大学课件 生物工程设备 蒸发与结晶设备

第四章蒸发与结晶设备常压与真空蒸发设备•常压蒸发设备•真空蒸发设备•蒸发浓缩的节能结晶设备•结晶原理与起晶方法•结晶设备蒸发设备•蒸发设备必须满足的基本要求：1.充分的加热热源，以维持溶液的沸腾和补充溶剂汽化所带走的热量；2.保证溶剂蒸汽，即二次蒸汽的迅速排除；3.一定的热交换面积，以保证传热量。•蒸发设备一般由热交换器（汽鼓）、蒸发室、冷凝器和抽气泵等组成。常压蒸发设备麦芽汁煮沸锅•夹套加热式常压蒸发设备•内置加热式列管式内加热器的煮沸锅具两段内加热器的煮沸锅真空蒸发设备•真空蒸发的优点：1.物料沸腾温度降低，避免或减少物料受高温所产生的质变；2.提高了热交换的温度差，增加了传热强度；3.为二次蒸汽的利用创造了条件，可采用双效或多效蒸发，提高热能利用率；4.蒸发器热损失减少。真空蒸发设备管式薄膜蒸发器特点：液体沿加热管壁成膜而进行蒸发；类型：升膜式、降膜式和升降膜式。•液膜形成过程真空蒸发设备•升膜式蒸发器工作原理：物料从加热器下部进入，在加热管内被加热蒸发拉成液膜，浓度液在二次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。升膜式蒸发器真空蒸发设备管式升膜蒸发器BM系列薄膜蒸发器：蒸发器为升膜式列管换热器。设备与物料接触部分均采用不锈钢制造，具有良好的耐腐蚀性能。对于加热管子直径、长度选择要适当，管径不宜过大，一般在25～28毫米之间，管长与管径之比一般为100－150，这样才能使加热面供应足够成膜的汽速。套管式升膜蒸发器套筒式升膜蒸发器•降膜式蒸发器工作原理：物料从加热管上部进入，经分配器导流管进入加热管，沿管壁成膜状向下流。•降膜式蒸发器的分配器齿形溢流口导流棒螺纹导流管切线进料旋流器•升降膜式蒸发器工作原理：物料先进入升膜加热管，沸腾蒸发后，汽液混合物上升至顶部，然后转入另一半加热管，再进行降膜蒸发，浓缩液从下部进入汽液分离器，分离后，二次蒸汽从分离器上部排入冷凝器，浓缩液从分离器下部出料。有利于液膜体均匀分布。易达到升膜有利于操作。两个浓缩过程串联，可提高产品的浓缩比，减低设备高度。•升降膜式蒸发器的特点刮板式蒸发器刮板式蒸发器是通过旋转的刮板使液料形成液膜的蒸发设备。由转动轴、物料分配盘、刮板、轴承、蒸发室和夹套加热室等部分构成。•刮板式蒸发器工作原理液料从进料管以稳定的流量进入随轴旋转的分配盘中，在离心力的作用下，通过盘壁小孔被抛向器壁，受重力作用沿器壁下流，同时被旋转的刮板刮成薄膜，薄膜溶液在加热区受热，蒸发浓缩，同时受重力作用下流。这种蒸发器传热系数较高。结构简单。设备加工精度高。圆筒的直径一般不大。一般选择在300～500毫米为宜。蒸发器加热室的圆筒内表面必须经过精加工。轴要有足够的机械强度。蒸发器在离心力场的作用下具有很高传热系数。•刮板式蒸发器特点离心式薄膜蒸发器离心式蒸发器是利用旋转的离心盘所产生的离心力对溶液的周边分布作用而形成薄膜。•离心式薄膜蒸发设备流程由物料平衡槽、进料螺杆泵、离心薄膜蒸发器、水力喷射泵、冷却水循环泵、浓缩液贮罐和出料螺杆泵。1.平衡槽2.进料螺杆泵3.蒸发器4.喷射泵5.水池6.水泵7.浓缩液贮罐8.出料螺杆泵蒸发浓缩过程的节能采用多效蒸发，循环利用热能：将高能二次蒸汽用作加热介质去蒸发另外的物料而本身也被冷凝。热泵蒸发：用机械泵或用蒸汽喷射泵将低压蒸汽压缩成较高压力的蒸汽，重新利用加热蒸汽的办法。研制更理想的蒸发设备和效率更高的热泵。结晶设备结晶原理溶液中的溶质含量超过它饱和溶液中溶质含量时，溶质质点间的引力起主要作用，溶质间彼此靠近、碰撞、聚集放出能量，并按一定规律排列而析出。起晶方法•自然起晶法•刺激起晶法•晶种起晶法结晶设备结晶设备的类型和特点结晶设备可分为浓缩结晶设备、冷却结晶设备和等电点结晶设备和真空结晶设备等。设计结晶设备应注意的条件应考虑溶液的性质、黏度、杂质的影响，结晶温度，结晶体的大小、形状及结晶长大速率特性等条件，以保证结晶良好，结晶速率快。结晶设备立式搅拌结晶箱立式搅拌结晶箱、蛇管式锚式搅拌器、夹套式结晶设备卧式搅拌结晶箱卧式搅拌结晶箱结晶设备连续式循环分级结晶器(Krystal结晶器)动画演示结晶设备循环蒸发结晶器结晶设备真空煮晶锅煮晶锅的结构比较简单，是一个带搅拌的夹套加热真空蒸发罐，整个设备由加热蒸发室、加热夹套、汽液分离器、搅拌器等4部分组成。结晶设备结晶设备的新动向结晶设备的新动向就是实现结晶的连续化。连续结晶的要求：1.不形成结垢。2.设备内各部位溶液浓度均匀。3.避免促使晶核形成的刺激。4.连续结晶过程中同时具有各种大小粒子的晶体。5.及时清除影响结晶的杂质。6.设备内溶液的循环速度要恰当。