多效连续脱氨蒸发系统及利用其进行缬氨酸脱氨的方法
阅读说明：本技术 多效连续脱氨蒸发系统及利用其进行缬氨酸脱氨的方法 (Multi-effect continuous deamination evaporation system and method for deaminating valine by using same ) 是由 杭新健 周旭波 张雪阳 于 2020-12-22 设计创作，主要内容包括：本发明属于氨基酸生物制造技术领域,具体涉及一种多效连续脱氨蒸发系统及利用其进行缬氨酸脱氨的方法。本发明通过对缬氨酸醪液的特性进行研究,设计和开发出一套多效连续脱氨蒸发系统及利用该系统进行缬氨酸脱氨的方法,该发明通过将多效蒸发技术、连续脱氨技术巧妙地有效结合,用最节能的方法进行多效蒸发脱氨。利用该系统进行缬氨酸醪液的连续脱氨,不仅可以大大降低缬氨酸醪液中氨的含量,而且将蒸汽冷凝水、稀氨水、浓氨水都进行分类回收利用,不仅节能环保,而且提高了氨水的综合利用价值,同时使缬氨酸醪液的提取纯化工艺更易于实施,产品收率高、质量好,生产成本低,具有无可比拟的优势。(The invention belongs to the technical field of amino acid biological manufacturing, and particularly relates to a multi-effect continuous deamination evaporation system and a method for carrying out valine deamination by using the same. The invention designs and develops a set of multi-effect continuous deamination evaporation system and a method for carrying out valine deamination by using the same by researching the characteristics of valine mash. The system is used for continuously deaminating the valine mash, so that the ammonia content of the valine mash can be greatly reduced, and the steam condensate, the dilute ammonia water and the concentrated ammonia water are classified and recycled, so that the system is energy-saving and environment-friendly, improves the comprehensive utilization value of the ammonia water, and simultaneously makes the extraction and purification process of the valine mash easier to implement, and has the advantages of high product yield, good quality, low production cost and incomparable superiority.)
技术领域
本发明属于氨基酸生物制造技术领域，具体涉及一种多效连续脱氨蒸发系统及利用其进行缬氨酸脱氨的方法。
背景技术
L-缬氨酸(L-valine)的化学名称为L-α-氨基异戊酸，缬氨酸是生命有机体的重要组成部分，在生命体内物质代谢调控和信息传递等许多方面扮演着重要角色。缬氨酸属于人体八种必需氨基酸（赖氨酸、苏氨酸、色氨酸、精氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸和缬氨酸）之一，也是三种支链氨基酸（亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸）之一，其应用范围非常广阔，在人体营养添加剂、饲料添加剂、调味品、医药、农药和保健品等方面都有着广泛的应用。
目前缬氨酸的生产主要是微生物发酵法生产，在发酵过程中需要通入液氨进行pH调节以及供给氮源，其中以调节pH为主，因此在发酵培养结束时发酵液中仍会残留大量的氨，影响后续提取纯化工序的正常运行，以致于影响产品质量和纯度。
现有的技术只是在缬氨酸浓缩的过程中蒸发掉一些氨，产品中残留较多，要靠后续结晶工序逐步减少，影响整个提取工序和产品质量；而且蒸发冷凝水中全是氨，水量较大，处理难度也很大，给环保增加很大压力。如何有效去除缬氨酸醪液中的氨一直是缬氨酸提取纯化工艺中亟待解决的关键技术难题。
发明内容
本发明的目的在于针对缬氨酸醪液中残留的大量氨，提供一种多效连续脱氨蒸发系统及利用其进行缬氨酸脱氨的方法。本发明的多效连续脱氨蒸发系统可以应用于缬氨酸提取纯化的生产工艺中，实现缬氨酸醪液连续脱氨，解决缬氨酸醪液中氨含量较高的问题，大大提高了缬氨酸的提取收率和产品质量。
针对现有技术的不足，本发明采用以下技术方案：一种多效连续脱氨蒸发系统，包括一效蒸发器、一效脱氨塔、二效蒸发器、二效脱氨塔、吸收塔、预热器、一效尾冷器、二效冷凝器、二效尾冷器、吸收液冷却器、一次冷凝水储罐、第一氨水储罐、第二氨水储罐、第三氨水储罐、一次冷凝水泵、一效循环泵、一效塔底泵、进料泵、氨水泵、二效循环泵、二效塔底泵、稀氨水泵、浓氨水泵、吸收塔底泵和真空泵；
所述一效蒸发器通过管道与一效脱氨塔连接，所述一效蒸发器进汽口与蒸汽管道相连接，出汽口通过管道与二效冷凝器进汽口相连接，二效冷凝器通过管道与二效尾冷器相连接；
所述一效脱氨塔上部出汽口通过管道与二效蒸发器进汽口相连接，二效蒸发器通过管道与二效脱氨塔相连接，二效蒸发器出汽口通过管道与一效尾冷器进汽口相连接，二效脱氨塔出汽口通过管道与二效冷凝器进汽口相连接；
所述一效尾冷器出汽口和第三氨水储罐上部出汽口通过管道分别与吸收塔进汽口相连接，二效尾冷器出汽口和吸收塔上部出汽口通过管道与真空泵进口相连接，真空泵出口与排空管道相连接；
所述一效脱氨塔上部进口与预热器冷料侧出口通过管道相连接，所述预热器冷料侧进口通过管道与进料泵出口相连接，所述进料泵进口与进料管道相连接；
所述一效脱氨塔下部出口通过管道与一效循环泵进口相连接，一效循环泵出口通过管道与一效蒸发器上部进口相连接，一效蒸发器下部出口通过管道与一效循环泵进口相连接；
所述一效蒸发器和一效脱氨塔的下部出口通过管道分别与一效塔底泵进口相连接，一效塔底泵出口通过管道与预热器热料侧进口相连接，预热器热料侧出口通过管道与二效脱氨塔上部进口相连接，二效脱氨塔下部出口通过管道与二效循环泵进口相连接，二效循环泵出口通过管道与二效蒸发器上部进口相连接，二效蒸发器下部出口通过管道与二效循环泵进口相连接，二效蒸发器下部出口、二效脱氨塔下部出口通过管道还与二效塔底泵进口相连接，二效塔底泵出口通过管道与出料管道相连接；
所述二效尾冷器冷凝水出口通过管道与第二氨水储罐进口相连接，第二氨水储罐出口通过管道与稀氨水泵进口相连接，稀氨水泵出口通过管道分别与吸收塔下方进口和浓氨水管道相连接，所述吸收塔下方出口通过管道分别与浓氨水泵和吸收塔底泵的进口相连接，吸收塔底泵出口通过管道与吸收液冷却器进口相连接，吸收液冷却器出口通过管道分别与吸收塔上方进口和第三氨水储罐进口相连接，第三氨水储罐出口通过管道分别与浓氨水泵进口和吸收塔底泵进口相连接，浓氨水泵出口与浓氨水管道相连接。
进一步地，所述吸收塔、一效尾冷器、二效尾冷器及第二氨水储罐上方均设置有补水接口，与补水管道相连接。
进一步地，所述一效蒸发器冷凝水出口通过管道与一次冷凝水储罐进口相连接，一次冷凝水储罐出口通过管道与一次冷凝水泵进口相连接，一次冷凝水泵出口与一次冷凝水管道相连接。
进一步地，所述二效蒸发器和一效尾冷器的冷凝水出口通过管道分别与第一氨水储罐进口相连接，第一氨水储罐出口通过管道与氨水泵进口相连接，氨水泵出口与氨水管道相连接。
进一步地，所述一效尾冷器的循环水进口与循环水进管道相连接，一效尾冷器循环水出口与循环水回管道相连接。
进一步地，所述二效冷凝器循环水进口与循环水进管道相连接，二效冷凝器循环水出口与循环水回管道相连接。
进一步地，所述二效尾冷器冷水进口与冷水进管道相连接，二效尾冷器冷水出口通过管道与吸收液冷却器冷水进口相连接，吸收液冷却器冷水出口与冷水回管道相连接。
所述多效连续脱氨蒸发系统进行缬氨酸脱氨的方法，包括如下步骤：
S1、抽真空：打开真空泵进行抽真空，打开系统各处管道上的真空阀，使系统各处压力均达到目标值；
S2、开冷却水：打开一效尾冷器、二效冷凝器循环水进水和回水管道上阀门，使循环水冷却一效尾冷器和二效冷凝器；打开二效尾冷器冷水进水管道上阀门和吸收液冷却器冷水回水管道上的阀门，使冷水冷却二效尾冷器和吸收液冷却器；
S3、进料：打开进料泵使物料通过进料管道经过预热器预热后向一效脱氨塔内进料，并从一效脱氨塔下部出口经过一效循环泵后进入一效蒸发器上部进口，并从一效蒸发器下部出口回到一效循环泵进口进行循环；启动一效塔底泵将一效蒸发器和一效脱氨塔内料液输送至预热器换热后进入二效脱氨塔，料液从二效脱氨塔下部出口经二效循环泵输送至二效蒸发器上部进口，并从二效蒸发器下部出口回至二效循环泵进口进行循环；
S4、通蒸汽：从蒸汽管道向一效蒸发器内通入生蒸汽，一效蒸发器内料液温度开始上升，达到一定温度时料液开始蒸发，控制一效蒸发器的温度和真空压力在目标值，蒸汽经过一效蒸发器从出汽口经管道进入二效冷凝器；一效脱氨塔内的二次蒸汽从上部出口经管道进入二效蒸发器加热料液，控制二效蒸发器的温度和真空压力在目标值，蒸汽经过二效蒸发器从出汽口经管道进入一效尾冷器，从一效尾冷器出汽口经管道输送至吸收塔；二效脱氨塔内的二次蒸汽从上部出口经管道进入二效冷凝器，并经管道进入二效尾冷器；
S5、补水：打开吸收塔、一效尾冷器、二效尾冷器补水管道上的阀门进行补水溶解挥发的氨气；
S6、排冷凝水及氨水：一效蒸发器内的冷凝水排至一次冷凝水储罐，并经一次冷凝水泵输送至一次冷凝水管道回用；二效蒸发器、一效尾冷器中冷凝的氨水排至第一氨水储罐，然后经氨水泵输送至氨水管道回用；二效尾冷器中冷凝的氨水排至第二氨水储罐，然后经稀氨水泵输送至吸收塔；吸收塔内的氨水从下部出口经吸收塔底泵输送至吸收液冷却器下部进口，然后从吸收液冷却器上部出口输送至吸收塔上部进口形成循环，当吸收塔内氨水达到一定浓度后，吸收液冷却器上部出口经管道输送至第三氨水储罐，第三氨水储罐内蒸发的尾气通过上部出汽口连接的管道进入吸收塔内，第三氨水储罐内氨水通过管道经吸收塔底泵进入循环，当达到一定浓度后，经浓氨水泵输送至浓氨水管道进行回用；
S7、出料：当二效脱氨塔内缬氨酸醪液中氨浓度达到要求后，启动二效塔底泵将缬氨酸醪液通过出料管道输送至下一工序。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明通过对缬氨酸醪液的特性进行设计和研发，开发出一套多效连续脱氨蒸发系统及利用该系统进行缬氨酸脱氨的方法，该发明通过将多效蒸发技术、连续脱氨技术巧妙地有效结合，不仅节能环保，利用该系统进行缬氨酸醪液的连续脱氨，还可以大大降低缬氨酸醪液中氨的含量，脱氨效果好，而且将蒸汽冷凝水、稀氨水、浓氨水都进行分类回收利用，能够提高氨水的综合利用价值，同时使缬氨酸醪液的提取纯化工艺更易于实施，产品收率高、质量好，生产成本低，具有无可比拟的优势。
附图说明
图1是本发明多效连续脱氨蒸发系统的结构示意图。
附图标记说明：1、一效蒸发器；2、一效脱氨塔；3、二效蒸发器；4、二效脱氨塔；5、吸收塔；6、预热器；7、一效尾冷器；8、二效冷凝器；9、二效尾冷器；10、吸收液冷却器；11、一次冷凝水储罐；12、第一氨水储罐；13、第二氨水储罐；14、第三氨水储罐；15、一次冷凝水泵；16、一效循环泵；17、一效塔底泵；18、进料泵；19、氨水泵；20、二效循环泵；21、二效塔底泵；22、稀氨水泵；23、浓氨水泵；24、吸收塔底泵；25、真空泵。
具体实施方式
下面结合具体实施例及附图对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
如图1所示，一种多效连续脱氨蒸发系统，包括一效蒸发器1、一效脱氨塔2、二效蒸发器3、二效脱氨塔4、吸收塔5、预热器6、一效尾冷器7、二效冷凝器8、二效尾冷器9、吸收液冷却器10、一次冷凝水储罐11、第一氨水储罐12、第二氨水储罐13、第三氨水储罐14、一次冷凝水泵15、一效循环泵16、一效塔底泵17、进料泵18、氨水泵19、二效循环泵20、二效塔底泵21、稀氨水泵22、浓氨水泵23、吸收塔底泵24和真空泵25；
所述一效蒸发器1通过管道与一效脱氨塔2连接，所述一效蒸发器1进汽口与蒸汽管道相连接，出汽口通过管道与二效冷凝器8进汽口相连接，二效冷凝器8通过管道与二效尾冷器9相连接；
所述一效脱氨塔2上部出汽口通过管道与二效蒸发器3进汽口相连接，二效蒸发器3通过管道与二效脱氨塔4相连接，二效蒸发器3出汽口通过管道与一效尾冷器7进汽口相连接，二效脱氨塔4出汽口通过管道与二效冷凝器8进汽口相连接；
所述一效尾冷器7出汽口和第三氨水储罐14上部出汽口通过管道分别与吸收塔5进汽口相连接，二效尾冷器9出汽口和吸收塔5上部出汽口通过管道与真空泵25进口相连接，真空泵25出口与排空管道相连接；
所述一效脱氨塔2上部进口与预热器6冷料侧出口通过管道相连接，所述预热器6冷料侧进口通过管道与进料泵18出口相连接，所述进料泵18进口与进料管道相连接；
所述一效脱氨塔2下部出口通过管道与一效循环泵16进口相连接，一效循环泵16出口通过管道与一效蒸发器1上部进口相连接，一效蒸发器1下部出口通过管道与一效循环泵16进口相连接；
所述一效蒸发器1和一效脱氨塔2的下部出口通过管道分别与一效塔底泵17进口相连接，一效塔底泵17出口通过管道与预热器6热料侧进口相连接，预热器6热料侧出口通过管道与二效脱氨塔4上部进口相连接，二效脱氨塔4下部出口通过管道与二效循环泵20进口相连接，二效循环泵20出口通过管道与二效蒸发器3上部进口相连接，二效蒸发器3下部出口通过管道与二效循环泵20进口相连接，二效蒸发器3下部出口、二效脱氨塔4下部出口通过管道还与二效塔底泵21进口相连接，二效塔底泵21出口通过管道与出料管道相连接；
所述二效尾冷器9冷凝水出口通过管道与第二氨水储罐13进口相连接，第二氨水储罐13出口通过管道与稀氨水泵22进口相连接，稀氨水泵22出口通过管道分别与吸收塔5下方进口和浓氨水管道相连接，所述吸收塔5下方出口通过管道分别与浓氨水泵23和吸收塔底泵24的进口相连接，吸收塔底泵24出口通过管道与吸收液冷却器10进口相连接，吸收液冷却器10出口通过管道分别与吸收塔5上方进口和第三氨水储罐14进口相连接，第三氨水储罐14出口通过管道分别与浓氨水泵23进口和吸收塔底泵24进口相连接，浓氨水泵23出口与浓氨水管道相连接。
所述吸收塔5、一效尾冷器7、二效尾冷器9及第二氨水储罐13上方均设置有补水接口，与补水管道相连接。
所述一效蒸发器1冷凝水出口通过管道与一次冷凝水储罐11进口相连接，一次冷凝水储罐11出口通过管道与一次冷凝水泵15进口相连接，一次冷凝水泵15出口与一次冷凝水管道相连接。
所述二效蒸发器3和一效尾冷器7的冷凝水出口通过管道分别与第一氨水储罐12进口相连接，第一氨水储罐12出口通过管道与氨水泵19进口相连接，氨水泵19出口与氨水管道相连接。
所述一效尾冷器7循环水进口与循环水进管道相连接，一效尾冷器7循环水出口与循环水回管道相连接。
所述二效冷凝器8循环水进口与循环水进管道相连接，二效冷凝器8循环水出口与循环水回管道相连接。
所述二效尾冷器9冷水进口与冷水进管道相连接，二效尾冷器9冷水出口通过管道与吸收液冷却器10冷水进口相连接，吸收液冷却器10冷水出口与冷水回管道相连接。
所述多效连续脱氨蒸发系统进行缬氨酸脱氨的方法，包括如下步骤：
S1、抽真空：打开真空泵25进行抽真空，打开系统各处管道上的真空阀，使系统各处压力均达到目标值；
S2、开冷却水：打开一效尾冷器7、二效冷凝器8循环水进水和回水管道上阀门，使循环水冷却一效尾冷器7和二效冷凝器8；打开二效尾冷器9冷水进水管道上阀门和吸收液冷却器10冷水回水管道上的阀门，使冷水冷却二效尾冷器9和吸收液冷却器10；
S3、进料：打开进料泵18使物料通过进料管道经过预热器6预热后向一效脱氨塔2内进料，并从一效脱氨塔2下部出口经过一效循环泵16后进入一效蒸发器1上部进口，并从一效蒸发器1下部出口回到一效循环泵16进口进行循环；启动一效塔底泵17将一效蒸发器1和一效脱氨塔2内料液输送至预热器6换热后进入二效脱氨塔4，料液从二效脱氨塔4下部出口经二效循环泵20输送至二效蒸发器3上部进口，并从二效蒸发器3下部出口回至二效循环泵20进口进行循环；
S4、通蒸汽：从蒸汽管道向一效蒸发器1内通入生蒸汽，一效蒸发器1内料液温度开始上升，达到一定温度时料液开始蒸发，控制一效蒸发器1的温度和真空压力在目标值，蒸汽经过一效蒸发器1从出汽口经管道进入二效冷凝器8；一效脱氨塔2内的二次蒸汽从上部出口经管道进入二效蒸发器3加热料液，控制二效蒸发器3的温度和真空压力在目标值，蒸汽经过二效蒸发器3从出汽口经管道进入一效尾冷器7，从一效尾冷器7出汽口经管道输送至吸收塔5；二效脱氨塔4内的二次蒸汽从上部出口经管道进入二效冷凝器8，并经管道进入二效尾冷器9。
S5、补水：打开吸收塔5、一效尾冷器7、二效尾冷器9补水管道上的阀门进行补水溶解挥发的氨气。
S6、排冷凝水及氨水：一效蒸发器61内的冷凝水排至一次冷凝水储罐11，并经一次冷凝水泵15输送至一次冷凝水管道回用；二效蒸发器3、一效尾冷器7中冷凝的氨水排至第一氨水储罐12，然后经氨水泵19输送至氨水管道回用；二效尾冷器9中冷凝的氨水排至第二氨水储罐13，然后经稀氨水泵22输送至吸收塔5；吸收塔5内的氨水从下部出口经吸收塔底泵24输送至吸收液冷却器10下部进口，然后从吸收液冷却器10上部出口输送至吸收塔5上部进口形成循环，当吸收塔5内氨水达到一定浓度后，吸收液冷却器10上部出口经管道输送至第三氨水储罐14，第三氨水储罐14内蒸发的尾气通过上部出汽口连接的管道进入吸收塔5内，第三氨水储罐14内氨水通过管道经吸收塔底泵24进入循环，当达到一定浓度后，经浓氨水泵23输送至浓氨水管道进行回用；
S7、出料：当二效脱氨塔4内缬氨酸醪液中氨浓度达到要求后，启动二效塔底泵21将缬氨酸醪液通过出料管道输送至下一工序。
本发明通过针对缬氨酸醪液的特性进行研究，设计和开发出一套缬氨酸多效连续脱氨蒸发系统及利用该系统进行脱氨的方法，通过将多效蒸发技术、连续脱氨技术巧妙地有效结合，用最节能的方法进行多效蒸发脱氨。利用该系统进行缬氨酸醪液的连续脱氨，不仅可以大大降低缬氨酸醪液中氨的含量，而且将蒸汽冷凝水、稀氨水、浓氨水都进行分类回收利用，不仅节能环保，而且提高了氨水的综合利用价值，同时使缬氨酸醪液的提取纯化工艺更易于实施，产品收率高、质量好，生产成本低，具有无可比拟的优势。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据本发明实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
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