《蒸发与结晶设备》ppt课件

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1、第四章蒸发与结晶设备浓缩：从溶液中除去部分溶剂的单元操作。生物工业所生产的产品通常为具有生物活性的物质，或对温度较为敏感的物质。蒸发浓缩手段常与电渗析、离子交换、超滤等浓缩方法共同配合使用，以达到浓缩过程经济合理的目的。结晶是将高浓度的溶液或过饱和溶液缓慢冷却（或蒸发），使溶质慢慢形成晶体析出的过程。结晶操作是获得纯净固体物质的重要方法之一。蒸发与结晶之间区别蒸发是将部分溶剂从溶液中排出，使溶液浓度增加，溶液中的溶质没有发生相变；结晶过程则是通过将过饱和溶液冷却、蒸发，或投入晶种使溶质结晶析出。结晶过程的操作与控制比蒸发过程要复杂得多。蒸发蒸发浓缩是将稀溶液中的部分溶剂汽化并不断排除，

2、使溶液浓度增加。为了强化蒸发过程，工业上应用的蒸发设备通常是在沸腾状态下进行的，并且根据物料特性及工艺要求采取相应的强化传热措施，以提高蒸发浓缩的经济性。蒸发器的分类(一)按二次蒸汽利用次数1、单效浓缩装置2、多效浓缩装置3、带有热泵的浓缩装置(二)按料液流程1、循环式自然与强制循环2、单程式(三)按加热器结构1、盘管式浓缩器2、中央循环管式浓缩器3、升膜式浓缩器4、降膜式浓缩器5、片式浓缩器6、刮板式浓缩器7、外加热式浓缩器（四）按蒸发压力（1）常压蒸发设备（2）真空蒸发设备蒸发器的基本要求①充足的加热热源。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

3、设备组成蒸发设备一般由热交换器、蒸发室、冷凝器和抽气泵等组成。蒸发器须考虑溶液的特性（1）耐热性（2）结垢性（3）发泡性（4）结晶性（5）腐蚀性（6）粘滞性选择、设计蒸发设备时要满足：（1）满足工艺要求，溶液的浓缩比恰当，浓缩后的收得率高，保持溶液的特性。（2）传热良好，传热系数高，热利用效率高（3）结构合理紧凑，操作清洗方便，安全可靠。（4）动力消耗要小。（5）易于加工制造，维修方便，既要节省材料，又要保证足够的机械强度。真空蒸发设备真空蒸发设备生物工业中大部分中间产物和最终产物是热敏性物质。热敏性物质受热后所产生的变化与温度的高低、受热时间长短相关。生物工业中常采用低温蒸发，或在相

4、对较高的温度条件下瞬时蒸发。为了缩短受热时间，并达到所要求的蒸发浓缩量，通常采用膜蒸发。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沸腾温度降低，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由于物料沸点降低，蒸发器热损失减少。一、管式薄膜蒸发器这类蒸发器的特点是液体沿加热管壁成膜而进行蒸发。按液体的流动方向可分为：升膜式、降膜式、升降膜式等。（一）升膜式蒸发浓缩设备升膜式蒸发浓缩设备是指在蒸发器中形成的液膜与蒸发的二次蒸汽气流方向相同，由下而上并流上升。升膜式蒸发器1.加热室2.汽液分离器液膜的形成

5、过程（爬膜）升膜式蒸发器正常操作的关键是让液体物料在管壁上形成连续不断的液膜。溶液在加热管中产生爬膜的必要条件溶液在加热管中产生爬膜的必要条件是要有足够的传热温差和传热强度，使蒸发的二次蒸汽量和蒸汽速度达到足以带动溶液成膜上升的程度。温度差对蒸发器的传热系数影响较大由于沸腾传热系数与液体流速成正比，随着升膜速度的增加，传热系数不断增大。管内是汽液混合物，因液体静压强所引起的沸点升高所产生的温差损失几乎完全可以避免，增加了传热温度差，传热强度增加。如传热温差过大或蒸发强度过高，传热表面产生蒸汽量大于蒸汽离开加热面的量，则蒸汽就会在加热表面积积聚形成大气泡，甚至覆盖加热面，使液体不能浸润管

6、壁，这时传热系数迅速下降，同时形成“干壁”现象，导致蒸发器非正常运行。升膜式蒸发器正常操作的关键是让液体物料在管壁上形成连续不断的液膜。为保证设备的正常操作，应维持在爬膜状态的温度差，并且控制一定的蒸发浓缩倍数，一般为5倍。保持真空度稳定。升膜蒸发器的特点传热效率高。物料在蒸发器中受热时间很短，对热敏性物料的影响相对较小。此种蒸发器对于发泡性强、粘度较小的热敏性物料较为适用。不适用于粘度较大，受热后易产生积垢或浓缩时有晶体析出的物料。浓缩倍数不宜太大。升膜式蒸发的传热系数升膜式蒸发的传热系数是不稳定的，它是随操作状况而变化。一条加热管中出现成膜过程有几个阶段，各阶段的传热系数各不相同。

7、加热段，内部液体只靠自然对流循环，传热系数很低，加热段的长度随进料温度和温度差不同而变化。物料受热后，沸腾传热系数得到很大的提高，但传热系数是随管子高度而变化的管式升膜蒸发器管式升膜蒸发器由蒸发加热管、二次蒸汽液沫导管、分离器和循环管4部分组成。对于加热管子直径、长度选择要适当。管径不宜过大，一般在25～80mm之间，管长与管径之比一般为L/D=100～500。套管式升膜蒸发器套筒式升膜蒸发器该设备用于低温浓缩核苷酸溶液效果良好。板式升膜蒸发器