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1、中国药科大学高等制药分离工程5蒸发 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 蒸蒸发发是是指指采采用用加加热热方方法法，使使含含有有不不挥挥发发性性溶溶质质的的溶溶液液沸沸腾腾，以以气气化化并并移移除除部部分分溶溶剂剂，从从而而提提高高溶溶液液浓浓度度的的过过程程。简简单单地地说说蒸蒸发发是是一一种种浓浓缩缩溶溶液液的的单单元元操操作作，它它在在药药品品生生产产中中有有着着广广泛泛的的应应用用，如如在在制制剂剂与与中中草草药药的的提提纯纯生产中，蒸发通常是一
2、道重要的操作工序。生产中，蒸发通常是一道重要的操作工序。第一节第一节 概述概述高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 第一节第一节 概述概述蒸发室蒸发室（分离室）（分离室）加热室加热室加热蒸汽加热蒸汽二次蒸汽二次蒸汽高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 第一节第一节 概述概述 一、蒸发过程的特点一、蒸发过程的特点 蒸蒸发发操操作作的的目目的的是是将将溶溶剂剂与与溶溶质质分分离离开开来来，但但其其过过程程的的实实质质是是热热量量传传递递而而非非物物质质传传递递。溶溶剂剂的的气气化化量量和和气气化化速速率率均均受受传传热热速速率率和
3、和传传热热量量的的控控制制，因因此此蒸蒸发发应应属属于于传传热热操操作作的的范范畴畴。但但因因传传热热对对象象的的特特殊殊性性，蒸蒸发发传传热热过过程程又不同于一般的传热过程。又不同于一般的传热过程。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 第一节第一节 概述概述 （1）对对于于含含有有不不挥挥发发性性溶溶质质的的溶溶液液，溶溶液液的的蒸蒸气气压压要要低低于于同同温温度度下下纯纯溶溶剂剂的的蒸蒸气气压压，故故在在相相同同的的压压强强下下，溶溶液液的的沸沸点点要要高高于于纯纯溶溶剂剂的的沸沸点点。因因此此，当当加加热热蒸蒸气气的的温温度度一一定定时时，蒸蒸发发操操作
4、作的的传传热热温温度度差差要要小小于于加加热热纯纯溶溶剂剂时时的的温温度度差差，且且溶溶液液的的浓浓度度越越大大，这这种种现现象象就就越明显。越明显。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 第一节第一节 概述概述 （2）溶溶液液在在蒸蒸发发沸沸腾腾的的过过程程中中，可可能能会会在在加加热热表表面面上上析析出出溶溶质质而而结结垢垢，从从而而使使传传热热系系数数减减小小，传传热热速速率率下下降降。为为此此，在在进进行行蒸蒸发发器器的的结结构构设设计计时时，应应确确保加热表面易于清洗。保加热表面易于清洗。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：
5、王志祥 第一节第一节 概述概述 （3）许许多多药药品品具具有有热热敏敏性性，不不宜宜在在高高温温下下过过久久停停留留，因因此此应应设设法法减减少少溶溶液液在在蒸蒸发发器器中中的的停停留留时时间间。此此外外，在在蒸蒸发发操操作作中中，还还应应考考虑虑某某些些溶溶液液可可能能因因浓浓缩缩而而出出现现粘粘度度和和腐腐蚀蚀性性增增大大的的现现象象，故故蒸蒸发发器器的的结结构构还还应应具具有有良良好的适应性。好的适应性。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 第一节第一节 概述概述 （4）通通常常蒸蒸发发时时溶溶剂剂的的气气化化量量较较大大，能能耗耗较较高高。因因此此，如
6、如何何充充分分利利用用加加热热蒸蒸气气带带入入的的热量，将对蒸发操作费用产生很大的影响热量，将对蒸发操作费用产生很大的影响。（5）蒸蒸发发过过程程中中，传传热热壁壁面面两两侧侧的的流流体体均均有有相相变变化化，即即加加热热侧侧的的蒸蒸气气冷冷凝凝和和受受热热侧侧的的溶剂气化。溶剂气化。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 第一节第一节 概述概述 二、蒸发的二、蒸发的 分类分类 蒸蒸发发操操作作中中，用用于于加加热热的的热热源源多多为为饱饱和和或或过过热热的的水水蒸蒸气气，而而被被蒸蒸发发的的物物料料也也多多为为水水溶溶液液，气气化化后后的的溶溶剂剂亦亦形形成成
7、水水蒸蒸气气。习习惯惯上上将将用用于于加加热热的的水水蒸蒸气气称称为为加加热热蒸蒸气气或或生生蒸蒸气气，而将溶剂气化产生的水蒸气称为而将溶剂气化产生的水蒸气称为二次蒸气二次蒸气。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 第一节第一节 概述概述 加加热热蒸蒸气气与与二二次次蒸蒸气气的的区区别别在在于于两两者者的的温温度度不不同同，即即加加热热蒸蒸气气的的温温度度相相对对较较高高，二二次次蒸蒸气气的的温温度度相相对对较较低低，故故蒸蒸发发操操作作是是一一个个由由高高温温蒸蒸气气向向低低温温蒸蒸气气转转化化的的过过程程。因因此此，温温度度较较低低的的二二次次蒸蒸气气的的
8、再再利利用用率率必必将将对对整整个个蒸蒸发操作的能耗产生重要的影响。发操作的能耗产生重要的影响。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 第一节第一节 概述概述 根根据据二二次次蒸蒸气气是是否否被被重重新新用用作作另另一一蒸蒸发发器器的的加加热热蒸蒸气气，蒸蒸发发操操作作可可分分为为单单效效蒸蒸发发和和多多效效蒸蒸发发。在在单单效效蒸蒸发发中中，蒸蒸发发产产生生的的二二次次蒸蒸气气将将不不再再被被蒸蒸发发系系统统重重新新利利用用，通通常常二二次次蒸蒸气气经经冷冷凝凝后后直直接接排排出出，所所含含热热能能未未予予回回收收。而而在在多多效效蒸蒸发发中中，二二次次蒸蒸气
9、气将将被被继继续续引引入入另另一一压压强强较较低低的的蒸蒸发发器器中中用用作作加加热热蒸蒸气气，以以提提高高热热能能的的利利用用率率。一一般般情情况况下下，当当生生产产规规模模不不大大时时，宜宜采采用用单单效效蒸蒸发发；而而当当生生产产规规模模较较大大时时，则则宜宜采用多效蒸发采用多效蒸发。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 第一节第一节 概述概述 按按操操作作方方式式的的不不同同，蒸蒸发发可可分分为为间间歇歇蒸蒸发发和和连连续续蒸蒸发发两两大大类类。而而按按操操作作压压强强的的高高低低，蒸蒸发发又又可可分分为为加加压压、常常压压和和减减压压蒸蒸发发三三种种
10、。其其中中减减压压蒸蒸发发又又称称为为真真空空蒸蒸发发，它它是是根根据据溶溶液液沸沸点点随随操操作作压压强强的的减减小小而而下下降降的的特特性性，来来降降低低蒸蒸发发操操作作的的温温度度，从从而而在在加加热热蒸蒸气气一一定定的的条条件件下下，增增大大管管壁壁两两侧侧的的传传热热温温度度差差，并并减减少少系系统统的的热热损损失失。由由于于减减压压蒸蒸发发的温度较低，故的温度较低，故对热敏性物系尤为适宜对热敏性物系尤为适宜。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 第二节第二节 单效蒸发单效蒸发 1-1-加热室；加热室；2-2-蒸发室；蒸发室；3-3-直接混合冷凝器；
11、直接混合冷凝器；4-4-贮罐贮罐;5-5-水槽水槽 一、单效蒸发流程一、单效蒸发流程高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 第二节第二节 单效蒸发单效蒸发 二、计算二、计算 1.1.溶剂蒸发量溶剂蒸发量 2.2.加热蒸气消耗量加热蒸气消耗量 经经验验：每每蒸蒸发发1kg1kg水水分分，约约需需1kg1kg的的加热蒸气。加热蒸气。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 第二节第二节 单效蒸发单效蒸发 3.3.传热面积的近似计算传热面积的近似计算 蒸发器蒸发器的型式的型式标准式标准式(自然循环自然循环)0.63.0标准式标准式(强制循
12、环强制循环)1.26.0悬筐式悬筐式0.63.0外热式外热式(自然循环自然循环)1.26.0外热式外热式(强制循环强制循环)1.27.0升膜式升膜式1.26.0降膜式降膜式1.23.5高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 第二节第二节 单效蒸发单效蒸发例例：单单效效蒸蒸发发器器，每每小小时时将将5000kg5000kg、40%(40%(质质量量分分率率)的的某某种种水水溶溶液液浓浓缩缩至至65%65%。已已知知加加热热蒸蒸气气为为饱饱和和水水蒸蒸气气，绝绝对对压压强强为为700kPa700kPa；蒸蒸发发器器中中的的平平均均绝绝对对压压强强为为40kPa40k
13、Pa，溶溶液液沸沸点点可可取取8080；原原料料液液的的温温度度为为4040，定定压压比比热热为为3.8 3.8 ，溶溶液液的的浓浓缩缩热热可可忽忽略略；蒸蒸发发器器的的热热损损失失为为10kW10kW，总总传传热热系系数数为为1.43 1.43 。试试计计算算水水分分蒸蒸发发量量、加加热蒸气消耗量以及蒸发器的传热面积。热蒸气消耗量以及蒸发器的传热面积。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 第二节第二节 单效蒸发单效蒸发 解：水分蒸发量为解：水分蒸发量为 kgkg h h-1-1 查附录查附录8 8：P=700kPa P=700kPa T=164.7T=164
14、.7o oC Cr=2072kJr=2072kJ kgkg-1-1 查查附附录录7 7：t=80t=80o oC,C,r r=2307kJ=2307kJ kgkg-1-1高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 第二节第二节 单效蒸发单效蒸发加热蒸气消耗量为加热蒸气消耗量为 蒸发器的传热面积为蒸发器的传热面积为 m m2 2高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 第四节第四节 多效蒸发多效蒸发1.1.原理原理 在在蒸蒸发发生生产产中中，二二次次蒸蒸气气的的产产量量一一般般较较大大，且且含含有有大大量量的的潜潜热热，因因而而应应将将其
15、其回回收收并并加加以以利利用用。若若将将二二次次蒸蒸气气通通入入另另一一蒸蒸发发器器的的加加热热室室，只只要要后后者者的的操操作作压压强强和和溶溶液液沸沸点点低低于于原原蒸蒸发发器器中中的的操操作作压压强强和和溶溶液液沸沸点点，则则通通入入的的二二次次蒸蒸气气仍仍能能起起到到加加热热作作用用，这这种种操操作作方方式式即为即为多效蒸发多效蒸发。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 在在多多效效蒸蒸发发中中，每每一一蒸蒸发发器器都都称称为为一一效效，第第一一个个生生成成二二次次蒸蒸气气的的蒸蒸发发器器称称为为第第一一效效，利利用用第第一一效效的的二二次次蒸蒸气气来
16、来加加热热的的蒸蒸发发器器称称为为第第二二效效，依依此此类类推推，最最后后一个蒸发器常称为一个蒸发器常称为末效末效。第四节第四节 多效蒸发多效蒸发高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 在在多多效效蒸蒸发发中中，仅仅第第一一效效需需要要从从外外界界引引入入加加热热蒸蒸气气即即生生蒸蒸气气，此此后后的的各各效效均均是是利利用用前前一一效效的的二二次次蒸蒸气气，因因而而与与单单效效蒸蒸发发相相比比，当当生生蒸蒸气气量量相相同同时时，多多效效蒸蒸发发可可蒸蒸发发出出更更多多的的溶溶剂剂，即即提提高高了了生生蒸蒸气气的的经经济济性性。由由于于多多效效蒸蒸发发可可显显著著
17、提提高高蒸蒸发发过过程程的的热热利利用用率率，因因而而在在工工业业上上有有着着广广泛泛的的应应用用，尤尤其其适适用用于于浓浓缩缩程度较大的溶液蒸发。程度较大的溶液蒸发。第四节第四节 多效蒸发多效蒸发高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥第四节第四节 多效蒸发多效蒸发2.2.流程流程并流加料蒸发流程并流加料蒸发流程(三效三效)优点：优点：1.1.前前后后自自动动流流动动；2.2.后后效效可可自自行行蒸蒸发发；3.3.完完成成液液带带走走热热量小量小。缺缺点点：粘粘度度逐逐渐增大渐增大。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥第四节第四
18、节 多效蒸发多效蒸发 在在并并流流加加料料操操作作中中，溶溶液液可可凭凭借借前前后后两两效效之之间间的的操操作作压压强强差差，自自动动地地由由前前效效流流入入后后效效，无无需需动动力力输输送送。此此外外，由由于于前前效效溶溶液液的的沸沸点点高高于于后后效效的的沸沸点点，因因而而当当溶溶液液进进入入后后效效时时，一一般般会会因因过过热热而而自自行行蒸蒸发发，从从而而可可减减轻轻后后效效的操作负荷的操作负荷。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥第四节第四节 多效蒸发多效蒸发 多多数数情情况况下下，并并流流加加料料蒸蒸发发末末效效中中的的压压强强为为负负压压，相相应
19、应的的溶溶液液沸沸点点较较低低，因因而而完完成成液液带带走走的的热热量量较较少少。但但并并流流加加料料流流程程也也有有不不足足之之处处，由由于于各各效效中中的的溶溶液液浓浓度度依依次次升升高高，而而操操作作温温度度依依次次降降低低，故故容容易易导导致致后后几几效效中中的的溶液粘度偏高，引起传热状况的恶化溶液粘度偏高，引起传热状况的恶化。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥第四节第四节 多效蒸发多效蒸发2.2.流程流程逆流加料蒸发流程逆流加料蒸发流程(三效三效)特特点点：1.1.前前后后不不能能自自动动流流动动，需需送送料料泵泵；2.2.无无自自蒸蒸发发；3.3
20、.各各效效粘粘度度变变化化不不明明显显；4.4.适适宜宜于于粘粘度度随随温温度度和和浓浓度度变变化化较较大大的的溶溶液液的的蒸蒸发发，不不适适用用于于热热敏敏性物料的蒸发性物料的蒸发。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥第四节第四节 多效蒸发多效蒸发 在在溶溶液液流流向向上上，各各效效蒸蒸发发器器中中的的压压强强和和温温度度将将依依次次升升高高，溶溶液液不不能能在在蒸蒸发发器器之之间间自自动动流流动动，只只能能采采用用泵泵输输送送，且且各各效效中中必必须须对对流流入入的的溶溶液液再再次次加加热热才才能能使使其其沸沸腾腾，因因此此，逆逆流流加加料料流流程程一一般
21、般不不适适用用于于热热敏敏性性物料的蒸发物料的蒸发。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥第四节第四节 多效蒸发多效蒸发 在在逆逆流流加加料料操操作作中中，溶溶液液浓浓度度沿沿流流动动方方向向逐逐渐渐升升高高，相相应应的的温温度度亦亦随随之之升升高高，故故各各效效间间溶溶液液粘粘度度的的变变化化并并不不明明显显，因因而而各各效效间间的的传传热热系系数数变变化化不不大大，所所以以逆逆流流加加料料流流程程比比较较适适宜宜于于粘粘度度随随温温度度和和浓浓度变化较大的溶液的蒸发度变化较大的溶液的蒸发。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥
22、第四节第四节 多效蒸发多效蒸发2.2.流程流程平流加料蒸发流程平流加料蒸发流程 对对于于在在蒸蒸发发过过程程中中易易于于结结晶晶的的物物料料，为为避避免免溶溶液液夹夹带带着着晶晶体体在在各各效效之之间间流流动动，一一般般采采用用平平流流加加料蒸发流程料蒸发流程。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥第六节第六节 蒸发节能蒸发节能 1.采用多效蒸发采用多效蒸发 将将单单效效蒸蒸发发改改为为多多效效蒸蒸发发，可可大大幅幅提提高高生生蒸气的经济性，提高热能的利用率。蒸气的经济性，提高热能的利用率。2.额外蒸气的引出额外蒸气的引出 将将单单效效乃乃至至多多效效蒸蒸发发中
23、中的的二二次次蒸蒸气气引引出出，并并用用作作其其他他加加热热设设备备的的热热源源，同同样样能能提提高高生生蒸蒸气气的的热热能能利利用用率率，此此种种节节能能方方法法称称为为额额外外蒸气的引出蒸气的引出。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥第六节第六节 蒸发节能蒸发节能 高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥第六节第六节 蒸发节能蒸发节能 与与单单效效蒸蒸发发不不同同，多多效效蒸蒸发发中中的的各各效效均均会会产产生生二二次次蒸蒸气气，但但其其中中包包含含的的气气化化潜潜热热各各不不相相同同，因因此此额额外外蒸蒸气气的的利利用用效效
24、果果将将与与引引出出蒸蒸气气的的效效数数有有关关。在在多多效效蒸蒸发发中中，不不论论蒸蒸气气由由第第几几效效引引出出，均均需需对对第第一一效效中中的的生生蒸蒸气气进进行行适适当当补补充充，以确保给定蒸发任务的顺利完成。以确保给定蒸发任务的顺利完成。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥第六节第六节 蒸发节能蒸发节能 蒸蒸发发是是蒸蒸气气由由高高温温向向低低温温不不断断转转化化的的过过程程。若若额额外外蒸蒸气气是是从从第第i效效引引出出，则则当当生生蒸蒸气气的的热热量量传传递递至至额额外外蒸蒸气气时时，已已在在前前i效效蒸蒸发发器器中中反反复复利利用用。因因此此，
25、在在引引出出蒸蒸气气的的温温度度能能够够满满足足加加热热设设备备需需要要的的前前提提下下，应应尽尽可可能能从从效效数数较较高高的的蒸蒸发发器器中中引引出出额额外外蒸蒸气气，从从而而保保证证蒸蒸气气在在引引出出前前已已得得到到充充分分利利用用，且且此此时时需需补补充充的的生生蒸蒸气气量量也也较较少。少。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥第六节第六节 蒸发节能蒸发节能 3.热泵蒸发热泵蒸发 在在蒸蒸发发操操作作中中，虽虽然然二二次次蒸蒸气气含含有有较较高高的的热热能能，其其热热焓焓值值一一般般并并不不比比加加热热蒸蒸气气低低太太多多，但但由由于于二二次次蒸蒸气气
26、的的压压力力和和温温度度不不及及加加热热蒸蒸气气，故故限限制制了了二二次次蒸蒸气气的的用用途途。为为此此，工工业上常采用热泵蒸发的处理方法。业上常采用热泵蒸发的处理方法。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥第六节第六节 蒸发节能蒸发节能 热热泵泵蒸蒸发发是是指指通通过过对对二二次次蒸蒸气气的的绝绝热热压压缩缩，以以提提高高蒸蒸气气的的压压力力，从从而而使使蒸蒸气气的的饱饱和和温温度度有有所所提提高高，然然后后再再将将其其引引至至加加热热室室用用作作加加热热蒸蒸气气，以以实实现现二二次次蒸蒸气气的的再再利利用。用。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人
27、：王志祥主讲人：王志祥第六节第六节 蒸发节能蒸发节能 热热泵泵蒸蒸发发可可大大幅幅节节约约生生蒸蒸气气的的用用量量，操操作作时时仅仅需需在在蒸蒸发发的的启启动动阶阶段段通通入入一一定定量量的的生生蒸蒸气气，一一旦旦操操作作达达到到稳稳态态，就无须再补充生蒸气就无须再补充生蒸气。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥第六节第六节 蒸发节能蒸发节能 4.冷凝水自蒸发的利用冷凝水自蒸发的利用 加加热热室室排排出出的的冷冷凝凝水水温温度度较较高高，其其中中含含有有一一定定的的热热能能，应应适适当当加加以以利利用用。通通常常，温温度度较较高高的的冷冷凝凝水水可可用用于于其
28、其他他物物料料的的加加热热或或蒸蒸发发料料液液的的预预热热。此此外外，也也可可将将冷冷凝凝水水减减压压，使使其其饱饱和和温温度度低低于于现现有有温温度度，此此时时冷冷凝凝水水会会因因过过热热而而出出现现自自蒸蒸发发，然然后后将将气气化化出出的的蒸蒸气气与与二二次次蒸蒸气气混混合合并并一一起起送送入入后后一效的加热室，即用于后一效的蒸发加热。一效的加热室，即用于后一效的蒸发加热。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥第六节第六节 蒸发节能蒸发节能 流程流程 高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 蒸蒸发发设设备备实实为为传传热热设设
29、备备，其其主主体体是是蒸蒸发发器器，它它是是料料液液受受热热并并形形成成二二次次蒸蒸汽汽的的场场所所。根根据据溶溶液液在在器器内内流流动动情情况况的的不不同同，蒸蒸发发器器可可分分为为循循环环型型和和单单程程型型两两大大类类，其其加加热热方方式式有有直直接接热热源源加加热热和和间间接接热热源源加加热热两两种种，其其中中尤尤以以间间接热源加热方式最为常用。接热源加热方式最为常用。第七节第七节 蒸发设备蒸发设备高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 1.循环型蒸发器循环型蒸发器 根根据据引引起起循循环环的的原原因因不不同同，此此类类蒸蒸发发器器又又可可分分为为自自然
30、然循循环环型型和和强强制制循循环环型型两两大大类类。对对于于自自然然循循环环型型，溶溶液液循循环环是是由由于于溶溶液液的的受受热热程程度度不不同同所所产产生生的的密密度度差差而而引引起起的的；而而对对于于强强制制循循环环型型，溶溶液液循循环环则则是是因因外外力力的的作作用用而而引起。引起。第七节第七节 蒸发设备蒸发设备高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 第七节第七节 蒸发设备蒸发设备 循环型蒸发器循环型蒸发器 中央循环管式蒸发器中央循环管式蒸发器（标准式蒸发器）（标准式蒸发器）1-蒸发室；蒸发室；2-加热室；加热室；3-中央循环管中央循环管 S S循环循环/
31、S/S沸腾沸腾=0.41u=0.40.5 m/s中央中央循环管循环管沸腾管沸腾管高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 第七节第七节 蒸发设备蒸发设备循环型蒸发器循环型蒸发器优优点点：结结构构简简单单、制制造造方方便便，且且操操作作相相对对稳稳定定，对对于于粘粘度度较较大大或或在在浓浓缩缩过过程程中中易易于于结结晶晶的的蒸蒸发发操操作作均均能能适适用用。当当有有晶晶体体析析出出时时，可可将将底底部部设设计成锥形，以便排出晶体。计成锥形，以便排出晶体。缺缺点点：u=0.40.5m/s，在在循循环环型型蒸蒸发发器器中中K偏偏小小，也也不不便于日常的清洗和维护。便于日
32、常的清洗和维护。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 第七节第七节 蒸发设备蒸发设备 循环型蒸发器循环型蒸发器优优点点：循循环环流流速速较较高高，与与蒸蒸发发器器壳壳壁壁接接触的是温度较低的溶液，故热损失较低。触的是温度较低的溶液，故热损失较低。缺缺点点：设设备备耗耗材材较较多多、加加热热管管内内溶溶液液的的滞留量较大。滞留量较大。用用途途：常常用用于于易易结结晶晶或或结结垢垢溶溶液液的的蒸蒸发发过程。过程。1-1-液沫回流管液沫回流管2-2-除沫器除沫器3-3-加热蒸气管加热蒸气管4-4-加热室加热室 S S循环循环/S/S沸腾沸腾=1=11.5u=1.1.
33、5 m/s悬筐式蒸发器悬筐式蒸发器 高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 第七节第七节 蒸发设备蒸发设备 循环型蒸发器循环型蒸发器优优点点：沸沸腾腾室室中中无无传传热热面面，可可减减轻轻加加热热管管内内结结晶晶或或结结垢垢现现象象；循循环环流流速速较较高高，可可进进一一步步减减少少管管内内结结晶晶或或结结垢垢几几率率，并并可保证较高的传热系数。可保证较高的传热系数。缺缺点点：体体积积较较大大，需需建建高高大大厂厂房房；存存在在附附加加液液柱柱，传传热热温温度度差差损损失失增增大大，需需适适当提高加热蒸汽压力。当提高加热蒸汽压力。用用途途：常常用用于于易易结结晶
34、晶或或结结垢垢溶溶液液的的蒸蒸发过程。发过程。1-1-蒸发室蒸发室2-2-挡板挡板3-3-沸腾室沸腾室 4-4-加热室加热室5-5-循环管循环管6-6-除沫器除沫器 S S循环循环/S/S沸腾沸腾=2=23u=23 m/s列文式蒸发器列文式蒸发器 高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥第七节第七节 蒸发设备蒸发设备 循环型蒸发器循环型蒸发器优优点点：加加热热室室与与蒸蒸发发室室相相分分离离，因因而而清清洗洗或或更更换换比比较较方方便便。加加热热管管较较长长，一一般般可可达达直直径径的的50100倍倍，同同时时循循环环管管并并未未受受热热，其其内内溶溶液液的的密密
35、度度相相对对较较高高，因因此此溶溶液液的的循循环环速速度度较较大大，可可达达1.5m/s。外外热热式式蒸蒸发发器器的的生生产产强强度度较较大，且适应性较强。大，且适应性较强。缺点：缺点：热损失较高热损失较高。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥第七节第七节 蒸发设备蒸发设备 循环型蒸发器循环型蒸发器优优点点：在在循循环环泵泵作作用用下下，可可获获得得较较自自然然循循环环蒸蒸发发器器更更高高的的溶溶液液循循环环流流速速，一一般般可可达达1.5 3.5m/s，且且溶溶液液流流动动具具有有一一定定的方向性。的方向性。缺点：缺点：动力消耗较大。动力消耗较大。用用途途：
36、用用于于处处理理高高粘粘度度、易结晶或结垢的料液。易结晶或结垢的料液。强制循环式蒸发器强制循环式蒸发器 高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 单单程程型型蒸蒸发发器器也也称称为为非非循循环环型型蒸蒸发发器器，其其特特点点是是溶溶液液只只流流经经加加热热管管一一次次，即即以以完完成成液液的的形形式式排排出出蒸蒸发发器器。为为此此，必必须须确确保保溶溶液液在在较较短短的的停停留留时时间间内内，能能够够浓浓缩缩至至预预定定浓浓度度。与与循循环环型型蒸蒸发发器器相相比比，单单程程型型蒸蒸发发器器的的设设计计和和操操作作难难度度均均较较大大。单单程程型型蒸蒸发发器器较适
37、用于中草药等热敏性物料的蒸发。较适用于中草药等热敏性物料的蒸发。由由于于溶溶液液在在单单程程型型蒸蒸发发器器的的加加热热管管壁壁上上一一般般呈呈膜膜状流动状流动，故又称为，故又称为液膜式蒸发器液膜式蒸发器。第七节第七节 蒸发设备蒸发设备 单程型蒸发器单程型蒸发器高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 第七节第七节 蒸发设备蒸发设备 单程型蒸发器单程型蒸发器高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥升膜式蒸发器：升膜式蒸发器：为为顺顺利利成成膜膜，二二次次蒸蒸汽汽流流速速不不能能过过低低。对对于于常常压压和和减减压压操操作作，加加热热管
38、管出出口口处处的的汽汽速速一一般般应应分分别别控控制制在在2050m/s和和100160m/s。因因此此，升升膜膜式式蒸蒸发发器器一一般般不不适适用用于于处处理理浓浓度度较较高高的的溶溶液液，因因为为其其中中的的溶溶剂剂量量较较少少而而难难以以形形成成上上述述要要求求的的蒸蒸汽汽流流速速。此此外外，升升膜膜式式蒸蒸发发器器一一般般也也不不适适用用于于处处理理高高粘粘度度、易结晶或结垢的料液。易结晶或结垢的料液。第七节第七节 蒸发设备蒸发设备 单程型蒸发器单程型蒸发器高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥降膜式蒸发器：降膜式蒸发器：料料液液由由蒸蒸发发器器的的顶顶
39、部部加加入入，在在自自身身重重力力作作用用下下沿沿加加热热管管内内壁壁呈呈膜膜状状向向下下流流动动。液液膜膜在在向向下下流流动动过过程程中中因因受受热热而而蒸蒸发发，产产生生的的二二次次蒸蒸汽汽随随液液体体一一起起由由加加热热管管底底部部进进入入蒸蒸发发室室，然然后后分分别排出。别排出。第七节第七节 蒸发设备蒸发设备 单程型蒸发器单程型蒸发器高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥降膜式蒸发器：降膜式蒸发器：成成膜膜关关键键在在于于液液体体流流动动的的初初始始分分布布，需需在在每每根根加加热热管管顶顶部部安安装装性性能能良好的液体分布器。良好的液体分布器。降膜式蒸
40、发器可用于处理降膜式蒸发器可用于处理浓度或粘度较高的料液，浓度或粘度较高的料液，但仍不能处理易结晶、但仍不能处理易结晶、易结垢或粘度特大的料液。易结垢或粘度特大的料液。第七节第七节 蒸发设备蒸发设备 单程型蒸发器单程型蒸发器高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 第七节第七节 蒸发设备蒸发设备 单程型蒸发器单程型蒸发器 刮刮板板式式蒸蒸发发器器：刮刮板板式式蒸蒸发发器器的的加加热热管管是是一一根根垂垂直直安安装装的的空空心心圆圆管管，管管外外设设有有加加热热蒸蒸汽汽夹夹套套，内内部部装装有有可可旋旋转转的的刮刮板板。刮刮板板有有固固定定式式和和活活动动式式之之分
41、分，但但与与管管内内壁壁之之间间均留有较小的空隙。均留有较小的空隙。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 第七节第七节 蒸发设备蒸发设备 单程型蒸发器单程型蒸发器 刮刮板板式式蒸蒸发发器器：当当料料液液由由蒸蒸发发器器顶顶部部沿沿切切线线方方向向进进入入后后，将将被被刮刮板板带带动动旋旋转转，并并在在管管内内壁壁形形成成下下旋旋的的液液膜膜，使使溶溶液液被被快快速速蒸蒸发发和和浓浓缩缩。结结构构复复杂杂，能能耗耗较较大大，处处理理量量一一般般不不高高，但但对对于于高高粘粘度度、易易结结晶晶或或结结垢垢的的料料液液具具有有良良好好的的适应性。适应性。高等制药分离
42、工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 第七节第七节 蒸发设备蒸发设备 附属设备附属设备1.1.除沫器除沫器 折流式折流式 球形球形 高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 第七节第七节 蒸发设备蒸发设备 附属设备附属设备1.1.除沫器除沫器 百叶窗式百叶窗式 金属丝网金属丝网 高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥1.1.除沫器除沫器 冲击式冲击式 第七节第七节 蒸发蒸发 附属设备附属设备高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 第七节第七节 蒸发设备蒸发设备 附属设备附属设备1
43、.1.除沫器除沫器 离心式离心式 旋风式旋风式 高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 第七节第七节 蒸发设备蒸发设备 附属设备附属设备2.冷冷凝凝器器 若若二二次次蒸蒸汽汽的的潜潜热热不不需需重重新新利利用用，则则可可将将其其通通入入冷冷凝凝器器进进行行冷冷却却。蒸蒸发发生生产产中中的的冷冷凝凝器器常常采采用用间间壁壁式式或或直直接接混混合合式式冷冷凝凝器器。若若二二次次蒸蒸汽汽含含有有有有价价值值组组分分或或有有毒毒有有害害污污染染物物，则则应应选选用用间间壁壁式式。反反之之，制制药药生生产产中中的的蒸蒸发发对对象象多多为为水水溶溶液液，水水蒸蒸汽汽是是二二
44、次次蒸蒸汽汽的的主主要要成成分分，因因此此宜宜采采取取直直接接与与冷冷却却水水相相混混合合的的方方法法冷冷凝凝二二次次蒸蒸汽汽，即即选选用用直接混合式冷凝器直接混合式冷凝器进行冷却。进行冷却。高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥直直接接混混合合式式冷冷凝凝器器：冷冷却却水水由由顶顶部部喷喷洒洒而而下下，依依次次穿穿过过各各淋淋水水板板；二二次次蒸蒸汽汽由由下下部部引引入入，并并自自下下而而上上与与冷冷却却水水逆逆流流接接触触，两两者者充充分分混混合合与与传传热热，使使二二次次蒸蒸汽汽不不断断冷冷凝凝，冷冷凝凝水水与与冷冷却却水水一一起起沿沿气气压压管管排排走走
45、，而而不不凝凝性性气气体体则则经经分分离离室室分分离离出出液液滴滴后由真空泵抽出。后由真空泵抽出。第七节第七节 蒸发设备蒸发设备 附属设备附属设备高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 1.料料液液的的粘粘度度 蒸蒸发发过过程程中中，随随着着料料液液的的不不断断浓浓缩缩，其其粘粘度度也也会会相相应应增增加加。但但对对不不同同的的料料液液或或不不同同的的浓浓缩缩要要求求，粘粘度度的的增增加加量量存存在在很很大大的的差差异异，因因而而对对蒸蒸发发设设备备的的动动力力及及传传热热应应有有不不同同的的要要求求。粘粘度度是是蒸蒸发发器器选选型型时时的的一一个重要依据，也可
46、以说是首要依据。个重要依据，也可以说是首要依据。第七节第七节 蒸发设备蒸发设备 蒸发器选型蒸发器选型高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 2.料料液液的的腐腐蚀蚀性性 若若被被蒸蒸发发料料液液的的腐腐蚀蚀性性较较强强，则则应应对对蒸蒸发发器器尤尤其其是是加加热热管管的的材材质质提提出出相应的要求。相应的要求。3.料料液液的的热热敏敏性性 具具有有热热敏敏性性的的料料液液不不宜宜进进行行长长时时间间的的高高温温蒸蒸发发，故故在在蒸蒸发发器器选选型型时时，应优先选择单程型蒸发器。应优先选择单程型蒸发器。第七节第七节 蒸发设备蒸发设备 蒸发器选型蒸发器选型高等制药分
47、离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥 4.料料液液是是否否容容易易起起泡泡 由由于于易易起起泡泡料料液液在在蒸蒸发发过过程程中中会会产产生生大大量量的的泡泡沫沫，以以至至充充满满整整个个分分离离室室，使使二二次次蒸蒸气气和和溶溶液液的的流流动动阻阻力力增增大大，故需选择强制循环式蒸发器或升膜式蒸发器。故需选择强制循环式蒸发器或升膜式蒸发器。5.物物料料是是否否容容易易结结晶晶或或结结垢垢 对对于于易易结结晶晶或或结结垢垢的的料料液液，应应优优先先选选择择溶溶液液流流速速较较高高的的蒸蒸发器，如强制循环式蒸发器等。发器，如强制循环式蒸发器等。第七节第七节 蒸发设备蒸发设备
48、 蒸发器选型蒸发器选型高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥类型类型管内管内料液料液流速流速/ms/ms-1 1造造价价停停留留时时间间传传热热系系数数处处理理量量完成完成液浓液浓度度对被处理料液的适应性对被处理料液的适应性稀稀溶溶液液高高粘粘度度热热敏敏性性易易起起泡泡易易结结垢垢有有晶体晶体析出析出标准标准式式0.10.5最最低低长长一一般般一一般般能控制适适适适尚尚适适适适尚尚适适稍适稍适悬筐悬筐式式1.0低低长长稍稍高高一一般般能控制适适适适尚尚适适适适尚尚适适稍适稍适列文列文式式1.52.5高高较较长长较较高高大大能控制适适尚尚适适尚尚适适较较好好适适稍适稍适外热外热式式0.41.5低低较较长长较较高高较较大大能控制适适尚尚适适尚尚适适较较好好尚尚适适稍适稍适强制强制循环循环式式2.03.5高高高高大大能控制适适好好尚尚适适好好适适适适升膜升膜式式0.41.0低低短短高高大大较难控制适适尚尚适适良良好好好好尚尚适适不适不适降膜降膜式式0.41.0低低短短高高较较大大尚能控制较较适适好好良良好好适适不不适适不适不适刮板刮板式式最最高高短短高高小小尚能控制较较适适好好良良好好较较好好适适适适高等制药分离工程高等制药分离工程蒸发蒸发 主讲人：王志祥主讲人：王志祥