系统开发方法和当前发展趋势

1、摘 要我国土地资源紧缺，粮食消费增长过快，国内每年都要进口一千万吨粮食进行市场调剂。在这种状况下，利用资源发展糖蜜原料生产味精，可提高糖蜜利用价值和节约大量粮食，促进我国可持续发展战略的实施，具有着重大的意义。但在糖蜜味精生产过程中产生大量的高浓度有机废水，给治理工作带来较大的困难，对生态环境造成巨大影响。由于污染治理等环保问题未能完善解决，使糖蜜原料发酵生产谷氨酸的工艺未能加以推广和达到普遍工业化。1、本文利用废弃物综合利用新技术，解决糖蜜味精生产中的环境保护问题。本文设计以节能、降耗、减污为目标，以技术管理为手段，引人清洁生产，消除糖蜜味精生产对人类和生态环境的影响。从而达到防治污染、提高

2、经济效益双重目标。使糖蜜原料发酵生产谷氨酸的工艺得以推广应用，推动我国味精工业走向新的台阶。2、本文从技术可行、投资合理、运行费用较低、管理简便等因素考虑，比较国内外高浓度有机废水的污染防治经验和实例，提出自已的见解。3、味精生产主要的工业污染是高浓度有机废水，在治理工作中有较大的困难。我国现有的污染治理工艺主要采用生物方法和物理化学方法，但因投人大、运行费用高、较难彻底治理达标以及会产生二次污染等，技术推广应用受到限制。对此，本文利用废弃物综合利用技术，对多个方案进行优化，提出废液一喷浆造粒生产复合肥的技术方案。4、本设计工艺具有产量高、效率高、能耗低、操作弹性强、占地面积少，简化工艺流程等

3、优良特点，使污染物零排放和资源的回收，实现良好环境效益、经济效益、社会效益。5、本文对优选的方案进行工艺设计，包括:工艺流程设计、物料衡算、工艺设备的计算和选型、能量计算等。关键词：糖蜜 味精 有机废水 污染防治 工艺设计AbstractThe land resource of our country is in short supply，the grain is consumed and increases too fast.Domestic import 10 million tons of grain adjust the market every year.Under this kin

4、d of state，utilize resources to develop the monosodium glutamate of production of material of molasses. Can improve the molasses profit and value,with economizing a larger amount of grain，promote the implementation of the sustainable development strategy of our country，have great meanings.But produc

5、e a larger amount of high density organic waste water while the molasses monosodium glutamate produces，bring greater difficulty to work of treatment of the waste water ,cause the tremendous influence to the ecological environment. Because environmental protection problems，such as pollution control，e

6、tc. fail to be perfected and solved.Make molasses raw materials ferment and produce craft of glutaminic acid fail to be popularized and reach general industrialization.1.This theses utilize the new technology to solve the environmental protection problem in the monosodium glutamate production of mol

7、asses. This design with economizing the energy，reduces the consumption of raw materials，reduces pollution as the goal，regard technieal management as the means.Introduce cleaner production dispel and reduce the impact on human health and ecological environment of the monosodium glutamate production.T

8、hus reach the double goal of controlling industrial pollution，increasing economic efficiency. Make molasses raw materials ferment and produce craft of glutaminic acid can be popularize and apply.Promote the monosodium glutamate industry of our country to go on new progress.2.This theses from technic

9、al feasibility，investment rationality，operate and low expenses have，manage getting simple and convenient factor consider.Pollution control experience and instance of the relatively domestic and international high density organic waste water ,put forword the individual opinion.3.It is the high densit

10、y organic waste water that the monosodium glutamate produces main industrial pollution，bring greater difficulty to the pollution control work.Our country existing pollution control adopt biological method and physical chemistry method mainly，because the existing pollution control technological fund

11、has high input，the equipment runs costly，diffcult to be up to standard and produce secondary pollution，ete.The popularization and application of this pollution control teehnology are limited.As to this，this theses utilizes the new technology，through optimizing and compare a lot of schemes.Put forwar

12、d concentrate-spray plasm and making particles to produce the fertilizer technological scheme.4.This craft have output to be high，high efficieney，energy consumption low operate elasticity fine，little floor space have，simplify the technological process characteristie.Make pollutant no emission and re

13、source recovery,realize good environmental benefit,economic benefits,social benefit.5.Scheme to optimum seeking of this theses go on technological design，including:technological process design，the balance of the supplies is calculated，technics calculation and person who select of equipment，energy ca

14、lculated ete.Keyword: molasses monosodium glutamate organic waste water. prevention and control of pollution technological design III目 录摘 要I第一章 绪论11.1引言11.2课题研究的目的和意义11.3国内外对高浓度有机废水治理研究动态21.3.1生物处理方法21.3.2物化处理方法31.3.3综合利用31.4本研究的目标、内容和方法4第二章工艺路线的选择52.1高浓度有机废水的治理技术和工艺路线比较52.2高浓度有机废水生产复合肥的工艺选择52.3结论8第

15、三章生产工艺流程设计93.1蒸发浓缩系统工艺设计93.1.1蒸发器的选型93.1.2蒸发器效数确定103.1.3传热系数K值的确定103.2水解、中和工艺设计113.3干燥、造粒工艺设计113.4味精废水生产复合肥的工艺流程设计123.5结论13第四章物料计算144.1三效蒸发器的物料衡算144.1.1已知条件144.1.2计算144.2水解罐物料衡算144.2.1已知条件144.2.2计算154.3中和搅拌器物料衡算154.3.1已知条件154.3.2计算154.4喷浆造粒干燥机物料衡算164.4.1已知条件164.4.2计算164.5结果与讨论17第五章 能量计算185.1 三效蒸发器的能

16、量衡算185.1.1已知条件：185.1.2计算185.2水解罐能量衡算275.2.1已知条件275.2.2计算275.3喷浆造粒干燥机能量衡算285.3.1已知条件285.3.2计算285.4 热风炉能量衡算315.4.1已知条件315.4.2计算315.5结果33第六章 设备工艺设计346.1三效蒸发器设计346.1.1已知条件346.1.2计算346.2水解罐设计366.2.1已知条件366.2.2计算366.3中和搅拌设备设计386.3.1已知条件386.3.2计算386.4喷浆造粒干燥机设计396.4.1已知条件396.4.2计算396.5热风炉设计406.5.1已知条件406.5.

17、2计算406.6治理喷浆造粒干燥尾气的组式旋风分离器设计406.6.1已知条件406.6.2计算416.7治理热风炉尾气的组式旋风分离器设计426.7.1已知条件426.7.2计算436.8离心洗涤器446.8.1已知条件446.8.2计算446.9排气筒设计476.9.1已知条件476.9.2计算486.10结果49结 论50参考文献52致 谢54附录一 5548第一章 绪论1.1引言我国的味精生产，近十年来得到很大的发展。1992年我国全国产味精34万吨，2001年味精产量达71.4万吨，味精产量以每年10%速度递增。目前，我国的味精总产量居世界第一位，但人均消费水平仍然较低，如日本、韩国

18、、法国的年人均消费味精达800克以上，而我国年人均消费只有400克左右。随着我国人民生活水平的提高，味精消费量将会持续增长。按年人均消费600克计算，估计每年需求72万吨，再加上食品、医药及其它工业的需要，味精市场需求潜力巨大。味精的生产已有百年的历史，最初是利用大豆、面筋水解生产味精，随着发酵生产味精的成功，使味精生产成本下降。到了六、七十年代，开始试用糖蜜为原料生产味精，逐步掌握其发酵、提取方法。随着糖蜜味精生产技术的日益成熟，生产成本进一步下降。至本世纪八十年代，糖蜜味精已成为世界味精生产发展的主趋势，并占领和垄断了世界味精市场。我国南方地区有丰富的糖蜜资源。据有关的统计，98一99年度

19、，我国食糖产量为882.6万吨，产生糖蜜约350万吨。但我国糖蜜味精发展较晚，以糖蜜为原料生产味精无论从国家的政策或从产品的成本来讲，都比粮食、淀粉原料生产味精更有优势。生产每吨味精的原料成本比国内其他淀粉味精厂家的原料成本低1500一2500元，产品具有较强的市场竞争力。糖蜜是一种很好的发酵原料，利用糖蜜原料发酵生产谷氨酸，可实现资源再生利用，大幅度降低成本，节约能源和原料，有利于产酸率和转化率的提高。我国在九十年代以来，已对以糖蜜生产味精作出研究，国内的研究试验成果表明，糖蜜发酵生产谷氨酸，产酸率水平最高达10%以上，转化率水平最高达60%。但在糖蜜味精生产过程中产生大量的高浓度有机废水，

20、给治理工作带来较大的困难，对生态环境造成巨大影响。由于污染治理等环保问题不能完善解决，使糖蜜原料发酵生产谷氨酸的工艺未能加以推广和达到普遍工业化。因此，如何解决糖蜜生产的污染防治问题是我国环保和味精行业的重点课题。1.2课题研究的目的和意义现代发展的实践充分证明，现代经济社会不能持续发展的深刻根源，就在于现存的以主要依靠消耗资源和牺牲环境为代价的传统的发展模式。这是一种非持续性的经济发展模式。目前各国已经把建立可持续模式，摆到国际环境与发展议程的头等重要地位上来。联合国21世纪议程明确指出:“地球所面临的最严重的问题之一，就是不适当的消费和生产模式，导致环境恶化，贫困加剧和各国的发展失衡”。因

21、此，与传统的发展模式决裂，建立可持续发展的新经济模式，是现代经济发展模式的伟大革命，是人类走可持续发展道路的战略重点和发展思路，是21世纪现代化建设的基本方向。实施可持续发展发展，要以节约资源为目的、清洁生产为手段，加强在生产技术和工艺方面的不断革新，降低物质消耗。革新和推广应用节能和余热利用技术、降低材料损耗技术、废弃物综合利用技术、减少污染的资源替代技术等。据统计，一我国每年净增人口1500万以上，净减耕地四、五百万亩，多时达一千多万亩。人均占有耕地由50年代的2.71亩下降到现在不足1.2亩。人增地减，资源紧缺消费增长过快，处于紧张平衡之中。除口粮外，随着工业的发展，饮料用粮等工业用粮数

22、量每年都在猛烈增长，国内每年都要进口一千万吨粮食进行市场调剂。在这种状况下，利用资源发展糖蜜原料生产味精具有巨大的积极意义。我国南方甘蔗糖蜜资源充足，如用来生产高值味精，在提高其利得价值的同时，可节约大量的粮食，促进我国可持续发展战略的实施，具有着重大的意义。本文利用废弃物综合利用新技术，解决糖蜜味精生产中的环境保护问题。引人清洁生产，将废物减量化、资源化。以节能、降耗、减污为目标，以技术管理为手段，通过对生产全过程的排污审计、筛选。并实施污染防治措施，消除和减少糖蜜味精生产对人类健康和生态环境的影响，降低企业边际内部费用和企业边际外部费用。从而达到防治工业污染、提高经济效益双重目标。使糖蜜原

23、料发酵生产谷氨酸的工艺加以推广，推动我国味精工业走向新的台阶。1.3国内外对高浓度有机废水治理研究动态在味精、糖蜜酒精、氨基酸等生产中，排放的工业废水污染负荷大，含COD、BOD浓度高达十多万mg/L，同时废水中含氯离子、硫酸根离子等无机盐成份多，治理难度大。从技术可行、投资合理、运行费用较低、管理简便等因素考虑,在国内至今未有成熟的经验和实例。现治理高度浓有机废水方法主要采用为生物方法、物理化学方法和综合利用。1.3.1生物处理方法生物处理法是治理有机污染较经济、有效的途径和方法。而高浓度有机废水的BOD/COD值高，可生化性好，易于生物降解，适合生物处理，主要方法有：1、厌氧生物处理法:对

24、于高浓度有机废水的生物处理，厌氧处理可以在低能耗下，可去除85%以上的COD、BOD，还能以沼气形式生产出生物能源，但单工艺处理，废水达不到国家排放标准，一般需与其它工艺结合使用。在治理高浓度有机废水的厌氧工艺主要有UASB和UBF工艺。2、好氧生物处理法:好氧生物处理法主要有活性污泥法、生物膜法、生物转盘、氧化塘、曝气生物滤池、纯氧曝气法和深井曝气法等。好氧处理是指在有氧的情况下，借助好氧微生物的作用来进行，一般适用于处理中、低浓度的有机废水。而处理较高浓度的有机废水，好氧生物处理法一般不直接用于处理，只是作为整个处理流程的后续处理手段，使废水最终达到排放标准。3、水解一好氧法:利用厌氧水解

25、(酸化)作预处理，然后进行好氧生物处理。水解处理是利用厌氧微生物控制在水解酸化的环境条件下，将难生物降解高分子复杂有机物转化为易生物降解的低分子。具有改善废水可生化性能及运转费用低、剩余污泥量少特点，为后续治理创造良好的进水水质条件。使之与不同的好氧处理工艺结合应用，以达到对难降解有机废水有效处理的目的。4、厌氧一好氧法:厌氧一好氧法是目前最广泛采用的方法之一。由于处理高浓度有机废水，仅采用单级厌氧或好氧工艺不能达到排放标准，故一般采用厌氧一好氧两级处理方法。该法简单易行，操作方便，低能耗，高负荷比，同时生产清洁，产生易用燃料一沼气。5、厌氧一藻类处理法:废水厌氧处理后，可以用藻类继续处理。在

26、细菌作用下，有机物氧化分解成简单的无机物并释放能量，藻类摄取废水中的有机营养物，并利用其进行光合作用，使废水中有机杂质减少，溶解氧增加，水体得到进一步净化。如将超滤技术用于截留处理系统中的藻和菌体，可避免了二次污染。6、厌氧一光合细菌处理法:光合细菌主要利用光能、低级有机物在厌氧光照或好氧黑暗条件下进行合成与代谢，而对有机废水净化。厌氧出水采用光合细菌处理，生成的菌体对人体无害，且蛋白质含量高，可作饲料滤加剂，又可作菌肥使用，具有一定的经济效益，且不会造成二次污染。1.3.2物化处理方法物化处理方法一般局限于高浓度有机废水前处理或后处理，主要方法有:1、絮凝气浮:絮凝是一种广泛使用的水处理技术

27、，不仅可提取富有营养价值的饲料蛋白，同时也起到去除有机污染物的作用。原理采用射流溶气方式，设有喷射混合器使废水、空气、PAN、蒸汽进行剧烈混合，使污水产生絮体的凝聚、絮凝和气浮。而影响絮凝效果的因素有絮凝剂(种类和用量)、操作条件(PH值，温度等)以及反应器设计等。在高浓度有机废水中，絮凝沉淀一般作为整个处理流程的前处理单元，用来除去一部分COD，为后续处理(如膜分离、生物处理)减轻负荷。2、高速离心:采用高速离心机，先高速分离废液中的菌丝体，然后用粉状活性炭、生石灰、锅炉烟道灰(末烧透)、锯木屑等吸附剂与离心后的清液接触，使之降低COD。目前高速离心机尚依赖进口，投资较大，运行能耗高。3、膜

28、分离方法:膜分离(有超滤、反渗透和电渗析等方法)是一种新型的水处理技术。而超滤是近年发展起来的膜应用技术之一，该技术用于味精废液处理，提高谷氨酸提取率，减少污染物排放。也可作为污水处理的最后保障设施，确保废水达标排放。超滤法优点是能耗低、操作工艺简单、占地少，符合废水资源再生的要求。但一次投资大，超滤膜的材料、性能、堵塞、清洗、处理量等问题尚不能很好解决，推广应用有一定困难。1.3.3综合利用综合利用是把高浓度有机废水提取有机养份生产饲料或浓缩后作肥料。可实现污染物零排放和资源的回收，促进生产可持续发展，主要方法有:1、生产蛋白饲料:将高浓度味精废液加人絮凝剂加速菌体沉淀，分离得到的菌体经浓缩

29、后再加人玉米渣及载体烘干，得到副产品蛋白饲料。离子交换母液(高浓度废水)含有菌体蛋白等大量悬浮物和胶体物质，通过絮凝气浮不仅可提取富有营养价值的饲料蛋白，同时也起到去除有机污染物的作用。COD去除率可达40%-70%。2、生产硫酸按肥料:将味精废液除菌后的清液浓缩结晶，经分离得到副产品硫酸按，作为化肥出售。对硫酸钱结晶母液采用循环法回收谷氨酸，简化回收工艺，减少操作费用，实现菌体和硫酸钱综合回收。但存在的主要问题是废液浓缩费用大，回收硫酸按质量难符合标准，经济效益不高，其次由于循环液大量有机物未参加转化，循环过程必然迅速积累:，难以实现真正的闭路循环。3、饲料酵母法:利用味精废水生产饲料酵母工

30、艺较成熟，设备定型，由初期的间歇发酵变成连续发酵，大大提高了生产效率且节约了能源。发酵废水加人絮凝剂沉淀后，二次回收酵母，将废水COD浓度降低，生产酵母后的二次废水COD较原母液降低40%左右，可再用生化处理使之达到排放标准。4、生产有机复合肥:高浓度有机废水中含有多种可供作物利用的营养素。通过多效蒸发浓缩到一定的浓度，直接用浓缩液与氮、磷、钾肥及蔗渣干粉混和、造粒、烘干制成标准颗粒复合肥。或把浓缩液直接进行喷浆造粒，添加适量化肥，生产有机无机复合肥。生产的肥料可改善土壤的物理性能，实现生态良性循环，改善农作物的生长条件，使生产持续发展。1.4本研究的目标、内容和方法味精生产主要的工业污染是高

31、浓度有机废水。高浓度废水中的COD、BOD、无机盐的浓度非常高，给治理工作带来较大的困难，现有的污染治理工艺因投人大、运行费用高、较难彻底达标以及会产生二次污染等原因，企业难以承受，技术推广应用受到限制。对此，本文利用废弃物综合利用技术，对多个方案进行优化，提出废液浓缩一喷浆造粒生产复合肥的技术方案。并对该技术方案进行工艺设计，包括:工艺流程设计、物料衡算、工艺设备的计算和选型、能量计算等。第二章工艺路线的选择2.1高浓度有机废水的治理技术和工艺路线比较目前，国内外治理高度浓有机废水主要采用为生物方法、物理化学方法和综合利用等技术工艺。物化处理法有絮凝气浮、高速离心、膜分离等方法，一般只能除去

32、废水中的一部分COD，工艺使用局限于高浓度有机废水前处理或后处理。生物处理是治理有机污染较好途径和方法，生物处理高浓度有机废水的主要方法有厌氧生物、好氧生物、水解一好氧、厌氧一好氧、厌氧一藻类、厌氧一光合细菌等方法;因高浓度有机废水的COD较高，仅采用单级厌氧或好氧不能达标排放，故须采用水解一好氧、厌氧一好氧、厌氧一藻类、厌氧一光合细菌等两级处理方法;而厌氧处理COD去除率约为85%，但后续须处理的COD浓度较高，废水仍难以达治理达标排放;所以高浓度有机废水在进人生化处理设施前，需进行稀释预处理。将原废水COD浓度稀释至1万mg/L以下;由于废水浓度高，稀释后废水量大，故设施投资大，占地多，运

33、行费用高，企业经济上难以负担。在综合利用中，将高浓度有机废提取生产酵母饲料后，废水COD可降低40%左右，但再用生化处理仍难达标排放;而把高浓度有机废水浓缩后生产肥料，可实现污染物零排放和资源的回收。高浓度有机废水的干固物60%以上为有机质，含有大量的蛋白质、维生素、氮、磷、钾等，是制造有机复合肥的良好原料。采用先进的蒸发浓缩、干燥工艺技术生产机复合肥，已成为国内外治理高浓度有机废水的趋势。如日本协和发酵株式会社对以糖蜜为原料味精废液作过多种治理方法研究、比较，最后确认废液浓缩后生产有机复合肥最为合理。该法不但彻底根治污染，实现水污染物零排放，而且可以回收有机质，产成有机复合肥，返回农田。加强

34、土壤各种微生物的活动，增强土壤的保肥供肥能力，改善了因施用无机化肥产生N，P，K比例失调而造成的板结、咸化等土壤的物理结构，调整土壤缓冲与活性，改善农作物的生长条件，实现良好环境效益、经济效益、社会效益。2.2高浓度有机废水生产复合肥的工艺选择1、生产工艺(一):将高浓有机废水用石灰乳中和至pH 7一8，经自然沉淀澄清。将清液加热到沸点，再经多效蒸发浓缩至75一85Bx的浓缩液，同时冷凝水达标排放或回到发酵生产中循环利用。将浓缩液混合辅料干燥，配以粉碎好的N，P，K肥，按一定比例混合，造粒生产有机复混肥，具体工艺流程如图。由于该工艺生产腐蚀严重、能耗较大、干燥去水困难、产品具有吸潮性等不良因素

35、。故本次设计不选用该工艺。图2.1生产工艺流程一2、 生产工艺（二):华南环科所采用废液浓缩到一定的浓度后，用干蔗渣吸附处理工艺，生产复合肥料。首先干燥蔗渣，把蔗渣的水分降到15%以下，使它具有较强的吸水能力;然后将干蔗渣和高浓度有机废水的浓缩液充分混和，让干蔗渣吸收高浓度有机废水浓缩液的水分，再干燥处理。最后加人氮、磷、钾及填料混和，造粒、烘干制成有机复合肥。工艺流程如图。采用该工艺生产因浓缩液不需喷雾干燥，能耗低、经济，每吨废水生产有机复混肥能产生利润151元。缺点是耗蔗渣量大，难以配合有机废水的大量处理。由于高浓度味精废水量大，蔗渣量使用难以保障，故本次设计不选用该工艺。图2.2生产工艺

36、流程二3、 生产工艺(三):高浓度有机废水的浓缩液是难于干燥的物料，须将浆液分散成细粒如喷雾，才能将浆液中水分蒸发除去。该工艺将高浓度有机废水先浓缩，利用离心喷雾干燥法，生产干固粉，再添加适量化肥后造粒干燥生产复合肥，工艺流程如图。喷雾干燥工艺投资大，能耗高，干燥之物料的潮性大、易结块、难于贮藏和使用。由于生产成本高，产品易吸潮、结块，质量差，价格低，不符合成本核算。故本次设计不选用该工艺。图2.3生产工艺流程三生产工艺(四):高浓度有机废水中的有机物未经降解生产复合肥，产品具吸潮性、易变质，产品质量差和档次低。如果有机物含量大的话，有机物在土壤中会被微生物发酵而放出热量，该热量与有机物量成正

37、比。发热量大时，会灼伤作物。日本协和发酵株式会社将酒精废液经腐殖化后制成的复混肥，形成年产15万吨的规模。该产品提高了氮磷钾利用率，与普通复合肥比，氮吸收率高1.6一3.4倍，磷吸收率高2.3-4.5倍。本工艺利用硫酸水解把浓缩液的有机物腐殖化和降低其粘性，经中和调节后，直接进行喷浆造粒，通过添加适量化肥，生产复合肥，工艺流程如图所示。主要生产设备采用喷浆造粒干燥机，它把传统的喷浆、造粒、干燥等工序设在同一设备中完成。这种喷浆造粒干燥机产量大、效率高、能耗低、操作弹性强、占地面积少，简化工艺流程。故本次设计选用该工艺。图2.4生产工艺流程四2.3结论1、现国内治理高度浓有机废水的方法主要采用为

38、生物方法、物理化学方法，该工艺设施投资大，占地多，运行费用高，企业经济上难以承受。而利用废弃物综合利用技术，可实现良好环境效益、经济效益、社会效益。2、高浓度有机废水的干固物60%以上为有机质，含有大量的蛋白质、维生素、氮、磷、钾等，是制造有机复合肥的良好原料。所以采用先进的蒸发浓缩、干燥工艺技术处理高浓度有机废水，将其浓缩液干燥生产肥料，可实现污染物零排放和资源的回收。3、通过比较四种利用高浓度有机废水浓缩后制造复合肥的生产工艺。提出利用硫酸水解把浓缩液的有机物腐殖化和降低其粘性，经中和调节后，直接进行喷浆造粒，通过添加适量化肥，生产复合肥。该工艺具有产量高、效率高、能耗低、操作弹性强、占地

39、面积少，简化工艺流程等特点。第三章生产工艺流程设计3.1蒸发浓缩系统工艺设计蒸发是重要的化工单元操作之一，在化工、食品、医药和原子能等工业中广为应用。蒸发是将溶液加热沸腾，使其中的部分溶剂汽化并被移除，以提高溶液中溶质浓度的操作。蒸发过程是一个热量传递过程，其传热速率是蒸发过程的控制因素。蒸发设备属于热交换设备，在工业生产中，根据蒸发操作的不同的目的，不同的工艺过程，出现了种类繁多，结构各异的蒸发设备。3.1.1蒸发器的选型蒸发系统规模化生产工艺选择关键在于蒸发设备的选型及如何减少料液的腐蚀性、磨擦性。而蒸发设备的选型是蒸发装置设计的首要问题。选型时应先考虑传热系数高的型式，但料液的物理、化学

40、性质常常使一些传热系数高的型式，在使用上受到限制。因此在选型应考虑的如下因素:（1）料液的性质:包括成份组成，粘度变化范围，热稳定性，发泡性，腐蚀性，是否易结垢、结晶，是否含有固体悬浮物等。（2）工程技术要求:包括处理量，蒸发量，料液进出口的浓度和温度，安装现场的面积和高度，设备投资限额，要求连续或间歇生产等。（3）公用系统的情况:包括可以利用的热源，蒸汽供应量及压力，能利用的冷却水之水量、水质和温度等。因此物料的粘度、结垢性是选型的关键因素。而料液在传热面上的结垢，是由于料液被浓缩后粘度增大，悬浮的微粒积沉。无机盐的晶析，局部过热而焦化等原因造成。无论什么样的溶液，长期使用后蒸发器的降热面总

41、有程度不同的结垢。垢层的导热性很差，因此明显影响了蒸发器的蒸发效果，严重的甚至堵管以致蒸发器无法运转。因此对于十分容易结垢的物料。应首先考虑选取便于清洗和清除结垢的蒸发设备，例如浸没燃烧式、标准式、悬筐式、闪急蒸发式、刮板式等，另外也可选用循环速度大，在加管外沸腾的蒸发器像强制循环式、外加热式等。而在管内沸腾的蒸发器一般是不适用的。由于味精废液中含有许多容易积垢、容易发泡的物质。如钙离子、胶体等。因此在生产过程中，蒸发设备容易积垢，积垢不但造成能耗增大，而且还影响正常生产。另外，味精废液的pH值为3左右，具有较强的腐蚀性、磨擦性。经过综合考虑，本设计根据“蒸发设备选型的基准表”选用标准式蒸发器

42、。标准式蒸发器是一种中管立式自然循环蒸发器。内具有凸形顶盖和底盖的直立圆简体构成，主要分为加热空和蒸发室两部分，在管板中央安装一个大直径的降液管，加热管连接在上下两块管板内。物料从罐底入罐，通过分散器进人加热管，受热后沸腾上升，而从管板面上流入中央降液管的漏斗中，最后通过出料管排出罐外。蒸发罐内溶液的循环，是由于加热管内汽液混合物的比重与降液管内溶液比重之差所引起的。它具有下述一些优点:(1)有一条直径较大的中心降液管，使物料“在罐内产生有规律的循环，因此它的传热效能较好。此外，在中心降液管内装有一个出液漏斗，漏斗与降液管内壁之间留有一定空隙，这样，大部分浓缩液从漏斗排出罐外，还有小部分物料从

43、空隙处流出，并与人料相混合再进行蒸发，这样物料浓度不够时，关小出液阀便可调节浓度。(2)由于采用上下两边人汽(对直径较大蒸发器有两条人汽管)，并在汽鼓内装有蒸汽挡板或布置蒸汽通道，所以加热蒸汽在汽鼓内分布均匀，不凝性气体和汽凝水排除良好。3.1.2蒸发器效数确定本次设计的处理量，蒸发量大，出料液浓度高，所以选择多效蒸发器。多效蒸发的目的是:通过蒸发过程中的二次蒸汽再利用。以节约蒸汽的消耗，从而提高了蒸发装置的经济性。随效数的增多，蒸汽节约越多，但效数的多少要受以下几方面的限制:（1）设备费用的限制:从单效改为双效节约蒸汽的幅度最高，达93%(理论量应为一倍)，但由四效改为五效仅节约蒸汽10%。

44、然而随效数的增加，其设备费用也不断增加，在设备的折旧年限内，增加一效后其节约蒸汽的费用不足以抵销其设备投资费时，则不能增加其效数。另外，在设备投资有限制时，其效数也随此限而定。（2）温度差的限制:一般工业生产中加热蒸汽的压力和蒸发室的真空度都有一定限制，因此装置的总温度差(视温度差)也一定。但由于多效蒸发时各效皆有温差损失。因此单效的有效温度差要比多效的各效有效温差之总和要大，亦就是说，由于有效温差的减少，虽然n效蒸发器的传热面积n倍于单效蒸发器的面积，但在同样条件下其生产能力却要低于单效蒸发器。在多效蒸发中为了保证传热的正常进行，根据经验，每一效的温度差不能小于5-7。为了保证各效有较大的温

45、度差，故须限制其效数。当温度高于138时，高浓度有机废水受高温作用后失水焦化造成积垢。因此，本次设计选用三效标准式蒸发器和低温真空蒸发工艺，工作蒸汽压力为0.19Mpa(绝压)。3.1.3传热系数K值的确定蒸发器的传热包括热传导、对流等两方面的传热过程，传热系数就是表示这两种传热方式的一个物理量，它是蒸发器性能的一个重要指标。对K值的影响因素很多，例如蒸发器的结构，料液的浓度、粘度、积垢性，操作的压力，进料速率，传热材质等。但在实际计算中由于沸腾料液的给热系数缺乏精确的经验公式。给计算带来因难，因而通常选用实测的K值。根据化学工程手册给予的标准式蒸发器总传热系数K为500一2500 kcal/

46、m2.h.。而雨果(法)根据糖厂的情况，对三效标准式蒸发罐的传热系数提出如下的经验数据:Kl=2000一2500kcal/m2.h.、K2=1500kcal/m2.h.、K3=615-700kcal/m2.h.。由于本次设计没有实测的K值，根据该类废水含糖量高，性质与糖液相近，所以本次设计参考了我国甘蔗糖厂的定型设计采用的蒸发器传热系数和雨果(法)提出的传热系数经验数据，提出以:Kl=2220kcal/m2.h.、K2=1500kcal/m2.h.、K3=650kcal/m2.h.作为本次设计的传热系数。3.2水解、中和工艺设计味精废液的固形物60%以上为有机物，主要含糖、粗蛋白质、胶体等成分

47、，不能直接为作物吸收，且尚有产品安全性与影响产品质量等问题，故先要使有机物腐殖化。腐殖化方法有用微生物或化学方法降解。传统农家方法均用微生物即自然沤熟办法，但工业化生产则存在耗时长和占地面积大的问题，故多采用化学方法。日本协和发酵株式会社是利用酒精废液浓缩液生产复合肥，达年产巧万吨规模的大型企业，浓缩液的腐殖化就是采用硫酸降解、缩合、脱水的作用把有机物腐殖化;印度尼西亚大型的糖蜜发酵味精企业，则用生石灰把味精废水脱水腐殖固化后才制造肥料。有机质腐殖化除有利于安全性与防潮作用外，对土壤和作物也有如下作用:(1) 增加阳离子交换量;(2) 增加磷的有效利用;(3) 腐殖酸与氮在土壤结合后，使氮素缓

48、慢地.释放、长效地为作物吸收，而提高氮的利用率;(4) 腐殖质具有缓冲效应，如遇到肥料或土壤中某些成分有害作用或过酸过碱等情况可起到缓冲自行调整作用;(5) 腐殖质可以促进土壤疏松、透气性和水土保持。从而改善使用无机肥带来土壤物理性能缺陷的作用;(6) 腐殖质可以促进土壤中微生物的活性。本次工艺设计采用硫酸水解把有机物腐殖化，硫酸投料量为料液的5%。为增加生产的复合肥含N量，同时采用浓氨水中和工艺。3.3干燥、造粒工艺设计复合肥生产的核心是造粒，一旦造粒工艺及设备确定以后，对前面的原料制备及配比，与干燥、冷却、筛分的工艺要求就随之确定。我国复合肥的生产经过10多年的不断探索，在常规生产工艺基础

49、上，根据产量、产品技术指标的特殊要求以及原材料供给情况等按造粒工艺分类主要有:团粒法、挤压法、全料浆法、粉料喷浆法四大类。其工艺特点如下:（1）团粒法:它是目前应用最广的生产方法，其造粒设备主要有圆盘成球机、转鼓造粒机。圆盘造粒的主要优点是具有良好的分级作用、生成的大颗粒较少、操作直观、操作过程可根据造粒情况及时进行调节和粒度控制范围较宽、投资较少、能耗低。其主要缺点是生产能力小、造粒粉尘大、生产高浓度复合肥难度较大。（2）挤压法:它是早期推广的工艺之一，其造粒设备主要是挤压造粒机、对辊造粒机。该工艺持点是返料量少、不烘干或少烘干，因而能适应特殊物料的需求，尤其是用碳钱生产复合肥可防止养分分解

50、。但产量小，且因原料的腐蚀性和结块等，设备清理、维修工作量大。（3）全料浆法:该工艺与常规复混肥生产工艺有很大区别，但原理相同。其工艺特点是将原料的制备或熔融料浆进行混合搅拌、喷浆造粒。其造粒设备一般是集干燥于一体的专用喷浆造粒机。该工艺设备投资大，对原料要求较高且专一，一般适用于磷按复合肥料的生产。复合肥生产在确定工艺和设备选型方面应考虑:原料来源、产品发展方向、产量及投资成本分析等因素。简言之，如果有固定的原料供给渠道，应首选适应于该原料的工艺及设备，如全料浆法、挤压法，以求降低成本。所以本次工艺设计采用内返料内分级喷浆造粒干燥工艺生产复合肥。喷浆造粒干燥技术是60年代初期由美国的CIC，

51、CRIDER公司开发成功的，并由法国的PEC首先应用于硝酸磷肥生产。该项技术与设备由于具有操作简单可靠、传热效率高和单系列生产能力大的特点，所以在法国和东欧各国已成为生产复合肥料的主要方法之一。60年代中期，原苏联化工机械研究院研制成功一种名为“内返料式”喷浆造粒干燥机。其主要持点是:在简体的尾部设置了一个截头锥体。使物料在此分级;在筒体的内壁上设置了一条逆向螺旋通道，借助于设备自身的转动，将通过分级分离出来的大部分细粒由螺旋送到机头，再由筒内设置的升举式扬料板形成料幕。料浆均匀地喷洒在料幕上完成一次造粒。而内返料内分级喷浆造粒干燥机集喷浆造粒、干燥、返料、分级和破碎5个单元操作于一体，具有结

52、构紧凑、流程简短、单位能耗低、单机产量大和粉料封闭循环等一系列优点;它是在融人法国PEC公司的喷浆造粒技术和俄罗斯化工机械研究院的内返科技术的基础上，中国独创的高效磷肥关键设备。3.4味精废水生产复合肥的工艺流程设计糖蜜味精生产产生的污染主要来源于提取工段排出的浓废液。以年产1.5万吨糖蜜味精厂为例，高浓度有机废水生产量为150m3。经对高浓废水水样进行反复研究分析，得到的主要水质如下:所以本次设计的衡算基准为一天的味精废水，每天生产时间为22.5h，设计采用连续生产工艺。生产流程如下:先打开真空系统，使第三效真空达到0.02MPa(绝压)时进料。开启蒸汽，控制压力为0.19Mpa(绝压)左右

53、，当料液浓缩到700Bx时放料。每次把10m3的浓缩料液泵人水解罐中;开启蒸汽，控制压力为0.5MPa(绝压)左右;当料液沸腾，控制罐内压力0.35MPa(绝压)，保持罐内温度、压力2小时后放料。接着把水解料液泵到中和搅拌器中，加入浓氨水调节料液的pH值为6左右。再由热风炉燃烧产生高温炉气，配人二次空气加热产生约450的热风经箱前端的孔导人造粒机筒体内，均匀分布在整个截面上;中和后的料液经泵输送经气流式喷嘴雾化。使喷洒液滴在飞散过程中获得部分干燥，一部分料液形成湿颗粒，它们彼此碰撞粘成大颗粒，另一部分料液粘结在物料颗粒上，使颗粒长大。待颗长大、干燥机筒体内有足够的填充率后，颗粒物料由滚筒尾部的

54、分级锥流出，再经筛分，2-4.5mm成品包装出厂，大于4.5mm的颗粒经内置粉碎机粉碎后和2mm细粉一起返回造粒前部再进行喷浆干燥造粒。排出的废气经旋风除尘、洗涤塔洗涤后排空。工艺流程如下：图3.1工艺流程图3.5结论1、本次设计的废水处理量大，水份蒸发量大，出料液浓度要求高。而味精废液中含有许多容易积垢、容易发泡的物质，在蒸发过程中，蒸发设备容易积垢;废液的pH值为3左右，具有较强的腐蚀性、.磨擦性;当料液温度高于138时，高浓度有机废水受高温作用后失水焦化造成积垢。所以本次设计选用三效标准式蒸发器和低温真空蒸发工艺，工作蒸汽压力为0.19Mpa(绝压)。2、有机质腐殖化可提高产品的质量，使产品具有安全性与防潮作用。故本次工艺设计利用硫酸水解把有机物腐殖化，加强工业连续性和规模化生产。为了增加复合肥含N量，同时采用浓氨水中和工艺。3、通过对不同造粒工艺比较，采用具有结构紧凑、流程简短、单位能耗低、单机产量大和粉料封闭循环等一系列优点的内返料内分级喷浆造粒干燥工艺生产复合肥，以降低生产成本和处理大量的高浓度有机废水。4、生产流程如下:先打开真空系统，使第三效真空达到0.02MPa(绝压)时进料。开启蒸汽，控制压力为0.19MPa(绝压)左右，当料液浓缩到700Bx时放料。每次把10m3”的浓缩料液泵人水解罐中;开启蒸汽，控制压力为0.5MPa(绝压)左右;当料液沸腾