讲 第九章 蒸发与干燥.ppt

第九章蒸发与干燥主要内容前言蒸发干燥一、前言蒸发是使含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽，从而使溶液中溶质浓度提高的过程。对应设备：蒸发器蒸发浓缩的主要目的：1、增加溶质浓度，减少溶液体积，以便进一步分离提纯；2、蒸发得到的溶剂较为纯净，可以再利用或无污染排放。干燥是指利用热能使湿物料中湿份汽化并排除蒸汽，从而得到较干物料的过程。对应设备：干燥器干燥的主要目的：1、使产品便于包装贮存运输；2、使许多生物产品在湿份含量较低的状态下较为稳定，从而使生物制品有较长的保质期。蒸发和干燥技术，已广泛应用到化工、石油化工、医药、食品、原子能、纺织、建材、采矿、机械制造农产品行业中。注意：蒸发和干燥是能耗较高的单元操作，在完成基本任务的同时降低操作的能耗具有重要的意义同时，生物制品多具有热敏性，如何减少蒸发和干燥过程中的损失也是必须注意的。二、蒸发1、蒸发的基本流程蒸发过程的两个必要组成部分：加热使溶液沸腾汽化和不断排除水蒸汽。对应设备：蒸发器和冷凝器。蒸发器（换热器）由加热室和气液分离器两部分组成，加热沸腾产生的二次蒸汽经气液分离器与溶液分离后引出。冷凝器（实际也是换热器）二次蒸汽在冷凝器内冷凝后排出系统。蒸发系统总的蒸发速度是由蒸发器的蒸发速度和冷凝器的冷凝速度共同决定。2、蒸发的操作方法（1）根据操作压力的不同，蒸发过程可分为常压蒸发和减压蒸发（真空蒸发）。常压蒸发是指冷凝器和蒸发器的操作压力为大气压或略高于大气压，此时系统中不凝性气体依靠本身的压力从冷凝器中排出。真空蒸发是指冷凝器和蒸发器的操作压力低于大气压，此时系统中不凝性气体必须用真空泵抽出。真空蒸发的基本目的是降低溶液的沸点。与常压蒸发比有以下优点：（1）溶液沸点低，可用温度较低的低压蒸汽或废蒸汽作为加热蒸汽。（2）溶液沸点低，采用同样的加热蒸汽，蒸发器传热平均温度差大，所需的传热面小。（3）沸点低，有利于处理热敏性物料，即高温下易分解和变质的物料（4）蒸发器的操作温度低，系统的热损失小。缺点：（1）溶液温度低，粘度大，传热系数小。（2）蒸发器和冷凝器的内压力低于大气压，完成液和冷凝水需用泵排出。（3）需用真空泵抽出不凝性气体，以保持一定的真空度，故需多耗能。真空蒸发的操作压力（真空度）取决于冷凝器中水的冷凝温度和真空泵的能力。冷凝器操作压力的最低极限：是冷凝水的饱和蒸汽压，故它取决于冷凝水的温度。真空泵的作用：抽走系统中的不凝性气体，真空泵的能力越大，冷凝器内的操作压力可越接近冷凝水饱和蒸汽压。（2）单效蒸发和多效蒸发根据二次蒸汽是否用来作为另一蒸发器的加热汽来分。多效蒸发：第一个蒸发器（称为第一效）中蒸出的二次蒸汽作第二个蒸发器（第二效）的加热蒸汽。系统中串联的蒸发器数目称为效数。操作流程：并流、逆流、错流和平流。（1）并流流程蒸汽流动方向：1→2→3溶液流动方向：1→2→3（2）逆流流程蒸汽流动方向：3→2→1溶液流动方向：1→2→3（3）错流流程：溶液与蒸汽在有些效间成并流，而在有些效间成逆流溶液流向：3→1→2或2→3→1蒸汽流向：1→2→3（4）平流：各效分别进料并分别出料，二次蒸汽多次利用，对易结晶的物料较合适（因为结晶体不便在效与效之间输送）。3、蒸发器及蒸发系统（1）蒸发器的分类不同的蒸发器适应不同的物料和蒸发浓缩工艺。膜式和非膜式。膜式蒸发器传热效果好，蒸发速度快，物料单程通过薄膜蒸发器的加热面，停留时间很短，热敏成分不易破坏。（2）膜式蒸发器的结构与特征A、升膜蒸发器加热室：垂直的长管组成，长约3-15cm，直径25-50mm。原料液经预热后由底部进入，加热管内溶液受热沸腾汽化，所产生二次蒸汽在管内高速上升，带动液体沿管内壁呈膜状向上流动。常压下流速为20-50m/s，减压下可达100-160m/s。溶液上升过程中不断蒸发，进入分离室后，完成液与二次蒸汽分离，由分离室底部排出。关键：使溶液呈均匀膜状沿各管内壁向下流，故顶部有液体分布器。此类适用于浓度、粘度较大的溶液，但不适用于蒸发易结晶或易结垢的溶液。C、旋转刮板蒸发器依靠旋转刮片（有固定和活动两种）的拨刮作用使液体分布在加热管上。加热管：一根粗圆管，其中下部有蒸汽夹套，内部有可旋转的搅拌刮片，刮片端部与加热管内壁的间隙固定为0.75-1.5mm。优点：适用于处理易结晶、易结垢、高粘度溶液的蒸发。某些情况下可将溶液蒸干而由底部直接获得固体产品。缺点：结构复杂，动力消耗较大。

蒸发器的传热面积不大，故处理量较小。（3）蒸发工艺确定蒸发的方式主要取决于在蒸发过程中主要成分（热敏性成分）的损失和蒸