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乳酸钙浓缩蒸发器浓缩的技术

所属系列:食品药化案例

产品简介:乳酸钙蒸发降低能耗与物料损失 乳酸钙三效逆流强制循环蒸发工艺是有效的节能措施,二次蒸汽的除沫装置是否合理会直接影响设备的生产能力和物料损失,必须在设计时给予充分重视

乳酸钙浓缩技术概述

随着乳酸钙和乳酸市场需求的增加,国内该二产品的产量年年攀升。而市场竞争也越来越激烈,如何降低生产成本已成为主要问题。在成本中浓缩的汽耗和物料损失占了极大比例。

乳酸钙蒸发器工艺

1、乳酸钙的物化性能
由于生产工艺路线决定了乳酸钙溶液中带有Ca(OH):Caco。和Cac04等杂质。这些杂质的存在将造成乳酸钙溶液的沸点上升,浓缩时汽耗上升。其中的CaS04存在使物料沸点上升尤甚。

上述杂质在浓缩过程中将不断的析出造成蒸发器加热管壁结垢,蒸发器生产能力下降。因为进入蒸发器的物料必须尽量将杂质除去。
由于乳酸钙在水中的溶解度随温度变化很大,特性如下:
50℃               11.827%
60℃               17.0886%
70℃               29.228%
80℃               50.138%

通常蒸发终点浓度为35%,为防止产品成固体析出,蒸发未效的温度不能低于75℃。

必须指出,由于未效均为负压,物料的沸点因压力下降而降低,在采用多效蒸发浓缩时,必须将效体物料温度(即物料在未效压力下的沸点)高于物料浓度必需的温度。以防止乳酸钙成为固体析出。负压下物料的沸点可采用杜林法则计算获得。也可经实例获得。

乳酸钙蒸发效数的确定

为降低汽耗蒸发一般都采用多效蒸发。收集各种物料蒸发数据每公斤加热蒸汽D所能蒸发的水量w之比W/D近似如下数据:
单效                 0.91
双效                 1.70
三效                 2.50
四效                 3.30
五效                 3.71
由上述数据可以看出,蒸发采用的效数愈多单位蒸汽蒸出的水量也多。但当增加到四效后W/D的增加量已不显著。由四效增至五效汽耗只下降了10%。

无论效数多少,在物料蒸发过程中所传递的总热量是相等的。也就是说无论效数多少产生能力是相同的。

如三效蒸发每一效蒸发器传递热量分别为:
I效                  ql=KlFl△Tl
Ⅱ效               q2=K2F2△T2
Ⅲ效               q3=K3F3AT3

通常各效传热面积F相同。若三效总面积为F,传热系数为K1,K2,K3用平均传热系数K均代替则ql+q2+q3=K均F(△Tl+△T2+△T3)--.K均FAT

△T:加热蒸汽与第三效物料沸点之差

若是单效加热面积等同于三效蒸发总面积,则在蒸发器里总传热量q是相等的。

因此在增加蒸发效数的同时必须考虑由于多效蒸发强度(单位加热面积蒸发水量)与单效是相同的。为此在增加蒸发器节约能耗的同时必须在设备投资费用和折旧与节能产生的利润之间取的平衡。同时上述推论是在不计热量损失、电耗及假定多效蒸发的蒸汽压力足够的条件下得出的。更重要的是不考虑由于多效蒸发因在每一效都增加了液柱静压,物料沸点上升造成的温差损失计算在内。

在收集大量数据后的数理统计结论证明,在设备投资不大(如乳酸钙蒸发采用碳钢制造的蒸发器时),建议采用三效或四效蒸发,可在兼顾占地面积和一次蒸汽压力的同时进行取舍。而对于设备投资费用较大的特殊材料制造的蒸发器,且介质对设备又腐蚀性较大则建议采用三效蒸发或效数更少的蒸发,如:乳酸浓缩(详见乳酸浓缩技术探讨作者王泉宽顾仲良)、烧碱浓缩、磷酸浓缩等,否则节省下来的汽耗费用,不足以弥补增加一台蒸发器的设备折旧费。

乳酸钙蒸发器设备的选择

由于在蒸发过程中有固体物料析出,因此采用管内沸腾的蒸发器如:升膜、降膜蒸发器;中央循环管蒸发器;悬置蒸发器等,此类蒸发器物料在加热管内已达到沸点,水分蒸发固体物析出极易在管壁上结垢。
本次乳酸钙蒸发器是管外沸腾蒸发器的一种,强制内循环蒸发器,此类蒸发器物料由于静压作用,在离开加热管后再到达沸点,固体析出主要在加热管外,因此不易结垢。

同时在蒸发器上采用强制循环,提高通过加热管时的流速。既提高了传热系数又使固体不易在加热管上沉积,这在磷酸行业得到了充分的证实,采用强制
循环蒸发,设备生产能力提高20%-30%。

在蒸发器的结构上,二次蒸汽在离开蒸发器前必须设置有效的捕沫装置。否则汽相带料,不但会造成物料的损失,而更严重的是带人物料的二次蒸汽进入下一效蒸发器加热室会造成加热管外壁结垢。因管外清洗困难,造成蒸发器不可逆转的生产能力下降。

曾经在乳酸钙双效浓缩装置上采用了管外沸腾蒸发器,同时采用强制循环工艺,总加热面积80M2,每小时蒸发水量达到4.5吨,洗效周期超过20天,由于采用了旋流板捕沫装置,生产运行两年有余,Ⅱ效蒸发器并没有因管外结垢而生产能力下降。

乳酸钙蒸发降低能耗与物料损失
乳酸钙三效逆流强制循环蒸发工艺是有效的节能措施,二次蒸汽的除沫装置是否合理会直接影响设备的生产能力和物料损失,必须在设计时给予充分重视。为延长洗效周期采用强制循环的管外沸腾蒸发器是行之有效的方案。

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