技術優化的目的

節約蒸汽資源，消除安全(quan)隱患，穩定工(gong)藝操作，創造良好工(gong)作環境(jing)。

降低成本，合(he)理分配現有動力(li)能源。

現用設備的工藝概述及流程概述

2．1預(yu)處理水解工藝流程

預(yu)處理按照其工藝的(de)要求將原輔料(liao)加入后(hou)，利(li)用鹽酸(suan)對(dui)發酵液進(jin)行pH調(diao)節至工藝控制(zhi)點，對(dui)預(yu)處理后(hou)的(de)發酵液加熱(re)到85±2~C，然后(hou)經過維持罐(guan)(guan)保溫半小時(shi)，再(zai)經冷卻器，降溫至45—55℃，至水解罐(guan)(guan)，通過離心機分離過料(liao)。

2．2現有設備及(ji)流程(cheng)的概述(shu)

合(he)成環節的加熱設(she)備依靠一臺(tai)連消塔，規格型號為DN250，它(ta)的原理(li)與(yu)(yu)結構是：料(liao)(liao)液(ye)依靠泵的壓力通過(guo)不銹鋼(gang)反(fan)應釜塔底部進入(ru)反(fan)應釜塔筒體中，然后，在(zai)反(fan)應釜塔底部的變徑處，通人蒸汽(qi)，料(liao)(liao)液(ye)與(yu)(yu)蒸汽(qi)進行混合(he)升溫(wen)，較終(zhong)將發酵(jiao)液(ye)中對細胞起(qi)支(zhi)撐和保(bao)護(hu)作用的細胞壁和細胞膜(mo)打碎。

在加(jia)熱器(qi)加(jia)熱后，維(wei)持罐(guan)要維(wei)持溫(wen)度(du)在85±2℃，時間為20—30min，因為在維(wei)持罐(guan)中(zhong)未裝溫(wen)度(du)顯示儀，此時溫(wen)度(du)監控是一(yi)個盲點。物(wu)料(liao)從維(wei)持罐(guan)底部(bu)進入，依靠連銷不銹鋼(gang)反應(ying)釜塔中(zhong)的(de)(de)蒸汽與(yu)物(wu)料(liao)泵的(de)(de)壓力(li)從維(wei)持罐(guan)頂部(bu)直接(jie)到(dao)達(da)冷卻器(qi)，并利用循環水來達(da)到(dao)降溫(wen)的(de)(de)目的(de)(de)，使冷卻器(qi)中(zhong)的(de)(de)物(wu)料(liao)溫(wen)度(du)達(da)到(dao)45—55℃。

與以往加熱設備的優劣對比

3．1板式換熱器

板(ban)式(shi)換(huan)(huan)熱(re)器是(shi)(shi)由一(yi)系列具有一(yi)定波(bo)紋形(xing)狀(zhuang)的金屬片疊裝(zhuang)而(er)成(cheng)的一(yi)種高效換(huan)(huan)熱(re)器。各(ge)種板(ban)片之間形(xing)成(cheng)薄矩形(xing)通(tong)(tong)道，通(tong)(tong)過半片進行熱(re)量(liang)交換(huan)(huan)，其(qi)優點是(shi)(shi)：換(huan)(huan)熱(re)面積大(da)，不(bu)易積垢，加熱(re)速度(du)快；缺點是(shi)(shi)：易堵(du)塞(sai)，這對于(yu)發(fa)酵液(ye)的預處理來說是(shi)(shi)較大(da)的障礙，由于(yu)發(fa)酵液(ye)在(zai)加入硫酸鋅、聚合氯化鋁等絮凝劑后(hou)形(xing)成(cheng)的料液(ye)較粘稠，通(tong)(tong)過間隙較小(xiao)的板(ban)式(shi)換(huan)(huan)熱(re)器，就易產(chan)生(sheng)堵(du)塞(sai)，影響生(sheng)產(chan)進度(du)和工作量(liang)。

3．2管殼式換熱器

管(guan)殼式換熱(re)(re)器是(shi)以封閉在殼體中(zhong)管(guan)束(shu)的壁面(mian)作為傳熱(re)(re)面(mian)的間壁式換熱(re)(re)器。管(guan)殼式換熱(re)(re)器的換熱(re)(re)面(mian)積大，但熱(re)(re)損(sun)失(shi)也比較大，管(guan)束(shu)壁會(hui)直接影(ying)響傳熱(re)(re)速度，另外，預處(chu)理時(shi)需用鹽酸調pH值(zhi)至(zhi)5左右，顯(xian)酸陡，對罐(guan)體的腐蝕大，一般來說pH值(zhi)越小(xiao)，它的腐蝕就(jiu)(jiu)越大，溫度每(mei)提(ti)升10℃，對管(guan)束(shu)的腐蝕就(jiu)(jiu)會(hui)增(zeng)加(jia)一倍，再(zai)加(jia)上管(guan)殼式換熱(re)(re)器管(guan)束(shu)不(bu)易清潔，而料液粘度大，所以會(hui)經常出現(xian)管(guan)束(shu)堵塞，造成加(jia)熱(re)(re)不(bu)均，影(ying)響生產進度。

3．3塔式加熱器

有(you)機合(he)成(cheng)不(bu)(bu)銹鋼反應(ying)釜目前(qian)采用的(de)(de)是這(zhe)款(kuan)加熱(re)設備(bei)，結(jie)構簡單，蒸汽(qi)(qi)直接與(yu)物料結(jie)合(he)，使(shi)物料升溫快，但在(zai)升溫過(guo)(guo)(guo)程(cheng)中，產(chan)生巨大(da)的(de)(de)真空流，使(shi)噪(zao)音(yin)增(zeng)大(da)，震(zhen)動增(zeng)大(da)，帶壓高達0．3MPa的(de)(de)蒸汽(qi)(qi)壓力，由于(yu)震(zhen)動而(er)易(yi)使(shi)閥(fa)芯墊變(bian)形(xing)較終(zhong)造成(cheng)跑料，同(tong)時法蘭墊變(bian)形(xing)，存在(zai)著蒸汽(qi)(qi)泄漏傷人(ren)的(de)(de)安全(quan)隱患，而(er)且(qie)體積很大(da)的(de)(de)塔(ta)腔，容易(yi)使(shi)物料不(bu)(bu)能均勻受(shou)熱(re)，產(chan)生局部(bu)過(guo)(guo)(guo)熱(re)過(guo)(guo)(guo)冷的(de)(de)現象，因為在(zai)DN50管道受(shou)熱(re)后進(jin)入到DN250的(de)(de)不(bu)(bu)銹鋼反應(ying)釜塔(ta)體內(nei)，這(zhe)樣一個巨大(da)的(de)(de)變(bian)徑(jing)緩沖區間(jian)內(nei)，易(yi)使(shi)物料受(shou)熱(re)不(bu)(bu)均勻，這(zhe)對(dui)于(yu)整體的(de)(de)物料合(he)成(cheng)產(chan)生不(bu)(bu)利影響。

優化方案

4．1方案概況

在(zai)綜合以上(shang)加(jia)熱(re)設(she)備優劣點同時結(jie)合物(wu)料(liao)特性的(de)(de)基礎上(shang)，初步的(de)(de)優化方案是：將(jiang)現(xian)(xian)用(yong)不銹鋼(gang)反應釜塔體加(jia)熱(re)換為(wei)噴射器加(jia)熱(re)，杜絕(jue)現(xian)(xian)有(you)設(she)備的(de)(de)噪音和震動的(de)(de)問題；在(zai)現(xian)(xian)維持罐(guan)中加(jia)設(she)一溫(wen)(wen)(wen)度顯示儀，加(jia)裝(zhuang)串聯一臺維持罐(guan)，解決現(xian)(xian)有(you)維持時間(jian)較短(duan)的(de)(de)弊端。另一方面，噴射器安全可靠，熱(re)交(jiao)換性能(neng)穩定，熱(re)損失小(xiao)，能(neng)使壓(ya)力能(neng)轉變(bian)為(wei)速度能(neng)，對于粘稠的(de)(de)預處理發酵液進(jin)行(xing)加(jia)熱(re)，受(shou)熱(re)均勻(yun)，改變(bian)其他加(jia)熱(re)設(she)備易堵塞、熱(re)損大、受(shou)熱(re)不均勻(yun)、存在(zai)安全隱患(huan)等弊端。第三，現(xian)(xian)有(you)的(de)(de)冷(leng)卻(que)器，用(yong)兩路的(de)(de)常溫(wen)(wen)(wen)飲(yin)用(yong)水進(jin)行(xing)降溫(wen)(wen)(wen)，這(zhe)樣對高(gao)達85~C的(de)(de)物(wu)料(liao)來說降溫(wen)(wen)(wen)效果不明顯，建議在(zai)原有(you)水降溫(wen)(wen)(wen)的(de)(de)基礎上(shang)并聯一根(gen)一10冷(leng)凍水管道(dao)，在(zai)冷(leng)凍機開啟的(de)(de)情況下，采用(yong)冷(leng)鹽水進(jin)行(xing)降溫(wen)(wen)(wen)，這(zhe)樣即節約了一次水，又使冷(leng)凍鹽水較大化地(di)加(jia)以利用(yong)，改造后的(de)(de)工藝流程圖(tu)如圖(tu)1。

4．2主要設(she)備原理及結構概況(kuang)

4．2．1噴射器

利(li)用(yong)流體來傳(chuan)遞能量(liang)和質量(liang)的真空(kong)獲得裝置，采(cai)用(yong)有一定壓(ya)力(li)的蒸(zheng)汽(qi)流通過(guo)對稱均(jun)(jun)勻并呈(cheng)一定側(ce)斜度(du)的噴(pen)嘴噴(pen)出，聚合在一個焦點上。由于噴(pen)射蒸(zheng)汽(qi)流速特別高，將(jiang)壓(ya)力(li)能轉變為速度(du)能，使吸氣區壓(ya)力(li)降低產生真空(kong)，數條(tiao)高速水(shui)流將(jiang)被抽吸的氣體攫走，經過(guo)文氏(shi)管收縮(suo)段與喉(hou)徑(jing)充分混合壓(ya)縮(suo)，進行(xing)分子擴(kuo)散能量(liang)交換(huan)，速度(du)均(jun)(jun)衡。

4．2．2噴(pen)射器(qi)結構

它(ta)是由蒸汽室(shi)，噴(pen)嘴(zui)座、噴(pen)嘴(zui)、混(hun)合(he)(he)室(shi)、吸(xi)(xi)入室(shi)、拆(chai)散(san)室(shi)構成，它(ta)主要是在(zai)(zai)吸(xi)(xi)人室(shi)將(jiang)物料與(yu)蒸汽進(jin)行瞬間混(hun)合(he)(he)并加(jia)熱(re)(re)，利(li)用真空的原理，將(jiang)物料吸(xi)(xi)入，并在(zai)(zai)混(hun)合(he)(he)區進(jin)行混(hun)合(he)(he)，在(zai)(zai)與(yu)擴散(san)室(shi)的中間變(bian)徑(jing)部分使之產(chan)生一定壓力使之在(zai)(zai)擴散(san)區完成加(jia)熱(re)(re)的過程。

優化效果

(1)符合(he)現有(you)生產工(gong)藝(yi)，只需在(zai)噴射器(qi)蒸(zheng)汽閥門的開(kai)啟度上進行調節。(也可以采用(yong)(yong)智能控制噴射器(qi)，但(dan)此種較(jiao)為昂貴，為節省成本，暫不(bu)用(yong)(yong)智能控制噴射器(qi)。)

(2)由(you)于噴(pen)射器結構的(de)(de)獨特(te)性，能(neng)將(jiang)(jiang)壓力能(neng)轉換為速(su)度能(neng)，并在狹小的(de)(de)混(hun)合(he)室將(jiang)(jiang)物料(liao)進行(xing)加熱，因而其加熱效(xiao)果均(jun)勻，同時通(tong)過細小蒸汽(qi)噴(pen)嘴(zui)將(jiang)(jiang)蒸汽(qi)分成均(jun)勻的(de)(de)氣流決定了物料(liao)的(de)(de)加熱速(su)度。

(3)目前的維持罐是5m³，對(dui)于連(lian)續生產與連(lian)續加熱來說，維(wei)持時間可能過短，這都緣于用噴射器替代加熱塔后提高了物(wu)料(liao)的流通速度(du)。

(4)在(zai)冷(leng)(leng)卻(que)環節，改(gai)造以后(hou)并(bing)聯一路冷(leng)(leng)鹽水(shui)(shui)管道，與(yu)(yu)(yu)物料方(fang)向相逆運(yun)行，這樣在(zai)冷(leng)(leng)凍鹽水(shui)(shui)充足的(de)情況下(xia)，單一應用冷(leng)(leng)凍鹽水(shui)(shui)降溫，達到(dao)工(gong)藝要求45℃左右的(de)目標。冷(leng)(leng)凍鹽水(shui)(shui)與(yu)(yu)(yu)一次水(shui)(shui)的(de)并(bing)聯，保證在(zai)一方(fang)不充足情況下(xia)的(de)補(bu)充與(yu)(yu)(yu)應急。