[医药卫生]制药设备与工程设计朱宏吉二版第七章 蒸发与结晶设备.ppt

第一节 蒸发设备 （二）蒸汽冷凝器 蒸汽冷凝器的作用是将二次蒸汽冷凝成液体。在蒸发操作过程中，二次蒸汽若是有回收价值的溶剂或会严重地污染冷却水时，应采用间壁式冷凝器回收，如列管式、板式、螺旋管式及淋水管式等热交换器；当二次蒸汽为水蒸汽时，可采用直接接触式冷凝器冷凝成水后排除，因二次蒸汽与水直接接触进行热交换，所以冷凝效果好，结构简单，操作方便，被广泛使用。直接接触式冷凝器的结构如图7-10所示。 第一节 蒸发设备 （a）多层多孔板式 （b）水帘式 （c）填充塔式 （d）水喷射式 图7-10 直接接触式冷凝器示意图 第一节 蒸发设备 图7-10（a）是目前广泛应用的多层多孔板式冷凝器，冷凝器内部装有4～9块不等距的多孔板，冷却水通过板上小孔分散成液滴而与二次蒸汽接触，接触面积大，冷凝效果好。缺点是易堵，二次蒸汽在折流过程中压降较大。 图7-10（b）是水帘式冷凝器，器内装有3～4对固定的原型隔板和环形隔板，使冷却水在各板间形成水帘，二次蒸汽通过时被冷凝，其结构简单，压降较大。 填充塔式冷凝器的结构如图7-10（c）所示，塔内上部装有多孔板式液体分布板，塔内装有拉西环填料。冷却水与二次蒸汽在填料表面接触，提高了冷凝效果。适用于二次蒸汽量较大和冷凝具有腐蚀性气体的情况。 图7-10（d）为水喷射式冷凝器的结构，冷却水依靠泵加压后经喷嘴高速喷出形成真空，二次蒸汽被抽出，经冷凝随冷却水由排出管排出。在该设备中抽真空与冷凝二次蒸汽同时发生，所以蒸发系统不需要另配真空泵。水喷射式冷凝器用水量较大，因此企业广泛采用二次循环水作为冷却水。 第一节 蒸发设备 （三）真空装置 当蒸发器采用减压操作时，需要在冷凝器后安装真空装置，不断抽出水蒸汽所带的不凝性气体，以维持蒸发操作所需要的真空度。 常用的真空泵有水环泵、往复式真空泵及喷射泵。对有腐蚀性气体发生的场合，宜用水环泵，但其真空度不太高。喷射式真空泵又分为水喷射泵、水-气串联喷射泵及蒸汽喷射泵。蒸汽喷射泵结构简单，产生的真空度叫水喷射泵高，可达100KPa左右，还可按不同真空度要求设计成单级或多级。当采用水喷射式冷凝器时，不需安装真空泵。 第一节 蒸发设备 七、多效蒸发 在大规模工业生产中，蒸发操作过程的主要费用是蒸汽和冷却二次蒸汽时冷却水的能耗。为了减少加热蒸汽的消耗，可采用多效蒸发。 多效蒸发的原理是将若干个蒸发器串联起来，利用将各效蒸发器的操作压力依次降低使相应的液体沸点也依次降低，从而使二次蒸汽作为下一效蒸发器的加热蒸汽。这样，每一个蒸发器即称为一效，将多个蒸发器连接起来一同操作，即组成一个多效蒸发系统。加入生蒸汽的蒸发器称为第一效，利用第一效二次蒸汽加热的称为第二效，依此类推。多效蒸发操作的流程根据加热蒸汽与料液的流向不同，较常用的有并流、逆流和平流，现以三效为例加以说明。 第一节 蒸发设备 （一）并流 图7-11 三效并流流程 并流：溶液和蒸汽的流向相同，即均由第一效顺序流至末效。 第一节 蒸发设备 工作原理： 操作时生蒸汽通入第一效加热室，蒸发的二次蒸汽引入第二效的加热室作加热蒸汽，第二效的二次蒸汽又引入第三效加热室作为加热蒸汽，作为末效的第三效的二次蒸汽则送至冷凝器被全部冷凝。同时，原料首先进入第一效，经浓缩后由底部排出，再依次进入第二效和第三效被连续浓缩，完成液由末效的底部排出。 第一节 蒸发设备 并流的优点： 后一效蒸发室的压力依次比前效的为低，故溶液可以利用各效间压力差依次由前效送到下一效，而不必用泵； 后一效溶液的沸点较前一效为低，故溶液由前一效进入后一效时，会因过热而自行蒸发，即产生闪蒸，因而可产较多的二次蒸汽。 并流的缺点： 由于溶液的浓度依次比前效升高，但温度又降低，所以沿溶液流动方向其粘度逐渐增高，致使传热系数依次下降，后二效尤为严重。 第一节 蒸发设备 （二）逆流 图7-12 三效逆流蒸发流程 该流程是将原料液由末效引入，并用泵依次输送至前效，完成液由第一效底部排出，而加热蒸汽仍是由第一效进入并依次流向末效。因蒸汽和溶液的流动方向相反，故称为逆流。 第一节 蒸发设备 逆流蒸发流程的优却点： 优点：随着各效溶液浓度的不断提高，温度也相应提高。因此各效溶液的粘度接近，使各效的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，且各效进料温度均低于沸点，与并流相比较，产生的二次蒸汽量较少。 第一节 蒸发设备 （3）平流 操作时，原料液分别加入每一效中，完成液也是分别自各效中排出。蒸汽的流向仍是由第一效流至末效。 上述并流在工业中采用的最多，而逆流适用于处理粘度随温度和浓度变化较大的溶液，但不适于处理热敏性溶液。平流适于处理蒸发过程中伴有结晶