蒸发在线视频

同学们 大家好

我是本次课的主讲老师郎明

这节课我们学习第五节 蒸发

对于蒸发的概念 大家应该并不陌生

我们将含有不挥发性溶质的溶液加热至沸腾

使溶液中的部分溶剂汽化为蒸汽并排出

从而使溶液得到浓缩的过程称为蒸发

蒸发的目的主要有三个

第一 将稀溶液浓缩后

作为制剂过程的原料或者半成品

第二 使溶液达到饱和

再降温重结晶 获得固体产品

第三 去除杂质 获得纯净的溶剂

蒸发过程是一个传热的过程

要完成蒸发过程需要满足以下两个条件

第一 是要有热源的参与

要将混合溶液加热到沸腾的状态

工业上一般是用饱和水蒸气加热

这里用来加热的饱和水蒸汽

我们可以称为加热蒸汽 生蒸汽或者一次蒸汽

另一方面 溶剂汽化产生的蒸汽我们称为二次蒸汽

二次蒸汽需要及时排出 避免达到气液平衡的状态

蒸发过程具有不同的分类方法

根据压力的不同可以分为常压蒸发和减压蒸发

也可以根据是否将二次蒸汽作为下一级蒸发器的加热热源

分为单效蒸发和多效蒸发

还可以根据进料的方式不同分为连续蒸发和间歇蒸发

这里大家重点掌握中间这种分类方式

如果将二次蒸汽直接排出就是单效蒸发

如果二次蒸汽继续作为下一级蒸发器的加热热源

就是多效蒸发

这是一个单效蒸发的工艺流程图

主要由加热室 分离室

混合冷凝器以及真空泵四个部分组成

除此之外 还有除沫器 气液分离器

缓冲罐 溢流水箱等

其工艺流程 首先是加入原料液

然后饱和水蒸气再进入加热室

将原料液加热至沸腾

从原料液中蒸发出来的溶剂蒸汽

会夹带部分液相溶液进入到分离室进行分离

少量的雾沫也会被除沫器除去

二次蒸汽经冷凝器冷凝为水排出

浓缩到需要的浓度后

浓缩液经完成液出口取出

加热室是蒸发设备中最核心的部分

我们可以根据加热室的结构和溶液的流动情况

把蒸发器分为循环性蒸发器和单程型蒸发器两种

循环型蒸发器在蒸发操作的过程中

溶液在加热室和蒸发室做循环运动

常见的循环型蒸发器包括

中央循环型蒸发器 外加热式蒸发器

以及强制循环型蒸发器这三种类型

它们的主要区别在于加热室的结构不同

而单程型蒸发器的基本特点就是

溶液只通过加热室一次即可以达到需要的浓度

因为溶液以液膜的形式通过加热室

所以我们也可以称为膜式蒸发器

可以分为以下五种不同的类型

升模式蒸发器的溶液由底部进入加热管

生成的二次蒸汽

带动溶液沿着加热管内壁成膜状向上流动

最后进入分离室进行气液分离

适用于蒸发量大 稀溶液

热敏性及易生泡溶液的蒸发

降膜式蒸发器的分离室连接在加热室的下方

原料液经过顶部的液体分布装置后进入换热管中

沿着管壁呈膜状下流

在下流的过程中被加热汽化

气液混合物由加热室的底部进入到分离室中

实现气液的分离

降膜式蒸发器可以用于热敏性

浓度较大和黏度较大的溶液的蒸发

升降模式蒸发器是将前面的两种蒸发器整合到一起

将升膜加热室和降膜加热室放在同一个圆筒内

原料液经过升膜加热室往上走

到顶端之后 再进入降膜加热室 往下走

最后气液混合物进入分离室实现气液的分离

这种蒸发器适用于制药车间厂房高度受限的情况

刮板搅拌式蒸发器的加热套内有连接轴承的刮板

通过旋转的刮板使液料形成液膜 而被加热蒸发

二次蒸汽夹带的少量雾沫

向上进入分离室实现气液分离

由于这种蒸发器有外力的机械搅拌

所以它比较适合浓缩高黏度液料

或者是含有悬浮颗粒的液料

离心薄膜式蒸发器具有高速旋转的锥形碟片

原料液经过喷嘴喷到碟片的下表面

受到离心力的影响扩散形成液膜 被加热蒸发浓缩

由于有外力带动碟片的高速旋转

液膜在加热界面停留的时间非常短

加热面不容易结垢 传热系数非常高

而且可以真空操作

它适用于热敏性 黏度高的液料的蒸发

在单效蒸发中

二次蒸汽携带着大量的热量被冷凝水冷凝

没有得到有效的利用

而多效蒸发就是充分利用了二次蒸汽的热量

来实现节能的目的

将若干台蒸发器串联起来并将前一台蒸发器

所产生的二次蒸汽引至后一台蒸发器的加热室

作为后一台蒸发器的加热热源 即成为多效蒸发器

这里是多效蒸发的流程示意图

它是将多个蒸发器串联起来

这里每一台都称为一效

第一个称为第一效 第二个称为第二效

最后一个一般称为末效

在多效蒸发中

前一效产生的二次蒸汽

都会作为后一效的加热热源得到充分的利用

只有最后末效蒸发器

产生的二次蒸汽才会直接引入到冷凝器中

一般串联的有效数在3到5级之间

最常见的就是三效蒸发器

根据加料方式的不同

多效蒸发器可以分为并流加料多效蒸发器

逆流加料多效蒸发器 平流加料多效蒸发器

以及错流加料多效蒸发器

接下来我们就根据这种分类方式

来看一下不同多效蒸发的流程

第一是顺流加料多效蒸发

这里原料液和加热蒸汽的流动方向是一致的

都是由第一效顺序流至末效

为了达到有效的蒸发 后一效的压力要比前一效低

溶液的沸点会逐渐降低

而由于溶剂的蒸发 浓度会逐级增加

第二种 逆流加料多效蒸发

加热蒸汽的流向是由第一效流向末效

而原料液是从末效加入的

由末效逐级运输到第一效

也就是原料液的流动方向和加热蒸汽的流动方向相反

这里从末效到第一效 溶液浓度逐渐增加

但是温度也相应的升高

所以溶液的粘度变化不大

这种加料方式适合于

黏度随温度 浓度变化较大的溶液

第三种是平流加料多效蒸发

加热蒸汽的流动方向还是从第一效流向末效

而这里是平行加料

也就是每一效都是加入新鲜的原料液

产生的完成液直接作为产品取出

没有各效之间的物料转运

这种方式适合于蒸发过程中易析出结晶的溶液

最后是错流加料多效蒸发

这里部分采取并流加料的方式

部分采取逆流加料的方式

原料液从中间的第二效加入

然后第二效蒸发器的完成液进入到末效

而末效的完成液再经过泵输送到第一效

最后第一效蒸发的完成液作为产品采出

这种操作方式的目的

就是利用顺流加料和逆流加料的优点

克服或者减轻它们的缺点

本节课程就讲到这里 谢谢大家