中国药科大学高等制药分离工程5蒸发.ppt

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1、高等制药分离工程——蒸发主讲人：王志祥蒸发讲授人:王志祥教授中国药科大学蒸发是指采用加热方法，使含有不挥发性溶质的溶液沸腾，以气化并移除部分溶剂，从而提高溶液浓度的过程。简单地说蒸发是一种浓缩溶液的单元操作，它在药品生产中有着广泛的应用，如在制剂与中草药的提纯生产中，蒸发通常是一道重要的操作工序。第一节概述高等制药分离工程——蒸发主讲人：王志祥第一节概述蒸发室（分离室）加热室加热蒸汽二次蒸汽高等制药分离工程——蒸发主讲人：王志祥第一节概述一、蒸发过程的特点蒸发操作的目的是将溶剂与溶质分离开来，但其过程的实质是热量传递而非物质传递。溶剂的气化量

2、和气化速率均受传热速率和传热量的控制，因此蒸发应属于传热操作的范畴。但因传热对象的特殊性，蒸发传热过程又不同于一般的传热过程。高等制药分离工程——蒸发主讲人：王志祥第一节概述（1）对于含有不挥发性溶质的溶液，溶液的蒸气压要低于同温度下纯溶剂的蒸气压，故在相同的压强下，溶液的沸点要高于纯溶剂的沸点。因此，当加热蒸气的温度一定时，蒸发操作的传热温度差要小于加热纯溶剂时的温度差，且溶液的浓度越大，这种现象就越明显。高等制药分离工程——蒸发主讲人：王志祥第一节概述（2）溶液在蒸发沸腾的过程中，可能会在加热表面上析出溶质而结垢，从而使传热系数减小，传热

3、速率下降。为此，在进行蒸发器的结构设计时，应确保加热表面易于清洗。高等制药分离工程——蒸发主讲人：王志祥第一节概述（3）许多药品具有热敏性，不宜在高温下过久停留，因此应设法减少溶液在蒸发器中的停留时间。此外，在蒸发操作中，还应考虑某些溶液可能因浓缩而出现粘度和腐蚀性增大的现象，故蒸发器的结构还应具有良好的适应性。高等制药分离工程——蒸发主讲人：王志祥第一节概述（4）通常蒸发时溶剂的气化量较大，能耗较高。因此，如何充分利用加热蒸气带入的热量，将对蒸发操作费用产生很大的影响。（5）蒸发过程中，传热壁面两侧的流体均有相变化，即加热侧的蒸气冷凝和受热

4、侧的溶剂气化。高等制药分离工程——蒸发主讲人：王志祥第一节概述二、蒸发的分类蒸发操作中，用于加热的热源多为饱和或过热的水蒸气，而被蒸发的物料也多为水溶液，气化后的溶剂亦形成水蒸气。习惯上将用于加热的水蒸气称为加热蒸气或生蒸气，而将溶剂气化产生的水蒸气称为二次蒸气。高等制药分离工程——蒸发主讲人：王志祥第一节概述加热蒸气与二次蒸气的区别在于两者的温度不同，即加热蒸气的温度相对较高，二次蒸气的温度相对较低，故蒸发操作是一个由高温蒸气向低温蒸气转化的过程。因此，温度较低的二次蒸气的再利用率必将对整个蒸发操作的能耗产生重要的影响。高等制药分离工程——

5、蒸发主讲人：王志祥第一节概述根据二次蒸气是否被重新用作另一蒸发器的加热蒸气，蒸发操作可分为单效蒸发和多效蒸发。在单效蒸发中，蒸发产生的二次蒸气将不再被蒸发系统重新利用，通常二次蒸气经冷凝后直接排出，所含热能未予回收。而在多效蒸发中，二次蒸气将被继续引入另一压强较低的蒸发器中用作加热蒸气，以提高热能的利用率。一般情况下，当生产规模不大时，宜采用单效蒸发；而当生产规模较大时，则宜采用多效蒸发。高等制药分离工程——蒸发主讲人：王志祥第一节概述按操作方式的不同，蒸发可分为间歇蒸发和连续蒸发两大类。而按操作压强的高低，蒸发又可分为加压、常压和减压蒸发三

6、种。其中减压蒸发又称为真空蒸发，它是根据溶液沸点随操作压强的减小而下降的特性，来降低蒸发操作的温度，从而在加热蒸气一定的条件下，增大管壁两侧的传热温度差，并减少系统的热损失。由于减压蒸发的温度较低，故对热敏性物系尤为适宜。高等制药分离工程——蒸发主讲人：王志祥第二节单效蒸发1-加热室；2-蒸发室；3-直接混合冷凝器；4-贮罐;5-水槽一、单效蒸发流程高等制药分离工程——蒸发主讲人：王志祥第二节单效蒸发二、计算1.溶剂蒸发量2.加热蒸气消耗量经验：每蒸发1kg水分，约需1kg的加热蒸气。高等制药分离工程——蒸发主讲人：王志祥第二节单效蒸发3.传

7、热面积的近似计算蒸发器的型式标准式(自然循环)0.6~3.0标准式(强制循环)1.2~6.0悬筐式0.6~3.0外热式(自然循环)1.2~6.0外热式(强制循环)1.2~7.0升膜式1.2~6.0降膜式1.2~3.5高等制药分离工程——蒸发主讲人：王志祥第二节单效蒸发例：单效蒸发器，每小时将5000kg、40%(质量分率)的某种水溶液浓缩至65%。已知加热蒸气为饱和水蒸气，绝对压强为700kPa；蒸发器中的平均绝对压强为40kPa，溶液沸点可取80℃；原料液的温度为40℃，定压比热为3.8，溶液的浓缩热可忽略；蒸发器的热损失为10kW，总传热

8、系数为1.43。试计算水分蒸发量、加热蒸气消耗量以及蒸发器的传热面积。高等制药分离工程——蒸发主讲人：王志祥第二节单效蒸发解：水分蒸发量为kgh-1查附录8：P=