真空干燥的理论基础以及真空干燥在工业领域的具体应用

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。为某一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。但通常仅通过一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。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”。 　　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。 　　真空干燥的优点 　　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。 　　干燥能力的提高 　　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。在恒定的加热温度下，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。 　　温和的热力处理 　　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。 　　高沸点溶剂的分离 　　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。 　　热效率高 　　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。 　　有毒性或爆炸性的物料 　　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）。 　　批处理真空干燥 　　系统的设置 　　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 　　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。 　　操作 　　根据产品特性，可以在一个恒定的加热温度或不同温度水平下进行干燥。 　　由于到湿颗粒的传热效果要明显胜过到接近干燥的颗粒，因此干燥初期的蒸发量要比末期高很多。在干燥末期，经常需要达到一个较低的压力水平，以确保最后残留的湿度能被去除。对于蒸汽过滤器、冷凝器、真空装置等外围组件的设计，利用特定压力下的最大蒸汽流量是很重要的。表2显示了各种参数对设备干燥性能的影响。 　　没有必要设计一种只在最低压力和最高容许温度下操作的理想干燥系统, 因为这将需要大型并且昂贵的外围设备。系统一般设计成自调节的压力容器。也就是说，冷凝器和真空装置适于处理较高压力下的高蒸汽流量，当干燥量下降后压力也降低。在这种设置下，干燥末期的压力是较低的。 　　■混合 　　混料干燥器为锥形容器，内部的螺杆起混料作用。螺杆由底部或顶部的驱动装置的作用下，在自转的同时还沿着器壁作公转，可以对物料作充分而温和的混合。螺杆设计成锥形，外径由下至上逐渐变大，这样螺杆的输送能力得到了很大提高。以MT4.0/3机型（可用容积4m3）为例，根据计算，锥形设计可使混合能力提高5倍左右。这就使得产品颗粒间的传热阻力最小化，极大提高了干燥性能。 　　■传热 　　容器壁内部采用盘管（或夹套）设计，通过流动的热媒（如热油、蒸汽等）对内壁加热。采用盘管设计的优点是可以减小容器壁厚、施用较高的热媒流速。同时，热媒也对螺杆进行加热——螺杆内有回路设计。基于螺杆的设计特点，加上螺杆沿器壁的旋转，传热面积得到了极大提高，并高于容器壁的传热面积，由此可见螺杆加热对于干燥的重要性。 　　连续真空干燥 　　混料干燥器可以设置在真空下操作，实现真空干燥的诸多优点。以下将对连续真空干燥的设置和操作进行介绍。 　　系统的设置 　　连续真空干燥系统设置和批处理系统相似，但需要定量进料装置和进/卸料锁闭装置，以便产品连续地进入和卸出系统。 　　操作 　　连续干燥器的主要不同在于：从始至终在整个工艺区内保持一个恒定的工艺压力。有些干燥器设计，如盘式干燥器，可以实现分区域的变温控制，以达到优化目的。由于工艺条件和进入 / 卸出系统的质量流量不变，外围设备的设计基础易于定义。 　　进 / 卸料系统 　　为连续真空干燥器选择合适的进料和卸料设备，主要考虑产品特性、压力水平和体积流量等因素。 　　干燥器设计 　　真空干燥器用于在不同工艺条件和操作模式下处理不同类型的产品。代表性的应用是温和地处理高附加值、小批量的医药产品，以及从废物中提取高价值的溶剂。 　　依据产品的特性，选择合适的干燥器类型非常关键，尤其对于工业化生产。 · 行业聚焦： 利用混合机对烧结混合料造小球，是提高混料透气性提高烧结机产量，提高烧结矿质量，降低烧结能耗的有效措施。利用混合机造小球的原理是混合料在混合机内滚动成球。混合料在混合机内一方面滚动成球另一方面已经成球的小球要经受混合料在混合机内滚动冲击破坏、滚动摩擦破坏，抛落摔打破坏。如混合机工艺参数、衬板设计不合理，混合料在混合机内不但有滚动同时还有滑动、卸落。混合料在混合机内的滑动、卸落过程不能造球，而且对混合料中的小球有破坏作用。混合机优化设计就是围绕着如何延长混合料在混合机内的滚动路程，减少混合料小球在混合机内的冲击、摩擦、滑动及卸落。北京金都冶金机械红薯含有24-30%的碳水化合物，1.7%的蛋白质，0.3%的纤维素,丰富的维生素A、C、E和钙、钾等元素，欧美人赞它是“第二面包”，法国人称它是当之无愧的“高级保健食品，日本人称其为“冠军菜”。红薯加工后的副产品——红薯渣，也含有丰富的蛋白质、糖、维生素和微量元素，可用于制作食品，加工酒精，做成饲料，生产酱油、醋的糖色，还可以用来制作一次性餐饮具，用途广泛。江西山峰薯业有限公司年加工红薯7-8万吨，鲜红薯渣（含水90%以上）上百万吨，由于受技术的影响，这些资源白白浪费了。公司采用先进的淀粉加工技术，红薯粉碎到80-100目，使红薯渣成水样，很难脱水干燥。由于红薯加工是季节性生产，在短期内不采 该专利产品采用微波加热的方式，物料在真空（压力）状态下能连续进出料，可对不同食品的低温油炸并脱油为一体的食品加工设备，也可对各种不同物类进行微波真空干燥、微波冷冻干燥、微波杀菌、微波强化萃取等的产品加工，实属国内、外首创。设备设计科学合理、安全可靠、制造简单、制造成本低，可实现全自动操作，维修方便，适用性广泛，经该设备加工的产品质量高，运行成本低，无污染，是目前最先进的加工设备。 一、  概述 现有技术中，一般采用常压连续式和真空间歇式加工设备，热源一般采用电、煤、蒸汽，直接或间接的方式加热，劳动强度大，生产效率低，能耗高，运行成本高，质量差，设备投资大，适应沸腾制粒干燥机,国内俗称一步制粒机，是在20世纪 80年代引进国外同类型产品基础上，经消化吸收、改进后设计而成。 　　由于沸腾制粒干燥机操作简便，性能优越，制造精良，尤其是能满足制药、食品工业 GMP规范要求，备受制药、食品领域用户欢迎。 　　沸腾制粒干燥机特别适用于中西药以及食品类干燥及制粒，制得的颗粒崩解度强，流动性好，速溶性好，可直接用来压片、灌胶囊、作冲剂和固体饮料等。 　　据不完全统计，目前我国有中西药制BR>　 八、 当驱动磨擦而产生的微量异物及润滑无法避免时，应对其机件部位实施封闭并与工作室隔 　　　 离。所用的润滑剂不得对药品、包装容器等造成污染。对于必须进入工作室的机件也应采取隔离 　　　　保护措施。 　 九、设备清洗除采用一般方法外，最好配备就地清洗（CIP），就地灭菌（SIP）的洁净、灭菌系 　　　　统。 　 十、设备设计应标准化、通用化、系列化和机电一体化及实现生产过程的密闭、自动检测，是全 　　　 面实施设备GMP要求的保证。 　 十一、 涉及压力容器，除符合本通则外，还应符合GB150－1998"钢制压力容器"有关规定。

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