纯化与精制-真空浓缩讲解

1、真空浓缩设备 1 1.2.4纯化与精制-真 空 浓 缩 真空浓缩设备 真空浓缩装置的分类、操作流程 中央循环管浓缩器 夹套加热、膜式蒸发器 真空浓缩附属设备 *2 真空浓缩设备 一、液体浓缩技术概述 1、浓缩是从溶液中除去部分溶剂的单元操作 ，是溶质和溶剂均匀混合液的部分分离过程。 2、浓缩和干燥的区别 浓缩过程中，水分在物料内部是借对流扩散作用 从液相内部达到液相表面而后除去，最低水分含 量约30%(质量)，一般为稳定状态的过程。 干燥过程中，水分在物料内部借分子扩散作用从 固相中几乎完全除去，且一般为不稳定状态的过 程。 真空浓缩设备 液体的浓缩意味着溶剂的脱除，在大多数情况下是 水的脱除。 减少干燥费用； 增加结晶； 减少贮藏和运输费用； 降低水的活性，以增加产品微生物及化学方面 的稳定性； 从废液中回收副产品 *4 真空浓缩设备 *5 真空浓缩设备 在真空条件下对液体进行蒸发浓 缩的方法始于1913年，其工艺是 建立在英国科学家E.C.Howard专 利基础之上的，它包含一个蒸汽 加热的带有冷凝器和空气泵的双 底真空釜。 *6 真空浓缩设备 一 、分类 （一）根据加热蒸汽被利用

2、的次数来分 1.单效浓缩装置 2.多效浓缩装置 3.带有热泵的浓缩装置 *7 真空浓缩设备 （二）根据料液流程来分 1.循环式（自然循环和强制循环） 2.单程式 （三）根据加热器结构型式来分 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.降膜式浓缩器等 *8 真空浓缩设备 （一）结垢性: 选取流速较大的强制循环型或升膜式 的浓缩设备。 （二）结晶性： 采用夹套带搅拌器或强制循环浓缩器 。 （三）粘滞性 选强制循环型、刮板式或降膜式薄膜 浓缩器。 *9 真空浓缩设备 （四）热敏性 运用各种薄膜式或真空度较高的浓缩器。 （五）发泡性 采用强制循环型或长管薄膜浓缩器。 （六）腐蚀性 通常使用不锈钢材料或采用各种防腐涂层 材料的钢材。 *10 真空浓缩设备 （1）传热效果好，热能利用率高，即传热 系数高和有效温度差大。 （2）结构紧凑、操作方便。 （3）汽液分离效果好。 （4）设备性能适应料液的性质，符合生产 工艺要求和卫生。 （5）易于制造、检修、清洗。 （6）具有足够的机械强度，金属消耗量少 ，耐腐蚀。 *11 真空浓缩设备 （一）单效真空浓缩装置流程 由一台浓缩锅和冷

3、凝器及抽真空装置组 合而成。 （二）多效真空浓缩装置流程 常见有并流法、逆流法、平流法 *12 真空浓缩设备 *13 真空浓缩设备 单元操作：蒸发 效效效 加热蒸汽 料液 二次蒸汽 完成液 冷凝水冷凝水冷凝水 并流（顺流） 效蒸发流程图 真空浓缩设备 顺流法是指蒸汽和料液的流动方向相同，均 从第一效到末效。在蒸发室内，由于压力依 次递减，所以料液在各效间流动不需用泵， 利用压差供料，料液的沸点也依次递减，因 此当前效料液进入后效时，在降温的同时可 放出其显热，供一小步分水分汽化，增加蒸 发器的蒸发量。 *15 真空浓缩设备 顺流法操作时，料液浓度依效次序递增，而 料温则逐渐降低，故对于浓缩热敏性产品是 有利的，但粘度逐渐升高，使末效蒸发增加 困难，需增加末效传热面积。 *16 真空浓缩设备 *17 真空浓缩设备 单元操作：蒸发 效效效 加热蒸汽 料液 二次蒸汽 完成液 冷凝水冷凝水冷凝水 逆流 效蒸发流程图 真空浓缩设备 逆流法指料液与蒸汽流动方向相反。原料液 由最后一效进入，依次用泵送入前效，最后 浓缩制品从第一效排除。 随着料液向前效流动，料温和蒸发温度越来 越高，温差较稳定，有利

4、于提高传热效率， 浓度温度的提高使料液粘度较稳定，有利于 其循环，但各效间料液流动要用泵输送，同 时高温、高浓度的料液由高温热蒸汽加热， 易形成局部过热，造成结焦和营养破坏。 *19 真空浓缩设备 单元操作：蒸发 三效逆流真空浓缩机 主要用于果酱的浓缩 蒸发量：12000 kg/h 1效 2效 3效 料液 温度：72 57 42 0C 加热 温度：143 72 57 0C 加热 面积： 15 200 150 m2 成品浓度：528 真空浓缩设备 *21 真空浓缩设备 单元操作：蒸发 效效效 加热蒸汽 料液 二次蒸汽 完成液 冷凝水冷凝水冷凝水 平流 效蒸发流程图 完成液完成液 真空浓缩设备 平流法指原料液分别加入各效加热器进行浓 缩，浓缩后的浓缩液分别从各效放出。加热 蒸汽是从第一效通入，二次蒸汽则顺序通入 各下以至末效。因此从各效蒸发器得到的浓 缩液浓度相同，并且二次蒸汽的热量能得到 充分利用。 只用于蒸发浓缩操作进行的同时有晶体析出 的场合，比如食盐溶液的浓缩。 *23 真空浓缩设备 *24 真空浓缩设备 对于效数多的蒸发浓缩设备操作也有顺流 和逆流并用的，有些效间用顺流，有些用

5、逆流。 起协调顺流和逆流优缺点的作用，对于粘 度极高的料液很有用处，特别是在料液粘 度随浓度增大而显著增加的场合下，可以 用混流法。 *25 真空浓缩设备 一 、中央循环管式 主要用于果酱、果汁、炼乳等 的生产 （一）作用原理 料液经过由沸腾管和中央循环管 所组成的竖式管加热面进行加热，由 于传热产生重度差，形成了自然循环 ，而将其水分蒸发，从而达到浓缩目 的。 *26 真空浓缩设备 *27 真空浓缩设备 （二）主要构造 1. 加热器 由沸腾管及中央循环管、中央循环管和 上下管板 所 组 成的竖 式加热管束组 成。 中央循环管和沸腾加热管一般采用胀管法 或焊接法固定在上下管板上，组成一个竖式 加热管束。 *28 真空浓缩设备 中央循环管是位于加热器中央的一根直径较 大的管子，截面积为总加热管束总面积的 40%-50%，材料为不锈钢或其他耐腐蚀材料 。 为提高传热效果，可在管间增设若干挡板或 抽去几排加热管，形成蒸汽通道，同时配合 不凝性气体排出管的合理分布，有利于加热 蒸汽均匀分布，从而提高传热及冷凝效果。 *29 真空浓缩设备 2. 蒸发室 加热室上部的圆筒体，连接在加热体上部。 料

6、液经加热汽化产生的二次蒸汽中夹带有大 量的液滴，直接冷凝造成料液损失，在多效 浓缩时还会将下效加热室污染，并降低传热 效果，所以蒸发室要具有一定的高度和空间 。一般为加热管长度的1.1-1.5倍。 *30 真空浓缩设备 蒸发室外侧有视镜、人孔、洗水、照明、仪 表、取样等装置。在顶部又捕集器，以对二 次蒸汽夹带的汁液进行分离，保证二次蒸汽 的洁净，减少料液的损失。二次蒸汽由顶部 的二次蒸汽出口排出。 *31 真空浓缩设备 (三)特点 结构简单、操作方便、锅内液面容易控制。 清洗较困难，粘度大时循环效果较差。 *32 真空浓缩设备 夹套加热室带搅拌单效浓缩装置 食品厂大量使用的浓缩装置 结构特点 下锅体底部有一夹套，在夹套内 通入蒸汽加热浓缩物料，锅体内 装有搅拌器，搅拌器上有4片桨 叶，通过其搅拌可以使锅内壁表 面被加热的物料层不断更换，使 水蒸气蒸发，上锅体的二次蒸汽 出口处接有汽液分离器。 *33 真空浓缩设备 工作原理 工作时，先通入加热蒸汽赶走锅内空气，再 启动抽真空装置，造成锅内真空将物料吸入 锅内，达到容量要求后，开启蒸汽阀门，使 蒸汽进入夹套加热，同时开启搅拌器，不断 搅拌

7、强化流动，不断更新加热面外的物料， 使其均匀浓缩，产生的二次蒸汽不断抽出， 以保证锅内的真空度。 *34 真空浓缩设备 优点 结构简单，操作方便。 缺点 加热面积小，生产能力低，不能连续生产。 适用于浓料液和黏度大的料液增浓，如果酱 、蜜饯、炼乳。 *35 真空浓缩设备 一、 升膜式浓缩设备 属于液膜式浓缩器，液体沿管壁 成膜状流动，进行连续蒸发，液 体在浓缩器停留时间较短，约几 秒至几十秒。 *36 真空浓缩设备 （一）结构 由多根垂直管束的加热器体和一个 蒸发分离室及循环管组成。为自然 循环式。 *37 真空浓缩设备 结构特点 管内料液的加热与蒸汽分为三部分：最低部 分管内完全充满料液，热量靠对流传递；料 液在中间部分开始产生蒸汽泡并上升；在管 上部分由于膨胀的二次蒸汽而产生强的上升 力，使料液成薄膜状在管内上升，在管顶部 成喷雾状，以较高速度进入气液分离器，在 离心力的作用下使气液分离。 *38 真空浓缩设备 工作原理 料液从加热器底部进入管内，加热蒸汽在管 束间通过管壁加热、冷凝。料液在管内被加 热迅速汽化，所产生的二次蒸汽及料液沿管 内高速上升。溶液被高速上升的二次蒸汽带 动

8、，在壁内成膜状上升，不断被加热蒸发。 料液被逐渐浓缩，二次蒸汽从顶部排出，浓 缩液从蒸发分离室底部排出。 *39 真空浓缩设备 注意事项 注意进料量、温度、黏度对成膜的影响。 特点 结构简单，制造方便，占地面积及空间体积 小，投资少，经济实用。减少了热敏性料液 的分解，形成泡沫少，适用于易起泡的料液 ；能防治结垢，适用于果汁及乳制品的生产 。 *40 真空浓缩设备 *41 二、工作过程 真空浓缩设备 真空浓缩设备 升膜蒸发器底部结构图 真空浓缩设备 （一）结构 *44 真空浓缩设备 结构特点 由加热器、分离室、泡沫捕集器组成。 与升膜式蒸发器相比，其分离室处于加热气体 的下方，料液从加热器体的顶部加入，液体在 重力的作用下沿管内壁成液膜状向下流动。为 了使其料液均匀分布于各加热管，在加热管顶 部或管内安装了降膜分布器。 *45 真空浓缩设备 降膜分布器有以下几种 多孔板 喷雾型 齿形溢流口 螺纹导流杆 锥形导流杆 多孔板与锥形导流相结合 旋流导流器 *46 真空浓缩设备 （二）降膜分布器 *47 真空浓缩设备 *48 真空浓缩设备 工作原理 料液从顶部进入加热器内，在降膜分布器的 作用

9、下，均匀地进入加热管中，二次蒸汽的 快速流动和料液本身的重力作用下，沿着管 内壁成膜状自然向下流动，不断受热蒸发浓 缩。混合气液进入蒸发分离室进行分离。浓 缩液从底部抽出。 *49 真空浓缩设备 *50 真空浓缩设备 *51 真空浓缩设备 设备类型蒸汽耗量（T）水耗量 每蒸发1 吨水 每生产1 吨粉 每蒸发1吨 水 每生产1 吨粉 国产单效 蒸发器不 带热泵 1.157.63.0192 国产双效 带热泵 0.4631064 丹麦五效 带热泵使 用蒸汽压 力0.8Mpa 0.140.94带冷却水塔，循环使 用几乎不耗水 *52 真空浓缩设备 升降膜式蒸发器 将升膜与降膜的优缺点互补。 安装两组加热管束，一组为升膜式，一组为降 膜式。 料液先进入升膜加热管，沸腾蒸发后，汽液混 合物上升至顶部，然后转入另一组加热器，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 ，浓缩液从下部排出。 *53 真空浓缩设备 *54 板式蒸发器 真空浓缩设备 真空浓缩设备 真空浓缩设备 真空浓缩设备 一 、汽液分离器 （一）作用 安装在浓缩装置的蒸发分离室顶部 或侧面。其作用主要防止蒸发过程 中形成的细微液滴，被二次蒸汽夹 带逸出。对汽液进行分离，要减少 料液的损失，同时防止污染管道及 其它浓缩器的加热面。 *58 真空浓缩设备 （二）类型 1、碰撞型捕集器 2、离心型捕集器 3、过滤型捕集器 *59 真空浓缩设备 （一）作用 将真空浓缩所产生的二次蒸汽进行冷 凝，并将其中的不凝结气体(空气、二 氧化碳等)分离，以减轻真空系统的容 积负荷，同时保证达到的所需的真空 度。 *60 真空浓缩设备 （二）类型 1、大气式冷凝器 2、表面式冷凝器 3、低水位冷凝器 4、喷射式冷凝器 *61 真空浓缩设备 （一）作用 主要作用是抽取不凝结气体，保证整 个浓缩装置处于真空状态，并

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