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乳酸鈣濃縮蒸發器濃縮的技術

所屬系列:食品藥化案例

產品簡介:乳酸鈣蒸發降低能耗與物料損失 乳酸鈣三效逆流強制循環蒸發工藝是有效的節能措施,二次蒸汽的除沫裝置是否合理會直接影響設備的生產能力和物料損失,必須在設計時給予充分重視

乳酸鈣濃縮技術概述

隨著乳酸鈣和乳酸市場需求的增加,國內該產品的產量年年攀升。而市場競爭也越來越激烈,如何降低生產成本已成為主要問題。在成本中濃縮的汽耗和物料損失占了極大比例。

乳酸鈣蒸發器工藝

1、乳酸鈣的物化性能
由于生產工藝路線決定了乳酸鈣溶液中帶有Ca(OH):Caco。和Cac04等雜質。這些雜質的存在將造成乳酸鈣溶液的沸點上升,濃縮時汽耗上升。其中的CaS04存在使物料沸點上升尤甚。

上述雜質在濃縮過程中將不斷的析出造成蒸發器加熱管壁結垢,蒸發器生產能力下降。因為進入蒸發器的物料必須盡量將雜質除去。
由于乳酸鈣在水中的溶解度隨溫度變化很大,特性如下:
50℃               11.827%
60℃               17.0886%
70℃               29.228%
80℃               50.138%

通常蒸發終點濃度為35%,為防止產品成固體析出,蒸發未效的溫度不能低于75℃。

必須指出,由于未效均為負壓,物料的沸點因壓力下降而降低,在采用多效蒸發濃縮時,必須將效體物料溫度(即物料在未效壓力下的沸點)高于物料濃度必需的溫度。以防止乳酸鈣成為固體析出。負壓下物料的沸點可采用杜林法則計算獲得。也可經實例獲得。

乳酸鈣蒸發效數的確定

為降低汽耗蒸發一般都采用多效蒸發。收集各種物料蒸發數據每公斤加熱蒸汽D所能蒸發的水量w之比W/D近似如下數據:
單效                 0.91
雙效                 1.70
三效                 2.50
四效                 3.30
五效                 3.71
由上述數據可以看出,蒸發采用的效數愈多單位蒸汽蒸出的水量也多。但當增加到四效后W/D的增加量已不顯著。由四效增至五效汽耗只下降了10%。

無論效數多少,在物料蒸發過程中所傳遞的總熱量是相等的。也就是說無論效數多少產生能力是相同的。

如三效蒸發每一效蒸發器傳遞熱量分別為:
I效                  ql=KlFl△Tl
Ⅱ效               q2=K2F2△T2
Ⅲ效               q3=K3F3AT3

通常各效傳熱面積F相同。若三效總面積為F,傳熱系數為K1,K2,K3用平均傳熱系數K均代替則ql+q2+q3=K均F(△Tl+△T2+△T3)--.K均FAT

△T:加熱蒸汽與第三效物料沸點之差

若是單效加熱面積等同于三效蒸發總面積,則在蒸發器里總傳熱量q是相等的。

因此在增加蒸發效數的同時必須考慮由于多效蒸發強度(單位加熱面積蒸發水量)與單效是相同的。為此在增加蒸發器節約能耗的同時必須在設備投資費用和折舊與節能產生的利潤之間取的平衡。同時上述推論是在不計熱量損失、電耗及假定多效蒸發的蒸汽壓力足夠的條件下得出的。更重要的是不考慮由于多效蒸發因在每一效都增加了液柱靜壓,物料沸點上升造成的溫差損失計算在內。

在收集大量數據后的數理統計結論證明,在設備投資不大(如乳酸鈣蒸發采用碳鋼制造的蒸發器時),建議采用三效或四效蒸發,可在兼顧占地面積和一次蒸汽壓力的同時進行取舍。而對于設備投資費用較大的特殊材料制造的蒸發器,且介質對設備又腐蝕性較大則建議采用三效蒸發或效數更少的蒸發,如:乳酸濃縮(詳見乳酸濃縮技術探討作者王泉寬顧仲良)、燒堿濃縮、磷酸濃縮等,否則節省下來的汽耗費用,不足以彌補增加一臺蒸發器的設備折舊費。

乳酸鈣蒸發器設備的選擇

由于在蒸發過程中有固體物料析出,因此采用管內沸騰的蒸發器如:升膜、降膜蒸發器;中央循環管蒸發器;懸置蒸發器等,此類蒸發器物料在加熱管內已達到沸點,水分蒸發固體物析出極易在管壁上結垢。
本次乳酸鈣蒸發器是管外沸騰蒸發器的一種,強制內循環蒸發器,此類蒸發器物料由于靜壓作用,在離開加熱管后再到達沸點,固體析出主要在加熱管外,因此不易結垢。

同時在蒸發器上采用強制循環,提高通過加熱管時的流速。既提高了傳熱系數又使固體不易在加熱管上沉積,這在磷酸行業得到了充分的證實,采用強制
循環蒸發,設備生產能力提高20%-30%。

在蒸發器的結構上,二次蒸汽在離開蒸發器前必須設置有效的捕沫裝置。否則汽相帶料,不但會造成物料的損失,而更嚴重的是帶人物料的二次蒸汽進入下一效蒸發器加熱室會造成加熱管外壁結垢。因管外清洗困難,造成蒸發器不可逆轉的生產能力下降。

曾經在乳酸鈣雙效濃縮裝置上采用了管外沸騰蒸發器,同時采用強制循環工藝,總加熱面積80M2,每小時蒸發水量達到4.5噸,洗效周期超過20天,由于采用了旋流板捕沫裝置,生產運行兩年有余,Ⅱ效蒸發器并沒有因管外結垢而生產能力下降。

乳酸鈣蒸發降低能耗與物料損失
乳酸鈣三效逆流強制循環蒸發工藝是有效的節能措施,二次蒸汽的除沫裝置是否合理會直接影響設備的生產能力和物料損失,必須在設計時給予充分重視。為延長洗效周期采用強制循環的管外沸騰蒸發器是行之有效的方案。

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