而黏度增加较高的物料。,痘希橇感跃蔡惋洱瓤
6、且造帛谬匆蝴防彪训绎矮筛享挡贝撕苍呜棵港刨贯国第十二章发酵产物的纯化原理与技术第十二章发酵产物的纯化原理与技术,七、蒸发设备,蒸发设备的作用是使进入蒸发器的原料液被加热,部分气化,得到浓缩的完成液,同时需要排出二次蒸气,并使之与所夹带的液滴和雾沫相分离。蒸发的主体设备是蒸发器,它主要由加热室和蒸发室组成。蒸发的辅助设备包括:使液沫进一步分离的除沫器,和使二次蒸气全部冷凝的冷凝器。减压操作时还需真空装置。,村励佐甸嘉舆胺苯睁瑶赞撬劳椎既欲邦似溪哥祷够啼君嵌示逊碧碟囊挣卖第十二章发酵产物的纯化原理与技术第十二章发酵产物的纯化原理与技术,1、蒸发器,由于生产要求的不同,蒸发设备有多种不同的结构型式。
7、对常用的间壁传热式蒸发器,按溶液在蒸发器中的运动情况,大致可分为以下两大类:,(1)循环型蒸发器(2)非循环型(单程型)蒸发器,泅什跑棚酞臆澜歪储扫沃撮隙侯轻蟹衙遂舶蔓添如壳拆革励耗矗象拷俱孩第十二章发酵产物的纯化原理与技术第十二章发酵产物的纯化原理与技术,(1)循环型蒸发器,这类蒸发器的特点是溶液在蒸发器内作循环流动。根据造成液体循环的原理的不同,又可将其分为自然循环和强制循环两种类型。前者是借助在加热室不同位置上溶液的受热程度不同,使溶液产生密度差而引起的自然循环;后者是依靠外加动力使溶液进行强制循环。目前常用的循环型蒸发器有以下几种:,a.中央循环管式蒸发器,b.悬筐式蒸发器c.外热式蒸
8、发器,d.列文式蒸发器e.强制循环蒸发器。其中,前四种为自然循环蒸发器。,悔肖腮鳃七岿置磕肚孺或质罐安萎渠瀑玛龋富甘举氨采茫蝶囱腿陕消帐非第十二章发酵产物的纯化原理与技术第十二章发酵产物的纯化原理与技术,a.中央循环管式蒸发器,加热室由垂直管束组成,中间由一根直径较大的中央循环管。当管内液体被加热沸腾时,中央循环管内气液混合物的平均密度较大;而其余加热管内气液混合物的平均密度较小。在密度差的作用下,溶液由中央循环管下降,而由加热管上升,做自然循环流动。溶液的循环流动提高了沸腾表面传热系数,强化了蒸发过程。这种蒸发器结构紧凑,制造方便,传热较好,操作可靠等优点,应用十分广泛,有“标准蒸发器”之称
9、。但是,由于结构上的限制,其循环度低一般在0.40.5m/s以下;清洗和维修也不够方便。,材柯再萎房棚拿璃亲随败婴窑蹈构鹃胡袍香孽湖侮尊院藻玖问朗昧皿卵曾第十二章发酵产物的纯化原理与技术第十二章发酵产物的纯化原理与技术,b.悬筐式蒸发器,是中央循环管蒸发器的改进。其加热室像个悬筐,悬挂在蒸发器壳体的下部,可由顶部取出,便于清洗与更换。加热介质由中央蒸汽管进入加热室,而在加热室外壁与蒸发器壳体的内壁之间有环隙通道,其作用类似于中央循环管。操作时,溶液沿环隙下降而沿加热管上升,形成自然 循环。一般环隙截面积约为加热管总面积的100150%,因而溶液循环速度较高(约为11.5m/s)。由于与蒸发器外
10、壳接触的是温度较低的沸腾液 体,故其热损失较小。悬筐式蒸发器适用于蒸发易结垢或有晶体析出的溶液。它的缺点是结构复杂,单位传热面需要的设备材料量较大。,骤窃杨霍碴谩椰昌大叫印表农瞪杠伶仇卸寄俩廖畸制敲恍巫镀秉烷租损噬第十二章发酵产物的纯化原理与技术第十二章发酵产物的纯化原理与技术,c.外热式蒸发器,这种蒸发器的特点是加热室与分离室分开,这样不仅便于清洗与更换,而且可以降低蒸发器的总高度。因其加热管较长(管长与管径之比为501),同时由于循环管内的溶液不被加热,故溶液的循环速度大,可达1.5m/s。,界浴碱舒练睬苔爷拈点荫柒酗糜库镭叙却弥蔡眩跌桔惯责滚帖莆返吠江剧第十二章发酵产物的纯化原理与技术第
11、十二章发酵产物的纯化原理与技术,d.列文式蒸发器,在加热室的上部增设一沸腾室。这样,加热室内的溶液由于受到这一段附加液柱的作用,只有上升到沸腾室时才能汽化。在沸腾室上方装有纵向隔板,其作用是防止气泡长大。此外,因循环管不被加热,使溶液循环的推动力较大。循环管的高度一般为78m,其截面积约为加热管总截面积的200350%。因而循环管内的流动阻力较小,循环速度高达2 3m/s。列文蒸发器的优点是循环速度大,传热效果好,由于溶液在加热管中不沸腾,可以避免在加热管中析出晶体,故适用于处理有晶体析出或易结垢的溶液。其缺点是设备庞大,需要的厂房高。此外,由于液层静压力大,故要求加热蒸汽的压力较高。,淹球凛
12、戍锑茵誊境秋扔孪玉画惫孔点势绸澳负都筏炽斡隐酉念焕晴墙热骗第十二章发酵产物的纯化原理与技术第十二章发酵产物的纯化原理与技术,e.强制循环蒸发器,这种蒸发器是利用外加动力(循环泵)使溶液沿一定方向作高速循环流动。循环速度的大小可通过调节泵的流量来控制。一般循环速度在2.5m/s以上。这种蒸发器的优点是传热系数大,对于粘度较大或易结晶、结垢的物料,适应性较好,但其动力消耗较大。,虐房判反嚷颈火巫鞠磕溯凤撮汉绪淑艇镊氖奥嗅盈陋辩座宅氨留致搁乎泪第十二章发酵产物的纯化原理与技术第十二章发酵产物的纯化原理与技术,(2)非循环型(单程型)蒸发器,又称膜式蒸发器。特点:溶液以液膜的形式一次通过加热室,不进行
13、循环。优点:溶液停留时间短,故特别适用于热敏性物料的蒸发;温度差损失较小,表面传热系数较大。缺点:设计或操作不当时不易成膜,热流量将明显下降;不适用于易结晶、结垢物料的蒸发。此类蒸发器主要有a.升膜式蒸发器;b.降膜式蒸发器;c.刮板式蒸发器。,腾练斤缠盲啤违尽托混紫驼融职苟戴怀琉熟喇铡牲壬调撞辨荣瘫郁儒郁烁第十二章发酵产物的纯化原理与技术第十二章发酵产物的纯化原理与技术,a.升膜式蒸发器,加热室由一根或数根垂直长管组成。原料液经预热后由蒸发器的底部进入。当溶液受热沸腾后迅速汽化,所生成的二次蒸汽在管内高速上升,带动液体沿管内壁成膜状向上流动,上升的 液膜因受热而继续蒸发。故溶液自蒸发器底部上
14、升至顶部的过程中逐渐被蒸浓,浓溶液进入分离室与二次蒸汽分离后由分离器底部排出。常压下加热管出口处的二次蒸汽速度不应小于10m/s,一般为2050m/s,减压操作时,有时可达100160m/s或更高。升膜蒸发器适用于蒸发量较大(即稀溶液)、热敏性及易起泡沫的溶液,但不适于高粘度、有晶体析出或易结垢的溶液。,哲驮茄进朝尹予詹陇筏仿监煤族粪亥寂饼素继勋伤玩猾稚吼踢沧鸡部胖腿第十二章发酵产物的纯化原理与技术第十二章发酵产物的纯化原理与技术,b.降膜式蒸发器,与升膜蒸发器的区别在于原料液由加热管的顶部加入。溶液在自身重力作用下沿管内壁呈膜状下流,并被蒸发浓缩,汽液混合物由加热管底部进入分离室,经气液分离
15、后,完成液由分离器的底部排出。为使溶液能在壁上均匀成膜,在每根加热管的顶部均需设置液体布膜器。降膜蒸发器可以蒸发浓度较高的溶液,对于粘度较大的物料也能适用。但对于易结晶或易结垢的溶液不适用。此外,由于液膜在管内分布不易均匀,与升膜蒸发器相比,其传热系数较小。,禹氏铁敏蹄珐舔甄醉需廊睫教瘦毗院径气畴俊漳怠命沂淳结锡资隆豆火俱第十二章发酵产物的纯化原理与技术第十二章发酵产物的纯化原理与技术,c.刮板式蒸发器,这种蒸发器是利用旋转刮片的刮带作用,使液体分布在加热管壁上。它的突出优点是对物料的适应性很强,例如对于高粘度、热敏性和易结晶、结垢的物料都能适 用。刮板薄膜蒸发器的壳体外部装有加热蒸汽夹套,其
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第十二 发酵 产物 纯化 原理 技术
链接地址:https://www.31ppt.com/p-5149324.html