第7章 蒸发蒸馏结晶设备

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第七章--蒸发与结晶

第七章--蒸发与结晶

一、结晶设备的结构及特点
➢ 按照生产作业方式,结晶器分成间歇和连续两大类; ➢ 按照形成过饱和溶液途径的不同,可将结晶设备分
为冷却结晶器、蒸发结晶器、真空结晶器、盐析结 晶器和其他结晶器五大类,其中前三类使用较广。 (一)冷却结晶器 冷却结晶设备是采用降温来使溶液进入过饱和(自 然起晶或晶种起晶),并不断降温,以维持溶液一 定的过饱和浓度进行育晶,常用于温度对溶解度影 响比较大的物质结晶。结晶前先将溶液升温浓缩。
2.结晶罐
这是一类立式带有搅拌器的罐式结晶器,冷却采用夹 层,也可用装于罐内的鼠笼冷却管。在结晶罐中冷 却速度可以控制的比较缓慢。因为是间歇操作,结 晶时间可以任意调节,因此可得到较大的结晶颗粒, 特别适合于有结晶水的物料的晶析过程。
AC
A
A
D
4
D
5
D
3
2
1
1
C
B
B
CB
图11-24 结晶罐 浆式搅拌器 2-夹套 3-刮垢器 4-鼠笼冷却管 5-导液管 6-尖底搅拌耙
3.外加热式
二次蒸汽
蒸发器 5
2
加热蒸汽
1
完成液
3
料液
冷凝水
4 4.列文式蒸发器 这种蒸发器的结 构特点是在加热 室之上增设沸腾 6 室。
7
1 2
图11-4 外热式蒸发器
图11-5 列文式蒸发器
1-加热室 2-蒸发室 3-循环管 1-加热室 2-加热管 3-循环管 4-蒸发室
5-除沫器 6-挡板 7-沸腾室
一、蒸发的分类
➢ 按操作空间的压力可分为常压、加压或减压蒸发。 ➢ 按蒸汽利用情况可分为单效蒸发、二效蒸发和多效
蒸发 ➢ 按操作流程可分为间歇式、连续式。 ➢ 按加热部分的结构可分为膜式和非膜式。

《制药化工过程与设备》蒸发与结晶设备

《制药化工过程与设备》蒸发与结晶设备

《制药化工过程与设备》蒸发与结晶设备xx年xx月xx日contents •蒸发设备•结晶设备•制药化工过程中的蒸发与结晶•新型蒸发与结晶设备的介绍•蒸发与结晶设备的维护与保养目录01蒸发设备自然循环蒸发器这种蒸发器依靠液体的自然循环来加热和分离溶液。

其特点是结构简单,操作方便,但加热速度较慢,适用于低浓度、低粘度的溶液。

薄膜蒸发器这种蒸发器使液体在加热面上形成一层薄膜,以提高传热效率和蒸发速度。

薄膜蒸发器适用于处理粘度较大、易结垢的溶液。

降膜蒸发器这种蒸发器使液体从加热面成膜状流下,以增大液膜的厚度和减小传热阻力,提高传热效率。

降膜蒸发器适用于处理粘度较大、易结垢的溶液。

强制循环蒸发器这种蒸发器通过外加动力来提高液体的循环速度,从而加快加热和分离速度。

其优点是加热速度快,但设备投资较大,适用于高粘度、高浓度的溶液。

蒸发器的分类及特点蒸发设备的主要结构加热器加热器是蒸发器的核心部件,其作用是将溶液加热到沸腾状态。

根据不同的蒸发器类型,加热器可以采用不同的结构形式,如直管式、盘管式、板式等。

分离室分离室的作用是将蒸发出来的蒸汽与未蒸发的液体进行分离。

根据不同的蒸发器类型,分离室可以采用不同的结构形式,如自然循环蒸发器的分离室一般为锥形或球形,强制循环蒸发器的分离室一般为圆柱形。

循环泵循环泵的作用是使液体在蒸发器内不断循环,以提高传热效果。

根据不同的蒸发器类型,循环泵可以采用不同的结构形式,如离心泵、螺杆泵等。

应根据具体工艺条件选择不同类型的蒸发器,以满足生产要求。

应考虑设备的投资成本、运行维护费用以及操作方便性等因素。

应考虑设备的适用范围和使用寿命,以及易于维修和更换的特点。

蒸发设备的选用原则02结晶设备冷却结晶器通过降低温度使溶液达到饱和状态而析出晶体,适用于杂质含量少、工艺流程短、易于分离的产品的结晶。

通过加热溶液使溶剂蒸发,提高溶液的浓度达到饱和状态而析出晶体,适用于杂质含量高、工艺流程长、难以分离的产品的结晶。

《蒸发与结晶设备》课件模板

《蒸发与结晶设备》课件模板
1 8
3
图 11-15 高 位 逆 流 混 合 式 冷 凝 器 1-外 壳 2-进 水 口 3、 8-气 压 管 4-蒸 气 进 口
5-淋 水 板 6-不 凝 性 气 体 引 出 管 7-分 离 器
二、结晶设备的结构及特点
按照生产作业方式,结晶器分成间歇和连续两大类; 按照形成过饱和溶液途径的不同,可将结晶设备分为冷 却结晶器、蒸发结晶器、真空结晶器、盐析结晶器和其他 结晶器五大类,其中前三类使用较广。 (一)冷却结晶器 冷却结晶设备是采用降温来使溶液进入过饱和,并不断 降温,以维持溶液一定的过饱和浓度进行育晶,常用于温 度对溶解度影响比较大的物质结晶。 1、槽式结晶器 2、结晶罐
二次蒸汽
4
料液
1
2
冷凝水
3
液体的循 环
加热蒸汽
2
完成液
图 11-2 中 央 循 环 管 式 蒸 发 器 1-外 壳 2-加 热 室 3-中 央 循 环 管 4-蒸 发 室
(2)悬筐式蒸发器
加热蒸汽


3


洗涤水
1
5
2
4
料液
冷凝水
完成液 图 11-3 悬 筐 式 蒸 发 器 1-外 壳 2-加 热 蒸 汽 管 3-除 沫 器 4-加 热 室 5-液 沫 回 流 管
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蒸发设备和结晶设备综述

蒸发设备和结晶设备综述

蒸发设备和结晶设备综述一、引言蒸发设备和结晶设备是化工生产中常见的分离技术设备,它们在物料浓缩、纯化等方面发挥着重要作用。

本文将对蒸发设备和结晶设备的工作原理、应用领域、优缺点以及发展趋势进行综述。

二、蒸发设备1. 工作原理蒸发设备是利用热量将液体中的溶质蒸发成蒸气,从而实现物料浓缩或分离的设备。

主要包括单效蒸发器、多效蒸发器、蒸发冷凝器等类型。

2. 应用领域蒸发设备广泛应用于食品加工、化工、制药等领域,用于浓缩果汁、乳制品、废水处理等工艺。

3. 优缺点优点:能够有效地浓缩液体物料;操作简单易控制。

缺点:能耗较高;易结垢、清洗困难。

4. 发展趋势未来蒸发设备将追求节能、高效、智能化的发展方向,结合新材料和新工艺进行技术创新。

三、结晶设备1. 工作原理结晶设备是通过控制溶液中溶质的过饱和度,使其结晶析出,从而获得晶体产品的设备。

常见的结晶设备有晶种槽、结晶罐等。

2. 应用领域结晶设备广泛应用于化工、制药、冶金等领域,用于制备颗粒状产品或纯化晶体原料。

3. 优缺点优点:可获得高纯度结晶产品;适用于溶液中溶质浓度较高的场景。

缺点:生产周期长;设备投资和运维成本较高。

4. 发展趋势未来结晶设备发展方向将更注重高效、精准控制和自动化,借助智能技术实现晶体生长过程的优化。

四、结论蒸发设备和结晶设备作为化工生产中常用的分离技术设备,各有优劣,但在不同应用场景下均具有重要作用。

未来随着科技的不断进步和工艺技术的不断创新,蒸发设备和结晶设备将会迎来更加广阔的发展前景。

以上是关于蒸发设备和结晶设备的综述,希望能为读者提供一些参考和启发。

蒸发与结晶设备

蒸发与结晶设备

利用物料自身循环流动, 适用于处理不易结垢的
物料。
使物料在蒸发器内形成 薄膜,适用于处理热敏
性物料。
蒸发原理
01
02
03
相变过程
通过加热使水由液态变为 气态,同时去除盐分等杂 质。
热能利用
利用热能将水蒸发,实现 水与盐等杂质的分离。
浓度差
通过加热使水蒸发,形成 浓度差,使杂质从水中分 离出来。
蒸发设备的操作流程
蒸发与结晶设备的应用前景
化工行业
制药行业
用于生产高纯度化学品、染料、颜料等。
用于制备高纯度药物、中间体等。
食品行业
其他领域
用于生产高纯度食品添加剂、调味品等。
在环保、能源、冶金等领域也有广泛应用 。
蒸发与结晶设备的发展趋势
节能减排
研发高效节能的蒸发与结晶设备,降低能耗 和减少环境污染。
智能化发展
晶体生长
在结晶器内形成结晶中心,并让晶体逐渐生 长。
加热与蒸发
对溶液进行加热,使其中的水分蒸发,达到 饱和状态。
晶体分离
将晶体从溶液中分离出来,进行洗涤、干燥 等后续处理。
04
蒸发与结晶设备的维护与保养
蒸发与结晶设备的日常维护
01
02
03
04
每日检查设备运行情况, 确保设备正常运转。
定期清理设备内部,保 持设备清洁,防止杂物 和污垢的积累。
结晶设备是一种通过控制温度、 压力、浓度等条件,使溶液中的 溶质结晶析出的设备。
蒸发与结晶设备的应用领域
化工行业
蒸发与结晶设备广泛应用于化工 行业的分离和提纯过程中,如海 水淡化、废水处理、盐的生产等。
食品行业
蒸发与结晶设备在食品行业中用于 生产浓缩果汁、糖浆、盐等食品添 加剂,以及食品加工过程中的分离 和提纯。

新版第七章蒸发与结晶设备ppt课件

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❖ 其缺点是结构复杂,动力消耗大,每平方米传热 面约需1.5~3kw。此外,受夹套传热面的限制, 其处理量也很小。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
4.离心薄膜式蒸发器 ❖ 图7-5
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
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2
液面
2
液面
1
( a)
1
液面
1
( b)
3




1
( c)
( d)
图 11-9 降 膜 蒸 发 器 的 液 体 分 布 器 1-加 热 管 2-导 流 管 3-旋 液 分 配 头
装置以保持蒸发室的真空度,从而消耗额外的能量。 保持的真空度愈高,消耗的能量也愈大。同时,随 着压力的减小,溶液沸点降低,其粘度亦随之增大, 常使对流传热系数减小,从而也使总传热系数减小。 此外,由于二次蒸汽的温度的降低使得冷凝的传热 温度差相应降低。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
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(3)升-降膜式蒸发器
3 2

将升膜和降膜式
蒸发器装在一个外壳中

生物工程设备第7章蒸发与结晶设备

生物工程设备第7章蒸发与结晶设备

自 然 冷 却 敞 开 式 结 晶 器
搅 拌 冷 却 结 晶 器
连 续 式 冷 却 结 晶 器
搅 拌 蒸 发 结 晶 器
搅 拌 真 空 结 晶 器
浓缩倍数7倍 转速:700(r/min) 蒸发强度:300 kg水/m2hr 传热系数:3000-8000(kcal/m2hr℃)
or 12500-33440(kJ/m2hr℃)
三、强化簿膜蒸发器的操作关键
物料接近沸点温度进料 要取适当的温差 Δt=20~35℃ 足够和合适的真空度 足够的冷凝量 汽-液分离装置效果好
汽液分离器
冷凝装置 真空发生器
惯性力式汽液分离器 离心式汽液分离器 金属丝网除沫器 直接式 (雨滴型、水膜型、喷雾型 间接式 机械真空泵 水喷射泵
1.汽液分离器
汽液分离器
惯性力式汽液分离器 离心式汽液分离器 金属丝网除沫器
汽液分离器分离要求
分离效果好 压力损失小 结构简单 分离器外壁保温,以免二次蒸汽冷凝
第一节 蒸发设备
蒸发是用加热的方法,使溶液中的部分溶剂汽化并 除去,以提高溶液中溶质的浓度或使溶液浓缩到饱 和而析出溶质,是使挥发性的溶剂与不挥发的溶质 分离的一种重要的单元操作。
生物制药行业常用的蒸发器
非膜式蒸发器 膜式蒸发器
真空夹套式蒸发器 标准式蒸发器
升膜式蒸发器 降膜式蒸发器 升降膜式蒸发器 循环式蒸发器 刮板式簿膜蒸发器 离心式簿膜蒸发器
4190-20900(kJ/m2hr℃)
刮板式蒸发器结构和特性参数
设备 L/D=5-8 浓缩倍数3倍 蒸发强度: 200kg水/m2hr 刮板末端线速度:4-10(m/s) 刮板转速:230-1600(RPM) 传热系数: 6000(kcal/m2hr℃)or

看不够:17种蒸发、结晶设备结构及工作原理图解

看不够:17种蒸发、结晶设备结构及工作原理图解

看不够: 17种蒸发、结晶设备结构及工作原理图解今天将蒸发和结晶设备的特点及优缺点为大家总结了下, 供大家更清楚的了解和认识蒸发、结晶的原理和选型, 不多说直接上图。

中央循环管式蒸发器1.原理:中央循环管式蒸发器的结构其加热室由一垂直的加热管束(沸腾管束)构成, 在管束中央有一根直径较大的管子, 称为中央循环管, 其截面积一般为加热管束总截面积的40~100%。

当加热介质通入管间加热时, 由于加热管内单位体积液体的受热面积大于中央循环管内液体的受热面积, 因此加热管内液体的相对密度小, 从而造成加热管与中央循环管内液体之间的密度差, 这种密度差使得溶液自中央循环管下降, 再由加热管上升的自然循环流动。

溶液的循环速度取决于溶液产生的密度差以及管的长度, 其密度差越大, 管子越长, 溶液的循环速度越大。

但这类蒸发器由于受总高度限制, 加热管长度较短, 一般为1~2m, 直径为25~75mm, 长径比为20~40。

2.优点:结构紧凑、制造方便、传热较好、操作可靠;3.缺点:循环速度在0.4~0.5m/s以下、清洗和维修不方便。

悬筐式蒸发器1.优点:循环速度可稍大、易于检修、热损失较小;2.缺点:结构复杂、单位传热面的金属消耗量大;3.适用: 易结晶、结垢溶液的蒸发。

外热式蒸发器1.原理外热式蒸发器的结构特点是加热室与分离室分开, 这样不仅便于清洗与更换, 而且可以降低蒸发器的总高度。

因其加热管较长(管长与管径之比为50~100), 同时由于循环管内的溶液不被加热, 故溶液的循环速度大, 可达1.5m/s。

2.优点降低了蒸发器的高度、便于清洗和更换、循环速度较大。

列文式蒸发器1.原理列文蒸发器的结构特点是在加热室的上部增设一沸腾室。

这样, 加热室内的溶液由于受到这一段附加液柱的作用, 只有上升到沸腾室时才能汽化。

在沸腾室上方装有纵向隔板, 其作用是防止气泡长大。

此外, 因循环管不被加热, 使溶液循环的推动力较大。

第七章蒸发与结晶设备

第七章蒸发与结晶设备

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工作原理:
❖ 操作时转鼓高速旋转,经滤过后的料液从蒸发器顶部进 入,由喷嘴分别喷入空心碟片下面,在离心力作用下, 料液向外流动迅速分散形成极薄的液膜(厚度小于 0.1mm),在极短时间内迅速蒸发浓缩,浓缩液在离心力 的作用下流至外缘,汇集到环形液槽,由吸液管从蒸发 器上段抽出进入浓缩液槽。加热蒸汽由底部通过空心轴 进入蒸发器锥形盘夹层中,冷凝水受离心力作用由小孔 甩出,落在转鼓的最低位置流出。二次蒸汽由蒸汽排出 口进入冷凝器移除。蒸发完毕后还可用热水或冷水通过 洗涤水喷嘴冲洗蒸发器各部。
第一节 蒸发设备
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(二)蒸发过程进行的必要条件 ①供应足够的热能,以维持溶液的沸腾温度和补
充因溶剂汽化所带走的热能; ②及时排除汽化出来的溶剂蒸汽; ③具有一定的热交换面积。 为了区别加热蒸汽和汽化蒸汽,把作热源的
蒸汽叫做一次蒸汽,从溶液中汽化出来的蒸汽叫 二次蒸汽。
第一节 蒸发设备
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第一节 蒸发设备
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❖ 优点:升膜式蒸发器具有传热效率高,物料受热 时间短的特点。
为了能在加热管内有效地成膜,上升的蒸汽 应具有一定的速度。例如,常压下操作时适宜的 出口汽速一般为20~50m/s,减压下操作时汽速则 应更高。因此,如果料液中蒸汽的水量不多,就 难以达到上述要求的汽速。
❖ 不适用:较浓溶液的蒸发;对粘度很大,易结晶 或易结垢的物料也不适用。
热管底部与新鲜料液一起再经加热管加热和汽化; ❖ 若为降膜式蒸发器,则须借助循环泵,将分离器引出的溶
液送往器顶重新进行分布和浓缩,用升降膜蒸发器对溶液 进行循环浓缩,可不用循环泵。
第一节 蒸发设备 ❖ 用于链霉素溶液浓缩的自然循环式升膜蒸发器
LOGO

蒸发与结晶设备

蒸发与结晶设备

降膜蒸发器2

适用于浓度、粘度较高的物料的浓缩。
升-降膜式蒸发器

结构和工作:在一个加热室内安装两组
加热管,一组作升膜蒸发操作,一组作 降膜蒸发操作。经预热后的原料液进入 加热管,先升膜后降膜蒸发。


符合两种蒸发器对物料性质的要求; 有效降低设备的高度; 气液混合物状态进入降膜段,有利于降膜段 的液体均匀分布,也加速物料的湍动,可提 高降膜蒸发段的传热系数。
结晶动力学——成核2

溶液成核的方式有两种:初级成核和次级成 核。

初级成核:在没有晶核的溶液中自发产 生晶核的过程。它分为均相初级成核和 非均相初级成核。
结晶动力学——成核3


均相初级成核——纯净的溶液因为过饱 和度较大,进入了非稳区,而自发生成 晶核。 非均相初级成核——过饱和溶液中不可 避免地会出现杂质,如大气中带入的颗 粒杂质和人为加入的晶种,对成核有诱 导作用。因杂质诱导作用而使得非均相 过饱和溶液中出现的成核现象。

概述4


蒸发器有直接加热式和间接加热式,常 用为后者。 间接加热式蒸发器的组成,有两个基本 部分:


加热室——溶液在此受热,沸腾汽化,二次 蒸汽脱离液面。 分离室——二次蒸汽中夹带有液滴、液沫, 在此空间内除去蒸汽中的液滴、液沫。
概述5

结晶——物质以固体的晶体形态从蒸汽、
溶液或熔融物中析出。应用最广泛的是 溶液结晶,藉此,获得纯净的固体物质。 蒸发时,溶质没有相变。但结晶时,通 过将过饱和溶液冷却、蒸发,或投入晶 种使溶质结晶析出,有相态变化。

基本结构和工作(续):原料液经送
料管和送料喷嘴喷至每一夹套的下方碟 片,离心成膜、往外流动,而被浓缩, 二次蒸汽汇集经除沫后由二次蒸汽排出, 浓缩液汇集后被真空管吸出,加热夹套 内加热蒸汽冷凝后的冷凝水经冷凝水排 出管排走。

《生物工程设备》蒸发与结晶设备

《生物工程设备》蒸发与结晶设备

• 蒸发是生物工程中常用的一个单元操作,用于浓缩溶液、提取或回收纯溶剂,通 常是将溶液加热后,使其中部分溶剂汽化并且移除,从而将溶液浓缩至一定的浓 度,以便于与后续其他工序衔接。
• 主要目的:
✓ 增加溶质的浓度,减少溶液体积,以便于溶质进一步的分离提纯;
✓ 通过将溶液蒸发并将蒸汽冷凝、冷却,从而得到较为纯净的溶剂,可以进行再利用或无污 染排放;
然而,真空蒸发也存在一些缺点:①溶液温度低,黏度大,沸腾的传热系数 小,蒸发器的传热系数小;②需用真空泵抽出不凝性气体,以保持一定的真空 度,因而需多耗能量。
2021/3/21
生物工程设备
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(一)单程型蒸发器 1. 管式薄膜蒸发器
A.料液 B.二次蒸汽 C.浓缩液 D.加热蒸汽 E.凝液 F.排空 1-加热室 2-蒸发室 3-分离器
• 管式薄膜蒸发器:液膜是在管壁加热时形成的; • 刮板式薄膜蒸发器:液膜是靠转动的刮板作用在蒸发器内壁形成。 • 离心薄膜蒸发器:利用旋转的加热面,使进入加热面的溶液在离心力场作用下形成液膜。
2021/3/21
生物工程设备
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真空蒸发的基本流程如图所示,真空蒸 发时冷凝器和蒸发器溶液侧的操作压力低 于大气压,此时系统中的不凝性气体必须 用真空泵抽出。真空蒸发的操作压力取决 于冷凝器中水的冷凝温度和真空泵的能力。 冷凝器操作压力的最低极限是冷凝水的饱 和蒸汽压,所以它取决于冷凝水的温度。 真空泵的作用是抽走系统中的不凝性气体, 真空泵的能力越大,冷凝器内的操作压力 可以越接近冷凝水的饱和蒸汽压。一般真 空蒸发时,冷凝器的压力为10—20kPa。
✓ 通过蒸发操作制取过饱和溶液,进而得到结晶产品。
• 应考虑溶液的以下几种特性来选用蒸发器的类型:耐热性、结垢性、发泡性、结 晶性、腐蚀性、粘滞性

(完整版)化工原理-第七章-蒸发

(完整版)化工原理-第七章-蒸发

化工原理-第七章-蒸发一.选择题1.蒸发操作中,从溶液中汽化出来的蒸汽,常称为()。

BA. 生蒸汽;B. 二次蒸汽;C. 额外蒸汽2. 蒸发室内溶液的沸点()二次蒸汽的温度。

BA. 等于;B. 高于;C. 低于3. 在蒸发操作中,若使溶液在()下沸腾蒸发,可降低溶液沸点而增大蒸发器的有效温度差。

AA. 减压;B. 常压;C. 加压4. 在单效蒸发中,从溶液中蒸发1kg水,通常都需要()1kg的加热蒸汽。

CA. 等于;B. 小于;C. 不少于5. 蒸发器的有效温度差是指()。

AA. 加热蒸汽温度与溶液的沸点之差;B. 加热蒸汽与二次蒸汽温度之差;C. 温度差损失6. 提高蒸发器生产强度的主要途径是增大()。

CA. 传热温度差;B. 加热蒸汽压力;C. 传热系数;D. 传热面积;7. 中央循环管式蒸发器属于()蒸发器。

AA. 自然循环;B. 强制循环;C. 膜式8. 蒸发热敏性而不易于结晶的溶液时,宜采用()蒸发器。

BA. 列文式;B. 膜式;C. 外加热式;D. 标准式9. 多效蒸发可以提高加热蒸汽的经济程度,所以多效蒸发的操作费用是随效数的增加而()。

AA. 减少;B. 增加;C. 不变10. 蒸发装置中,效数越多,温度差损失()。

BA. 越少;B. 越大;C. 不变11. 采用多效蒸发的目的是为了提高()。

BA. 完成液的浓度;B. 加热蒸汽经济程度;C. 生产能力12. 多效蒸发中,蒸汽消耗量的减少是用增加()换取的。

AA. 传热面积;B. 加热蒸汽压力;C. 传热系数13. 多效蒸发中,由于温度差损失的影响,效数越多,温度差损失越大,分配到每效的有效温度差就()。

AA. 越小;B. 越大;C. 不变14. ()加料的多效蒸发流程的缺点是料液粘度沿流动方向逐效增大,致使后效的传热系数降低。

AA. 并流;B. 逆流;C. 平流15. 对热敏性及易生泡沫的稀溶液的蒸发,宜采用()蒸发器。

发酵工程设备课件 第七章 蒸发与结晶

发酵工程设备课件 第七章 蒸发与结晶

管壁上的液体受热 不断蒸发,气柱不 断增大,最后气柱 之间的液膜消失, 蒸汽占据了整个管 的中部空间,形成 连续相,液体只能 分布于管壁,形成 环状液膜,并在上 升蒸汽的拖带下形 成“爬膜”。
图g:雾沫夹带区

液体蒸发时蒸汽会 把溶液以雾沫夹带 离开液膜, “液 膜”迅速减薄。
图h:干壁区

如果汽速进一步增 加,使液膜上升的速 度赶不上溶液蒸发速 度,则加热管上的液 膜将会出现局部被干 燥、结疤、结垢、结 焦等不正常现象。
二次蒸汽
• 从溶液中汽化出来的蒸汽称为二次蒸汽。
• 作为热源的水蒸汽做加热蒸汽或一次蒸汽,
升膜蒸发器



管束直径为20~ 50mm; 高度为2~12m 高径比100~150 加热蒸汽走壳程 料液走管程 真空/常压操作。
工作原理

物料从加热器下部的进料管进入,在 加热管内被加热蒸发拉成液膜,浓缩液在 二次蒸汽带动下一起上升,从加热器上端 沿汽液分离器筒体的切线方向进入分离 器,浓缩液从分离器底部排出,二次蒸汽 进入冷凝器。

降膜式蒸发器 结构和特性参数:
管径 20-50mm L/d=50-70 浓缩倍数7倍 蒸发强度 80-100kg水/m2hr 传热系数 4190-20900(kJ/m2hr℃)
• 因重力的影响增加了蒸汽的抽拉作用和液 膜的流动速度,所以在同样条件下降膜蒸 发器的液膜比升膜要薄,传热系数也较大。 传热系数4190-20900(kJ/m2hr℃)
1. 供应足够的热能,以维持溶液的沸腾温度和补 充因溶剂汽化所带走的热能。 2. 促使溶剂蒸汽迅速排除。 3. 一定的热交换面积,以保证传热量。

蒸发设备通常是指创造蒸发必要条件的设备组 合,它由蒸发器(具有加热界面和蒸发表面)、 冷凝器和抽气泵等组成。由于各种溶液的性质不 同,蒸发要求的条件差别很大。蒸发器有很多种 类和型式,必须考虑溶液如下几种的特性,以适 应不同的需要进行选用。
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2、逆流: 原料由泵从末效依次送入前效,完成液 由一效排出,料液与蒸汽逆向流动。一般适 宜处理粘度随温度和浓度变化较大的溶液, 不易处理热敏性物料。 3、混流: 混流是顺逆流流程的结合,兼有顺逆流 的优点避其缺点,但操作复杂,要求自控程 度很高。 4、平流: 各效都加料都出完成液,各效都有结晶 析出,可及时分离结晶,一般用于饱和溶液 的蒸发。
什么是结晶? 结晶是物质以固体的晶体形态从蒸气、 溶液或熔融物中析出的过程。在制药工业中, 应用最广泛的结晶过程是溶液结晶。结晶操 作是获得纯净固体物质的重要方法之一。 结晶的必要条件是先让溶液达到过饱和 状态,然后把过饱和破坏,使结晶析出。
根据使溶液达到过饱和状态的不同手段, 结晶方法大致可分为三类: 1.冷却——采用风冷、水冷或冰盐水冷却 等手段降低温度,使溶液达到过饱和。 2.浓缩——对溶液进行常压或减压蒸发, 提高溶液浓度,使溶液达到过饱和。 3.改变溶解度——最常用的是加入酸、碱 改变pH值,使溶质溶解度降低而达到过饱和, 或直接析出结晶。
中 央 循 环 管 式 蒸 发 器
1-加热室; 2-外壳; 3-中央循 环管; 4-蒸发室; 5-除沫室
中央循环管式蒸发器又称为标准蒸发器, 其加热室中央直径较大的管是中央循环管,四 周为直径较小的加热管束,它们都是竖直安装 的。由于中央循环管中的溶液比加热管中的溶 液汽化速率低,形成气泡少,相对密度大,就 形成溶液在加热管中上升,在中央循环管中下 降,有规律的循环。它适用于粘度较大的溶液。 中央循环管式蒸发器的优点:构造简单;操作 可靠。缺点:检修麻烦;循环速度低。
蛇管冷却式结晶 罐内装有蛇管换热器 和框式(也可用锚式) 搅拌器。蛇管内通入 热水、冷水或冷冻盐 水等,以保持一定的 结晶温度。搅拌的作 用是增进传热,使晶 粒处于悬浮状态,能 够均匀成长,防止聚 集结块,形成“晶簇” 等。
间 歇 式 真 空 结 晶 器
间歇式真空结晶器,器身为一个锥形底的容 器,溶剂的蒸汽从器顶排出,进入喷射泵或其它 真空泵,料液的闪蒸在器内造成剧烈沸腾,加装 搅拌器的作用是使溶液温度均匀并使晶体能够悬 浮起来,以利于晶体成长。晶体长大后落入锥形 底,经排料阀排出。 真空结晶器的特点: ①构造简单; ②避免结垢或腐蚀传热面; ③生产能力大。
上述三种三效蒸发流程的共同之处: 第一个蒸发器(第一效)汽化出来 的二次蒸汽通入第二个蒸发器(第二效)
做为热源, 第二效的二次蒸汽做为第三
效的热源。这样做的目的是充分利用热
能,提高生产率。三种蒸发流程中以逆
流加料三效蒸发流程更为节约能源。
蛇 管 式 蒸 发 器
蛇管式蒸发器特点: 蛇管式蒸发器的下部加热室里有并联安 装的2~4组锥形蛇管,上部为装有挡沫装置 的分离室。因其传热面小,传热系数较低, 故多采用真空蒸发操作。为方便冲洗及除垢, 多在侧壁上设置快开式人孔。如蒸发腐蚀性 溶液可在蒸发器的内壁衬以耐腐蚀材料。它 特别适合于中草药浸出液三效逆流蒸发工艺流程设备实体示意图
平流加料三效蒸发流程
三效顺流蒸发工艺流程特点:蒸发强度 较小,蒸汽消耗少。适于处理量较大, 随物料浓度增加,粘度变化不大的一般 性物料的蒸发操作。 三效逆流蒸发工艺流程特点:适用于处 理量大、随物料浓度增大粘度增加较大, 出料浓度要求较高的非热敏性物料的蒸 发操作。
第七章
蒸发、蒸馏、结晶设备
一、蒸发设备
什么是蒸发? 蒸发是将溶液加热到沸腾,使其中部 分溶剂汽化并被除去,从而提高溶液的浓 度或使溶液浓缩到饱和而析出溶质的操作, 其目的是使溶液浓缩或回收溶剂。
一、蒸发的种类
制药生产中被蒸发、浓缩的多是水溶液, 而蒸发的方式又多是沸腾蒸发(几乎不采用 自然蒸发),蒸发过程常会产生大量水蒸汽。 为了区别,把最初做热源用的蒸汽称为“一 次蒸汽”,从溶液里汽化出来的蒸汽则称为 “二次蒸汽”。二次蒸汽的存在会降低蒸发 速率,应尽快排除。
蒸发一般分为以下四种形式: 顺流(并流); 逆流; 混流(错流); 平流。
1、顺流
溶液和蒸汽流向相同,都由一效顺序流 到末效。原料液用泵送入一效,依靠各效间 的 压 差, 自 动流 入 下一 效 , 完 成 液 自 末 效 (一般是在负压下操作)用泵抽出。由于后 一效的压力低,溶液的沸点也低,溶液从前 效进入后一效时会闪蒸部分水分,产生的二 次汽也较多,由于后效的浓度较前效高、操 作温度低,往往第一效的传热系数比末效高 很多。顺流流程一般适宜处理在高浓度的情 况下为热敏性的物料。
外 加 热 式 蒸 发 器
1-加热室; 2-蒸发室; 3-循环管。
外加热式蒸发器,加热室与分离室分开故称为 外加热式,它较长的加热管束也因此便于清洗 和更换。加热至沸腾的液体随二次蒸汽沿加热 管内壁快速上升,以切向进入分离室,边旋转 边下降,经循环管回到加热室。二次蒸汽则由 分离室的上部排出。由于循环管在加热室的外 面,不受热且分出了气泡,故循环管中的相对 密度比加热室中溶液的相对密度大得多,因而 使自然循环速度更快。其优点:适应性强,生 产强度大。缺点:热损失大。
蒸馏是利用各组分的挥发性差异来分离 液体混合物的操作。 制药工业用于蒸馏操作的设备通常由蒸 馏釜和精馏塔组成。 制药厂最常见的蒸馏操作是进行溶剂的 回收。
一、填料塔 填料选用原则: ①单位体积填料层的表面积 即比表面应尽量大,以便能 提供较大的气液接触面积; ②单位体积填料层的空隙体 积即空隙率应尽量大,以减 小气液流过填料层的阻力; ③填料的结构、形状应有利 于气液分布均匀及减小气液 流动阻力; ④制造填料的材料应有足够 的机械强度,重量轻、耐腐 蚀、表面湿润性好、廉价易 得。
二、板式塔 板式塔是由一个圆筒形壳体 及在其中固定的若干块水平 塔板所构成。相邻塔板间有 一定的距离,称为板间距。 液体受重力作用自上而下流 动,最后由塔底排出。气体 在压差推动下经塔板上的气 体通道由下而上穿过层层塔 板上的液层,最后由塔顶排 出。为保证塔板上液层的高 度,在每层塔板的出口端通 常装有溢流堰。液体是横向 经过塔板,翻越溢流堰,经 过降液管流向下一层塔板的。
三、减压蒸馏设备
根据是否利用二次蒸汽做为下一个 蒸发操作的热源,可以把蒸发分为单效 蒸发和多效蒸发。 蒸发产生的二次蒸汽不再利用,经 冷凝后弃去,为单效蒸发流程。 几个蒸发器连接起来操作,前一蒸 发器内蒸发时所产生的二次蒸汽用作后 一蒸发器的加热蒸汽,为多效蒸发。
单效蒸发流程图
顺流加料三效蒸发流程
三效顺流蒸发工艺流程设备实体示意图
1、汽液分离装置
从蒸发器逸出的二次蒸汽带有液沫,需要 加以分离和回收。装在蒸发器内的汽液分离装 置通常被称为捕沫器, ①使蒸汽流道方向突变,从而分离雾沫。 ②用细金属丝、玻璃丝、塑料丝等制成网罩, 过滤分离。 ③使二次蒸汽在其中作圆周运动,借离心作用 将气流中的液滴分离出来。
2、冷凝器
冷凝器的主要作用是使二次蒸汽冷凝成液体 (如 冷凝水),同时因蒸汽冷凝而形成一定的真空度,为 真空蒸发创造条件。需要回收溶剂的蒸发操作必须选 用间壁式冷凝器,但大多数情况下溶剂是无回收价值 的水,可直接采用混合式冷凝器。此外,必须设置真 空泵以及时排除二次蒸汽中含有的不凝气体,避免因 其累积而降低真空度。
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