濃縮是使不銹鋼濃縮罐溶液中的溶媒蒸發(fā)、溶液濃度增大的過程。蒸發(fā)一般情況下是用加熱的方法，使溶液中部分溶媒氣化并除去，從而提高濃縮液濃度的工藝操作。
一、影響蒸發(fā)的主要因素
影響蒸發(fā)的主要因素有溫度、壓力和蒸發(fā)面積等。在濃縮時(shí)我們常用單位時(shí)間內(nèi)的蒸發(fā)量計(jì)算公式，來計(jì)算蒸發(fā)量。
單位時(shí)間內(nèi)的蒸發(fā)量計(jì)算公式：
m=s(F-f)/p
式中m——單位時(shí)間內(nèi)的蒸發(fā)量；
s——液體暴露的面積；
p——大氣壓力；
F——在一定溫度下液體的飽和蒸汽壓；
f——在一定溫度下實(shí)際的飽和蒸汽壓。
通過公式可以看出：m與p成反比(減壓濃縮的優(yōu)點(diǎn))，m與s(F-f)成正比(面積越大蒸發(fā)速度越快)。
要使蒸發(fā)速度加快，則要求加熱溫度與液體溫度有一定的溫度差(即加熱的溫度要絕對(duì)高于液體的溫度)，從而使溶媒分子獲得足夠的熱能不斷汽化。在同等條件下，液體暴露面積越大，蒸發(fā)速度就越快。在實(shí)際操作中我們可以將濃縮罐內(nèi)的液面高度控制在加熱器噴口的1/3處，用液體噴射的動(dòng)力帶動(dòng)濃縮罐內(nèi)液面的翻騰，來增加液體暴露面積。
減壓蒸發(fā)又稱真空蒸發(fā)。減壓蒸發(fā)是指在密閉容器內(nèi)，通過抽真空的方式來降低液體表面壓力，使液體低溫沸騰蒸發(fā)的操作方法。單效、多效濃縮器都可以進(jìn)行減壓蒸發(fā)。減壓蒸發(fā)的優(yōu)點(diǎn)是：減壓蒸發(fā)的溫度低，蒸發(fā)速度快(水在-0.08MPa時(shí)70℃左右便會(huì)沸騰)，可以減少對(duì)熱不穩(wěn)定有效成分的損失，收膏時(shí)溫度低，浸膏不易產(chǎn)生焦屑。因減壓蒸發(fā)速度快，高效節(jié)能，是目前較為先進(jìn)的蒸發(fā)方法之一。有時(shí)又將減壓蒸發(fā)裝置稱為減壓蒸餾裝置，蒸發(fā)與蒸餾的區(qū)別在于蒸發(fā)不一定收集揮發(fā)的蒸汽，而蒸餾則是收集蒸汽。
二、濃縮設(shè)備
1、多效濃縮器
1.1、多效濃縮器的工作原理
雙效濃縮器是將一次蒸發(fā)濃縮所產(chǎn)生的二次蒸汽作為下一步濃縮的熱源，一次濃縮的藥液通過串聯(lián)管線進(jìn)入下一效濃縮。以此類推還有三效、四效、五效濃縮器，其根本目的是為了節(jié)約能源。例如：單效濃縮器濃縮1t蒸發(fā)量需要1.2t蒸汽，雙效濃縮器則只需要0.57t蒸汽，三效濃縮器只需要0.43t蒸汽。即用一次濃縮產(chǎn)生的蒸汽作為下次濃縮的熱源來實(shí)現(xiàn)節(jié)能。如在真空條件下進(jìn)行低溫連續(xù)濃縮，節(jié)能效果更加明顯，更適用于熱敏性物料的濃縮。采用真空減壓濃縮時(shí)，真空度的高低要根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)、物料性質(zhì)和生產(chǎn)工藝的不同來確定。濃縮水溶液時(shí)不回收蒸汽真空度高速度快，回收有機(jī)溶劑時(shí)真空度不要過高，以減少有機(jī)溶劑的損耗。多效濃縮器用作濃縮工藝時(shí)，第一冷凝器不要通入冷凝水，否則會(huì)產(chǎn)生內(nèi)回流，使?jié)饪s速度減慢。在回收乙醇時(shí)第一冷凝器要通入冷凝水使其產(chǎn)生冷凝作用，以利于乙醇的回收。出料時(shí)要注意，必須使設(shè)備恢復(fù)常壓后才能進(jìn)行出料操作。
多效濃縮器的缺點(diǎn)是殘留多、清洗困難，第一效的濃縮溫度高、對(duì)熱敏性成分損失較多。
1.2、多效濃縮器的使用注意點(diǎn)
(1)為了加快濃縮速度，可采用真空減壓濃縮，其真空度的高低要根據(jù)物料性質(zhì)和生產(chǎn)工藝的不同確定；(2)回收有機(jī)溶劑時(shí)真空度不要過大，以減少有機(jī)溶劑的損耗；(3)設(shè)備用作濃縮工藝時(shí)，第一冷凝器不要通入冷凝水，否則會(huì)產(chǎn)生內(nèi)回流，減慢濃縮速度，在回收乙醇時(shí)，第一冷凝器要通入冷凝水使其產(chǎn)生冷凝作用，以利于乙醇的回收；(4)出料時(shí)必須使設(shè)備恢復(fù)常壓。
2、單效濃縮器(乙醇回收器)
因單效濃縮器乙醇回收能力大，有時(shí)也稱之為乙醇回收器。但節(jié)能效果不如雙效和多功能濃縮設(shè)備。單效濃縮器采用外加熱自然循環(huán)與真空負(fù)壓蒸發(fā)相結(jié)合的方式，蒸發(fā)速度快、可減壓低溫濃縮、濃縮比重大(可達(dá)1.3)、清洗方便(打開加熱器的上蓋即可進(jìn)行清洗)。另外，單效濃縮器還有操作簡單、占地面積小的特點(diǎn)。
2.1、能源消耗
單效濃縮器能源消耗大的主要原因在兩個(gè)方面：(1)在加熱器內(nèi)加熱稀溶液使溶液中溶媒蒸發(fā)所消耗的工業(yè)蒸汽；(2)使已經(jīng)汽化的溶媒蒸汽再冷凝成溶媒液體時(shí)在冷凝器中所需要的冷卻水。
前者需要供給熱量，而后者需要帶走熱量。被加熱的溶液所產(chǎn)生的溶媒蒸汽中含有大量的熱能，在這里不但沒有得到利用，相反還要消耗大量的冷卻水來冷卻它。產(chǎn)量越大需蒸發(fā)量越大，所需的加熱蒸汽就越多，同時(shí)所消耗的冷卻水也越多。這就是單效濃縮器耗能大的主要原因。
2.2、單效濃縮器的使用注意點(diǎn)
(1)回收乙醇時(shí)蒸發(fā)器內(nèi)溫度要控制在80℃以下，蒸發(fā)溫度越高冷凝效果越差，回收率就越低，能耗就越多。(2)不銹鋼濃縮設(shè)備減壓濃縮時(shí)真空度不要太高，真空度過高會(huì)將汽化的乙醇吸走，造成有機(jī)溶液回收率降低。(3)真空度過高還會(huì)引起罐內(nèi)藥液過度沸騰，損失藥液(沒有汽水分離裝置的可以通過加裝汽水分離裝置來改善)。(4)因空氣和蒸汽冷凝后體積相差非常大，不能產(chǎn)生所需的壓差，使用前要將設(shè)備內(nèi)的大部分空氣抽出(可結(jié)合真空上料一起完成)，以免影響冷凝效果。(5)冷卻循環(huán)水溫度要低于40℃，溫度越低冷凝效果越好。
在正常情況下，單效濃縮器乙醇回收的濃度可達(dá)85%左右，再經(jīng)精餾可達(dá)90%~92%。
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