第十二章 发酵产物的纯化原理及技术.ppt

第十二章 发酵产物的纯化原理与技术 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 2、蒸发器的选型 选型时应考滤以下因素。 （1）溶液的粘度 　　蒸发过程中溶液粘度变化的范围，是选型首要考虑的因素 （2）溶液的热稳定性 　长时间受热易分解、易聚合以及易结垢的溶液蒸发时，应采用滞料量少、停留时间短的蒸发器。 （3）有晶体析出的溶液 　对蒸发时有晶体析出的溶液应采用外加热式蒸发器或强制循环蒸发器。 （4）易发泡的溶液 　易发泡的溶液在蒸发时会生成大量层层重叠不易破碎的泡沫，充满了整个分离室后即随二次蒸汽排出，不但损失物料，而且污染冷凝器。蒸发这种溶液宜采用外加热式蒸发器、强制循环蒸发器或升膜式蒸发器。若将中央循环管蒸发器和悬筐蒸发器设计大一些，也可用于这种溶液的蒸发。 （5）有腐蚀性的溶液 　蒸发腐蚀性溶液时，加热管应采用特殊材质制成，或内壁衬以耐腐蚀材料。若溶液不怕污染，也可采用直接接触式蒸发器。 （6）易结垢的溶液 　无论蒸发何种溶液，蒸发器长久使用后，传热面上总会有污垢生成。垢层的导热系数小，因此对易结垢的溶液，应考虑选择便于清洗和溶液循环速度大的蒸发器。 （7）溶液的处理量 　溶液的处理量也是选型应考虑的因素。要求传热面积大于10m2时，不宜选用刮板搅拌薄膜蒸发器，要求传热面在20m2以上时，宜采用多效蒸发操作。 作用：进一步除去离开蒸发器的二次蒸气中夹带的液沫，避免造成产品损失、污染冷凝器和堵塞管道。 结构：常见的几种除沫器如图所示。 其中，（a）-(e)装于蒸发室顶部：（f）-（h）则在蒸发室之外，他们主要都是利用液体的惯性以达到气液的分离。 除了二次蒸气为有价值的产品需要回收，或者会严重污染冷却水的情况外，蒸发操作大多采用气液直接接触的混合式冷凝器来冷凝二次蒸气。常见的如逆流高位冷凝器。冷却水由顶部加入，依次经过各淋水板的小孔和溢流堰流下，在和底部进入并逆流上升的二次蒸气的接触过程中，使二次蒸气不断冷凝。水和冷凝液沿气压管流至地沟排走。 不凝性气体则由顶部抽出，并与夹带的液沫分离。 2.粘度： 晶体生长速度与溶液粘度成反比(μ大，分子扩散慢，妨碍定向排列)。 3.温度： ⑴对V成核的影响 V成核随T↑而↑，达最大后，随T↑而↓。 ⑵对晶体大小的影响 影响较大。温高时，晶体较大，相反则小。T过高时，导致晶形和结晶水的变化 4.搅拌 促进扩散和成核，提高晶体生长速度。搅拌强度应有一定的极限。 5.冷却速度 影响晶核的生长和晶体的大小。 6.pH与等电点 结晶选择在等电点附近。 7.晶种 能诱导结晶，一般在结晶开始前投入。 * 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。 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。 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 单效蒸发流程： 3-中央循环管； 不凝性气体 冷却水 二次蒸汽 料液 加热蒸汽 冷凝水 完成液 水 单效蒸发流程 蒸发流程 1 2 3