技術(shù)優(yōu)化的目的
節(jié)約蒸汽資源，消除安全隱患，穩(wěn)定工藝操作，創(chuàng)造良好工作環(huán)境。
降低成本，合理分配現(xiàn)有動力能源。
現(xiàn)用設(shè)備的工藝概述及流程概述
2．1預(yù)處理水解工藝流程
預(yù)處理按照其工藝的要求將原輔料加入后，利用鹽酸對發(fā)酵液進行pH調(diào)節(jié)至工藝控制點，對預(yù)處理后的發(fā)酵液加熱到85±2~C，然后經(jīng)過維持罐保溫半小時，再經(jīng)冷卻器，降溫至45—55℃，至水解罐，通過離心機分離過料。
2．2現(xiàn)有設(shè)備及流程的概述
合成環(huán)節(jié)的加熱設(shè)備依靠一臺連消塔，規(guī)格型號為DN250，它的原理與結(jié)構(gòu)是：料液依靠泵的壓力通過不銹鋼反應(yīng)釜塔底部進入反應(yīng)釜塔筒體中，然后，在反應(yīng)釜塔底部的變徑處，通人蒸汽，料液與蒸汽進行混合升溫，較終將發(fā)酵液中對細胞起支撐和保護作用的細胞壁和細胞膜打碎。
在加熱器加熱后，維持罐要維持溫度在85±2℃，時間為20—30min，因為在維持罐中未裝溫度顯示儀，此時溫度監(jiān)控是一個盲點。物料從維持罐底部進入，依靠連銷不銹鋼反應(yīng)釜塔中的蒸汽與物料泵的壓力從維持罐頂部直接到達冷卻器，并利用循環(huán)水來達到降溫的目的，使冷卻器中的物料溫度達到45—55℃。
與以往加熱設(shè)備的優(yōu)劣對比
3．1板式換熱器
板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種高效換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道，通過半片進行熱量交換，其優(yōu)點是：換熱面積大，不易積垢，加熱速度快；缺點是：易堵塞，這對于發(fā)酵液的預(yù)處理來說是較大的障礙，由于發(fā)酵液在加入硫酸鋅、聚合氯化鋁等絮凝劑后形成的料液較粘稠，通過間隙較小的板式換熱器，就易產(chǎn)生堵塞，影響生產(chǎn)進度和工作量。
3．2管殼式換熱器
管殼式換熱器是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器。管殼式換熱器的換熱面積大，但熱損失也比較大，管束壁會直接影響傳熱速度，另外，預(yù)處理時需用鹽酸調(diào)pH值至5左右，顯酸陡，對罐體的腐蝕大，一般來說pH值越小，它的腐蝕就越大，溫度每提升10℃，對管束的腐蝕就會增加一倍，再加上管殼式換熱器管束不易清潔，而料液粘度大，所以會經(jīng)常出現(xiàn)管束堵塞，造成加熱不均，影響生產(chǎn)進度。
3．3塔式加熱器
有機合成不銹鋼反應(yīng)釜目前采用的是這款加熱設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單，蒸汽直接與物料結(jié)合，使物料升溫快，但在升溫過程中，產(chǎn)生巨大的真空流，使噪音增大，震動增大，帶壓高達0．3MPa的蒸汽壓力，由于震動而易使閥芯墊變形較終造成跑料，同時法蘭墊變形，存在著蒸汽泄漏傷人的安全隱患，而且體積很大的塔腔，容易使物料不能均勻受熱，產(chǎn)生局部過熱過冷的現(xiàn)象，因為在DN50管道受熱后進入到DN250的不銹鋼反應(yīng)釜塔體內(nèi)，這樣一個巨大的變徑緩沖區(qū)間內(nèi)，易使物料受熱不均勻，這對于整體的物料合成產(chǎn)生不利影響。
優(yōu)化方案
4．1方案概況
在綜合以上加熱設(shè)備優(yōu)劣點同時結(jié)合物料特性的基礎(chǔ)上，初步的優(yōu)化方案是：將現(xiàn)用不銹鋼反應(yīng)釜塔體加熱換為噴射器加熱，杜絕現(xiàn)有設(shè)備的噪音和震動的問題；在現(xiàn)維持罐中加設(shè)一溫度顯示儀，加裝串聯(lián)一臺維持罐，解決現(xiàn)有維持時間較短的弊端。另一方面，噴射器安全可靠，熱交換性能穩(wěn)定，熱損失小，能使壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)樗俣饶埽瑢τ谡吵淼念A(yù)處理發(fā)酵液進行加熱，受熱均勻，改變其他加熱設(shè)備易堵塞、熱損大、受熱不均勻、存在安全隱患等弊端。第三，現(xiàn)有的冷卻器，用兩路的常溫飲用水進行降溫，這樣對高達85~C的物料來說降溫效果不明顯，建議在原有水降溫的基礎(chǔ)上并聯(lián)一根一10冷凍水管道，在冷凍機開啟的情況下，采用冷鹽水進行降溫，這樣即節(jié)約了一次水，又使冷凍鹽水較大化地加以利用，改造后的工藝流程圖如圖1。
4．2主要設(shè)備原理及結(jié)構(gòu)概況
4．2．1噴射器
利用流體來傳遞能量和質(zhì)量的真空獲得裝置，采用有一定壓力的蒸汽流通過對稱均勻并呈一定側(cè)斜度的噴嘴噴出，聚合在一個焦點上。由于噴射蒸汽流速特別高，將壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)樗俣饶埽刮鼩鈪^(qū)壓力降低產(chǎn)生真空，數(shù)條高速水流將被抽吸的氣體攫走，經(jīng)過文氏管收縮段與喉徑充分混合壓縮，進行分子擴散能量交換，速度均衡。
4．2．2噴射器結(jié)構(gòu)
它是由蒸汽室，噴嘴座、噴嘴、混合室、吸入室、拆散室構(gòu)成，它主要是在吸人室將物料與蒸汽進行瞬間混合并加熱，利用真空的原理，將物料吸入，并在混合區(qū)進行混合，在與擴散室的中間變徑部分使之產(chǎn)生一定壓力使之在擴散區(qū)完成加熱的過程。
優(yōu)化效果
(1)符合現(xiàn)有生產(chǎn)工藝，只需在噴射器蒸汽閥門的開啟度上進行調(diào)節(jié)。(也可以采用智能控制噴射器，但此種較為昂貴，為節(jié)省成本，暫不用智能控制噴射器。)
(2)由于噴射器結(jié)構(gòu)的獨特性，能將壓力能轉(zhuǎn)換為速度能，并在狹小的混合室將物料進行加熱，因而其加熱效果均勻，同時通過細小蒸汽噴嘴將蒸汽分成均勻的氣流決定了物料的加熱速度。
(3)目前的維持罐是5m3，對于連續(xù)生產(chǎn)與連續(xù)加熱來說，維持時間可能過短，這都緣于用噴射器替代加熱塔后提高了物料的流通速度。
(4)在冷卻環(huán)節(jié)，改造以后并聯(lián)一路冷鹽水管道，與物料方向相逆運行，這樣在冷凍鹽水充足的情況下，單一應(yīng)用冷凍鹽水降溫，達到工藝要求45℃左右的目標。冷凍鹽水與一次水的并聯(lián)，保證在一方不充足情況下的補充與應(yīng)急。
