蒸发、干燥、结晶与膜处理设备

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1、制药工程教研室制药设备与工程设计第七章蒸发、干燥、结晶与膜处理设备加热蒸汽(生蒸汽)二次蒸汽单效蒸发多效蒸发常压蒸发加压蒸发减压蒸发概述蒸发过程：将含有固体溶质的稀溶液加热沸腾进行浓缩，以获得固体产品或制取溶剂。蒸发过程实际上是不挥发性的溶质和挥发性的溶剂分离的过程。蒸发过程的基本概念Flash概述蒸发操作是间壁两侧分别有蒸汽冷凝和液体沸腾的传热过程，蒸发器也是一种换热器。蒸发过程的特殊性(1)溶液中含有不挥发性溶质，故溶液的蒸汽压较纯溶剂的蒸汽压为低(沸点高)，相同条件下，蒸发溶液的传热温差就比蒸发纯溶剂的传热温差小；(2)工

2、业规模的蒸发量很大，需要耗用大量的加热蒸汽，应充分利用二次蒸汽(多效蒸发)，降低过程的能量消耗；(3)溶液的特殊性决定了蒸发器的特殊结构。例如，易结垢或析出结晶的溶液，设计上应设法防止或减少垢层的生成，并应使加热面易于清洗。对热敏性，高粘度或强腐蚀性的物料，应设计或选择适宜结构的蒸发器。蒸发器的结构及特点蒸发装置循环型蒸发器循环型和单程型中央循环管式蒸发器循环型蒸发器悬筐式蒸发器循环型蒸发器外热式蒸发器循环型蒸发器列文式蒸发器循环型蒸发器强制循环蒸发器单程型蒸发器升膜式蒸发器和降膜式蒸发器单程型蒸发器升-降膜式蒸发器单程型蒸发器刮

3、板式冷凝器浸没燃烧式蒸发器除沫器、冷凝器和真空装置除沫器除沫器、冷凝器和真空装置冷凝器及真空装置除沫器、冷凝器和真空装置疏水阀防止加热蒸汽和冷凝水一起排出加热室外。(1)热动力式(2)钟形浮子式(3)脉冲式1-冷凝水入口；2-冷凝水出口；3-排出管；4-背压室；5-滤网；6-阀片单效蒸发主要计算项目：蒸发器的水分蒸发量；传热负荷与加热蒸汽的消耗量；传热温度差；传热系数；传热面积。物料衡算和热量衡算水分蒸发量F,x0,t0,h0D,T,H(F-W)x1,t1,h1D,T,hwW,T’,H’加热室蒸发室多效蒸发单效蒸发：1kg水/1k

4、g多生蒸汽二次蒸汽作为加热蒸汽的条件：该蒸发器的操作压力和溶液温度应低于前一蒸发器。抽真空可方便地降低蒸发器的操作压力和溶液温度。多效蒸发可提高生蒸汽的利用率(经济性)，即同样数量生蒸汽可蒸发比单效蒸发器更多水。效数单效双效三效四效五效W/D0.911.752.53.333.7D/W1.10.570.40.30.27多效蒸发流程并流加料蒸发流程优点：后效蒸发室压力较前效低，前效溶液可籍压差流入后效，无需用泵输送；后效溶液沸点较前效低，溶液流入后效时，由于过热而发生自蒸发(闪蒸)，可蒸发更多的溶液。缺点：后效溶液浓度较前效大，而沸点

5、又较低，故粘度相对较大，使后效的传热系数较前效为小，在后两效中尤为严重。多效蒸发流程逆流加料蒸发流程优点：随着溶液浓度的逐效提高，溶液的温度也不断提高，故各效溶液浓度比较接近，传热系数也大致相同。缺点：效间溶液需用泵输送，能量消耗较大。适用于粘度随温度和浓度变化比较大的溶液，但不适用于热敏性物料的蒸发。多效蒸发流程平流加料蒸发流程料液分别加入各效，蒸发后完成液从各效分别排出，各效溶液的流向互相平行。适用于蒸发过程中容易析出结晶的物料(如食盐水在较低浓度下即达到饱和状态而有结晶析出)，可避免在各效间输送含有大量结晶的溶液。干燥概述在

6、制药工业生产中所得到的固态产品或半成品往往含有过多的水分或有机溶剂(湿份)，要制得合格的产品需要除去固体物料中多余的湿份。例如：合成药工业中，在过饱和的有机药物溶液中重结晶；中药制药工业中，中药制剂的颗粒分装除湿方法：机械脱水(沉降或过滤)；干燥(加热使湿份汽化)惯用做法：先采用机械方法把固体所含的绝大部分湿份除去，然后再通过加热把机械方法无法脱除的湿份干燥掉，以降低除湿的成本。干燥方法的分类：根据加热方法可分为传导干燥、对流干燥和辐射干燥。对流干燥过程举例对流干燥器：空气通过送风机吹入空气预热器，预热后的热空气送入气流干燥管，湿

7、料由螺旋加料器推入干燥器并分散于热气流中，受气流的输送并进行干燥，干燥产品通过旋风分离器从气流中分离出来，湿废气体由引风机抽出排空。1-鼓风机；2-预热器；3-气流干燥管；4-加料斗；5-螺旋加料器；6-旋风分离器；7-卸料阀；8-引风机。生产中最常用的是对流干燥。干燥介质：用来传递热量（载热体）和湿份（载湿体）的介质。由于温差的存在，气体以对流方式向固体物料传热，使湿份汽化；在分压差的作用下，湿份由物料表面向气流主体扩散，并被气流带走。对流干燥过程原理温度为t、湿份分压为p的湿热气体流过湿物料的表面，物料表面温度ti低于气体温度

8、t。注意：只要物料表面的湿份分压高于气体中湿份分压，干燥即可进行，与气体的温度无关。气体预热并不是干燥的充要条件，其目的在于加快湿份汽化和物料干燥的速度，达到一定的生产能力。HtqWtippiM干燥是热、质同时传递的过程干燥过程的基本问题(1)