TA的每日心情 | 怒 2020-6-29 17:24 |
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真空干燥的理论基础及工业应用(上)
3 ~! E- Z+ U0 g6 I+ [! D' i在化工和制药的合成工艺里,分离是非常重要的一项操作单元。通常机械固液分离设备不能达到产品的质量要求,而需要在此基础上再进一步干燥。本文介绍了真空干燥技术及其工业应用。/ q( s4 G3 ^2 W: s6 J
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在许多化学和医药产品(中间体或最终产品)的合成工艺里,固体颗粒悬浮在液体中,需要在某一阶段将其从浆液中分离出来。首先使用机械固液分离设备,如过滤离心机、真空(或压力)过滤机、沉降器、压滤机及静态增稠器等,将固体从液体中分离出来。为某—工艺选择最佳的机械分离设备类型,主要依据固体性质、产能及操作方式等因素来决定。但通常仅通过—个机械固液分离步骤是不能达到产品质量要求的,因为仅依靠机械力不可能除去所有的液体。
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根据产品和设备的不同,从离心机或过滤机卸出的产品湿度一般在5%~80%(重量)范围内。因此,完成机械固液分离后,一般还需要通过热力固液分离步骤,将残留在固体内的液体分离出来。这一步骤通常称为“干燥”。
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在上述的机械固液分离工艺中,固体和液体都维持着它们各自的物理状态。在干燥工艺中则出现了相变,即液相向气相的转变。按照对产品加热的方法不同,可将干燥分为三种类型,即对流干燥、接触干燥和辐射干燥。下面将简要介绍接触干燥中的真空干燥技术的特点及两种真空干燥技术的应用。
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% Z7 F$ N. a; b* w1 真空干燥的优点; @% l. H) Z) O% I/ g8 p* u4 ]2 ^& `% D
2 b. G0 a% p3 p0 W n1 i1 y7 B 使产品干燥效果产生变化的一个重要驱动力是所含液体的蒸发温度,这一温度取决于工艺压力。降低工艺压力使蒸发温度下降,可以带来很多益处,尤其对于接触干燥。0 P/ n- \6 B9 h/ h. T
$ }& U$ }; ^+ R3 C (1)干燥能力的提高/ @2 T5 s+ J8 a" v1 y( B, \
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去除表面湿度的干燥能力是关于热媒温度与蒸发温度之间的温差(DT,热流的驱动力)的线性函数。在恒定的热温度下,真空下去除表面湿度时的蒸发量得到提高。因为与常压干燥相比,真空下具有更高的温差。5 a2 L' [3 K( G$ y- r& g4 h+ w, O
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(2)温和的热力处理* ?" ?2 _% I8 \
3 \; M9 L% `. x 如果温度太高或加热时间过长,许多有机产品的质量将下降。真空下的蒸发温度的下降使得可以在低温下进行干燥。
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, j8 i" A. S0 D: O: `4 w (3)高沸点溶剂的分离
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接触干燥器一般由碳钢、镍合金不锈钢材质制造,由液态传热流体通过焊接夹套或盘管加热。通常焊接部件和传热流体的最高操作温度在320~360℃的范围内。因此对于标准设备,只有使用真空干燥才可能在正常加热温度下完成高沸点有机溶剂的蒸发。
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% U8 k2 [: a, d- n0 q: Y) Y" s( n; { (4) 热效率高
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在接触干燥器中,施加的热量直接作用于产品和蒸发液体,不存在热废气的能量损失(对流干燥就有热废气的能耗)。由于真空下蒸发温度较低,加热固体只需要较少的能耗。低加热温度下,容器只会有相当少的热损失(散热到环境)。所以真空干燥节约了所需的总热量。
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1 j' z3 f) R* h4 x/ K3 [ (5) 有毒性或爆炸性的物料
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真空干燥装置是封闭的系统,正确操作就不会与环境产生质量传递。气体由纯溶剂蒸汽组成。即使有轻微的漏气,也不会导致爆炸,因为蒸汽密度(真空)低于临界值。有毒产品也不太可能泄漏到系统外,因为工艺区的压力较高(常压)。
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2 批处理真空干燥. Y& f- v7 ?/ g
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(1)系统的设置1 W; Y0 r( I) B1 C
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干燥器外的干燥系统一般由加热单元、蒸汽过滤器、冷凝单元、真空装置、进/卸料装置、连接管线、控制/仪表装置等部分组成,如图1。(图1略)7 q, @4 Y( M) a
4 ?- r8 w8 f5 B9 O5 h 处理流动性粉料时,为避免冷凝器、真空泵和管线内结垢(细粉),需要使用蒸汽过滤器。使用内置蒸汽过滤器,可以将高附加值产品的损失降到最低,同时显著降低了干燥器的安装高度。 |
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