第七章蒸发、干燥、结晶与膜处理设备.pptx

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。
缺点： 后效溶液浓度较前效大，而沸点又较低，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。
制药设备与工程设计
制药工程教研室
第七章 蒸发、干燥、结晶 与膜处理设备
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
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
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 F W x1
F, x0, t0, h0
W, T’, H’
蒸发室
W
F
1
x0 x1
x1
F x0 F W
D, T, H
加
热
(F-W)x1,
室
t1, h1
D, T, hw
多效蒸发
单效蒸发：1kg水/1kg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。
(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。
蒸发装置
蒸发器的结构及特点 循环型和单程型
循环型蒸发器
中央循环管式蒸发器
循环型蒸发器
悬筐式蒸发器
干燥曲线和干燥速率曲线
干燥曲线：物料湿含量 X 与干燥时间 的关系曲线。
预热段
初始湿含量 X1 和温度 1 变为
X 和 tw。物料吸热升温以提高 汽化速率，但湿含量变化不大。
湿含量X
AB
预热段
C 降速段
Xc
恒速段
D X*
物料表面温度
恒速干燥段
物料温度恒定在 tw，X~ 变化
呈直线关系，气体传给物料 的热量全部用于湿份汽化。
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
生产中最常用的是对流干燥。
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。
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/D 0.91 1.75 2.5 3.33 3.7
D/W 1.1 0.57 0.4
0.3 0.27
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。
8
6
3
1
2
7 干品 4
5
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。
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 t。
H
由于温差的存在，气体以对流方式
t
向固体物料传热，使湿份汽化；
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；
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
ห้องสมุดไป่ตู้
除沫器、冷凝器和真空装置
疏水阀
ti
q
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。
pi
W
干燥是热、质同时传递的过程
干燥介质：用来传递热量（载热体） 和湿份（载湿体）的介质。
M
p
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。
干燥过程的基本问题
(1) 干燥介质用量的确定； (2) 干燥条件的优化； (3) 干燥速率的强化； (4) 干燥方法的合理选择。
解决这些问题需要掌握的基本知识有：
(1) 湿分在气固两相间的传递规律； (2) 湿气体的性质及在干燥过程中的状态变化； (3) 物料的含水类型及在干燥过程中的一般特征； (4) 干燥过程中物料衡算关系、热量衡算关系和速率关系。