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年产3万吨糖液浓缩工艺及设备设计.docx

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    • 河北工业大学毕业设计说明书作 者:张桂 学号:091119学院: 化工学院 系(专业): 过程装备与控制工程 题 目: 年产3万吨糖液浓缩工艺及设备设计指导者: 刘燕 副教授 评阅者: 2013年 6月 6日毕业设计(论文)中文摘要题目:年产3万吨糖液浓缩工艺及设备设计摘要:糖液具有医用价值和恢复体制的机能,是医药、食品必不可少的原料和添加 剂例如葡萄糖是生命活动中不可缺少的物质,直接参与人体内新陈代谢过程 能补充体内水分和糖分,具有补充体液、供给能量、补充血糖、强心利尿、解毒 等作用但是在各种医药和食品的生产过程中,糖化生产的糖液浓度偏低,导致 生产效率低不能达到生产的需要,因而需要通过浓缩蒸出大量水分获得高浓度糖 液本次设计采用四效错流蒸发,蒸发设备为采用强制循环的外加热式降膜蒸发 器,设计中进行了工艺设计、强度设计及结构设计,绘制了糖液蒸发的工艺流程 图、设备的平立面布置图以及加热室、分离室、液体分布器和大气冷凝器等设备 的装配图及零部件图关键词:四效错流 糖液蒸发器降膜毕业设计(论文)外文摘要Title:Annual output of 30,000 tons of sugar concentration process and equipment designAbstract:Sugar has medical value and restore system function, is the pharmaceutical , food and essential raw materials and additives. . Such as life activities glucose is indispensable substances, directly involved in the metabolic processes in the human body . To supplement the body of water and sugar , with rehydration , the supply of energy , added sugar, cardiac diuretic , detoxification effect . However, in a variety of pharmaceutical and food production process, the sugar concentration is low , resulting in low productivity , so that it can not meet production needs, which requires a large amount of water distilled off by concentration to obtain a high concentration of sugar .The design uses four cross-flow effect evaporation , evaporation equipment for the use of forced circulation outside heated falling film evaporator , the design of process and design, strength design and structural design , drawing sugar evaporation process flow diagram , equipment and facade layout and the heating chamber , the separation chamber , liquid distributor and atmospheric condensers and other equipment assembly drawings and parts diagram .Keywords: Four efficiency crossflow Sugar Evaporator Falling film目录1引言 11.1物料的介绍 11.2蒸发过程概述 12工艺流程图的确定 22.1蒸发过程分类选择 22.1.1单效蒸发与多效蒸发的确定 22.1.2间歇蒸发与连续蒸发的确定 32.2效数的确定 32. 3加料方式的选择 32.4蒸发设备的确定 53工艺计算 53.1物料衡算 53. 2热量衡算 63.2.2各效溶液的浓度 63.2.3蒸发器各效压强的确定 63.2.4温差损失的确定 73.2.5各效糖液的焙值 93.2.6各效参数的确定 93. 2. 7热量衡算 103.3传热面积的确定 113.3.1重新分配各效有效温差 113.3.2各效参数的确定 123. 3. 3热量衡算 133.3.4面积的确定 143.4蒸发器的主要结构工艺尺寸的设计 153.4. 1各效接管尺寸的确定 153.4.2蒸发器加热室的设计 233.4.3蒸发器分离室结构设计 313.5大气冷凝器的设计计算 433. 5. 1需要的冷却水量W的确定 433.5.2筒体直径的确定 433.5.3大气冷凝器各管口直径的确定 443.5.4淋水板参数的确定 443.5.5大气腿的确定 453.5.6水槽容积 453. 6泵的选择 45结论 47参考文献 48致谢 491引言1. 1物料的介绍葡萄糖(化学式C6H1206)又称为玉米葡糖、玉蜀黍糖,甚至简称为葡糖, 是自然界分布最广且最为重要的一种单糖,它是一种多羟基醛。

      纯净的葡萄糖为无色晶体,有甜味但甜味不如蔗糖,易溶于水,微溶于乙醇, 不溶于乙醍水溶液旋光向右,故亦称“右旋糖”葡萄糖的比甜度为0.7o葡 萄糖的溶解度、黏度随温度升高而增加葡萄糖分子中的醛基,有还原性,能与 银氨溶液反应被氧化成葡萄糖酸,醛基还能被还原为己六醇,分子中有多个羟基, 能与酸发生酯化反应葡萄糖在生物体内发生氧化反应,放出热量葡萄糖能用 淀粉在酶或硫酸的催化作用下水解反应制得葡萄糖在一定条件下分解成为水 和二氧化碳以游离或结合的形式,广泛存在于生物界葡萄、无花果等甜果及蜂 蜜中,游离的葡萄糖含量较多正常人血浆中葡萄糖含量为3.89~6. llmmol/L, 尿中一般不含游离葡萄糖,糖尿病患者尿中的含量变化较大血液或尿中游离葡 萄糖含量的测定,是临床常规检验的一个项目葡萄糖在生物学领域具有重要地位,是活细胞的能量来源和新陈代谢中间产 物是生物体内新陈代谢不可缺少的营养物质,即生物的主要供能物质植物可通 过光合作用产生葡萄糖在糖果制造业和医药领域有着广泛应用在食品、医药 工业上可直接使用,在印染制革工业中作还原剂,在制镜工业和热水瓶胆镀银工 艺中常用葡萄糖作还原剂工业上还大量用葡萄糖为原料合成维生素C(抗坏血 酸)。

      随着广大人民生活水平的提高,葡萄糖作为蔗糖的替代品应用于食品工业, 为葡萄糖的应用开拓了更为广阔的领域1.2蒸发过程概述蒸发概念:含不挥发性溶质的溶液在沸腾条件下受热,使部分溶剂汽化为蒸 汽的操作,即浓缩溶液的单元操作蒸发操作广泛应用于化工、轻工、制药、食 品等许多工业中蒸发在葡萄糖生产上也是一个重要工序,淀粉经糖化中和和过滤出来的液体 虽然是很透明的糖液,但它的浓度是十分稀淡的这样稀淡的糖液,不可能在糖 液中结出葡萄糖,因此就必须将糖液加热沸腾,蒸出大量水分,使浓缩到要求的 浓度因此用蒸发的方法蒸出大量水分2工艺流程图的确定2.1蒸发过程分类选择按蒸发操作压力的不同,可将蒸发过程分为常压、加压和减压(真空)蒸发 对于大多数无特殊要求的溶液,采用常压、加压或减压操作均可但对于热敏性 料液,例如抗生素溶液、果汁等的蒸发,为了保证产品质量,需要在减压条件下 进行葡萄糖稀溶液的蒸发,不宜采用常压蒸发,因为这样虽然能蒸去水分,但糖 液继续在100°C浓缩,将增加糖液的色泽,而且会使糖液破坏因此常压蒸法只 适用于糖液过滤脱色时的加热,而糖液的蒸发须采用真空蒸发真空蒸发的优点是:① 溶液沸点降低,在加热蒸汽温度一定的条件下,蒸发器传热 的均温度差增大,于是传热面积减小② 由于溶液沸点降低,可以利用低压蒸汽或废热蒸汽作为加热蒸汽③ 溶液沸点低,可防止热敏性物料的变性或分解④ 由于温度低,系统的热损失小。

      但另一方面,由于沸点降低,溶液的粘度大, 使蒸发的传热系数减小,同时,减压蒸发时,造成真空需要增加设备和动力 2.1.1单效蒸发与多效蒸发的确定根据二次蒸汽是否用作另一蒸发器的加热蒸汽,可将蒸发过程分为单效蒸发 和多效蒸发若前一效的二次蒸汽直接冷凝而不再利用,称为单效蒸发若将二 次蒸汽引至下一蒸发器作为加热蒸汽,将多个蒸发器串联,使加热蒸汽多次利用 的蒸发过程称为多效蒸发为了提高蒸汽的经济性,降低蒸发的单元蒸汽消耗量,使二次蒸汽进一步利 用,因此应采用多效蒸发2.1.2间歇蒸发与连续蒸发的确定根据蒸发的过程模式,可将其分为间歇蒸发和连续蒸发间歇蒸发系指分批 进料或出料的蒸发操作间歇操作的特点是:在整个过程中,蒸发器内溶液的浓 度和沸点随时间改变,故间歇蒸发为非稳态操作通常间歇蒸发适合于小规模多 品种的场合,而连续蒸发适合于大规模的生产过程综上所述和对糖液蒸发的实际考虑应采用连续蒸发2. 2效数的确定多效蒸发蒸汽与冷却水消耗量举例:单效 双效三效四效五效单位蒸汽消耗量(D/W)min, kg/kg1. 1 0. 570.40. 30. 27冷却水消耗量(G/W)min,kg/kg13. 5 6. 574. 53. 382. 7随着效数增加,汽耗量和水耗量会不断减少,但不是效数越多越好,这主要 受两方面因素限制。

      ① 设备投资与设备折旧费的限制设备投资几乎与效数成正比增加,而能耗 的减少(蒸汽耗量与水耗量的减少)却与效数成弱比例当因节能而省下的开支 不足以补偿设备折旧费的增加时,增加效数就失去经济价值此外在投资有限时, 其效数也受限制② 温度差的限制首效的加热蒸汽压力和末效的真空度都有一定限制,所以 装置的总温差是一定的多效蒸发器组成的每一效中都有沸点升高引起的温差损 失,以及其他温差损失而各效的有效温差与各效的温差损失之和等于总温差, 因此各个单效的有效温差就要比总温差小得多虽然n效蒸发器组成的总传热面 积n倍于单效蒸发器,但在相同总温差下,其生产能力却要低于单效蒸发器因 此必须合理选取蒸发效数,使操作费和设备费之和为最少综上所述和对实际经济费用和技术的考虑确定为四效蒸发2. 3加料方式的选择按溶液与蒸汽相对流向的不同,多效蒸发有3种常见的加料方式并流工业上最常见的加料模式溶液与蒸汽流动方向相同,由第一效顺序流至 末效优点:溶液从压力和温度较高的蒸发器流向压力和温度较低的蒸发器,故溶 液在效间的输送可以利用效间的压差,而不需要泵送同时,当前一效溶液流入 温度和压力较低的后一效时,会产生自蒸发(闪蒸),因而可以多产生一部分二 次蒸汽。

      此外,此法的操作简便,工艺条件稳定缺点:随着溶液从前一效逐效流向后面各效,其浓度增高,而温度反而降低, 致使溶液的粘度增加,蒸发器的传热系数下降因此,对于随浓度的增加其粘度 变化很大的料液不宜采用并流逆流溶液的流向与蒸汽的流向相反,即加热蒸汽由第一效进入,而原料液由末 。

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