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：      热风循环烘箱深受广大用于电机制造、电机修理、轻纺、化工、电子、生物工程等各种需要绕组绕制、干燥、保温行业的青睐。 　　热风循环烘箱可用于纺织行业，如蚕丝绸涂料印花，可用于印版和薄膜, 印刷工业的 　　热风循环烘箱可用于由半导体材料制成的光电装置,其特征在于:热风循环烘箱内的半导体材料的输送是通过一系列的、由一种陶瓷材料制成的辊子实现的,所述辊子绕其自身的轴线旋转。 　　可用于保温烹制好的食物或烹制食物。 　　还可用于制药生产用于橡胶、塑料、模具、电镀、陶瓷原料等行业物品的快速干燥、烘培、热处理、加热、消毒、保温。广泛用于1.前言 　　目前，造粒技术已在医药、食品、建材、化工、冶金等各行各业得到了越来越广泛的应用，同时造粒技术本身也在应用的过程中不断地创新、发展和提高，并创造出了多种不同的造粒方法。如沸腾式流化床造粒法、喷雾干燥式造粒法、离心式流化床造粒法、挤出滚圆法等。这些方法各有特点和不同的用途。下面就造粒技术在制药行业中的应用情况分别介绍几种主要造粒方法，其中根据本文题目的要求着重介绍离心式流化床造粒法。 　　2.几种不同的造粒方法 　　2.1沸腾造粒法 　　沸腾造粒法在几种方法中效率最高。其原理是利用从设备底部吹入的风力将粉粒浮起与上部喷枪喷出的浆液充分接触后相互碰撞而结合成颗粒在镍精矿生产金属镍的工艺过程中，镍精矿的干燥技术是一个很重要的步骤。在传统的干燥工艺中往往采用以热风作为热源的回转窑干燥机对镍精矿进行干燥，但此干燥工艺存在诸多弊端：由于采用燃煤的烟道气作为热源直接对物料进行干燥，会使大量的煤灰进入镍精矿中，燃烧温度不好控制，干燥过程中会使镍精矿烧结，并产生腐蚀性气体，对设备腐蚀较大，维修费用高；煤燃烧会产生二氧化硫，因此增加了燃煤的费用及烟气后处理的费用，并对环境造成了污染；由于干燥前镍精矿含湿量大，并且干燥的热风往往在600—700℃，造成干燥设备在使用一段时间后粘结严重，设备无法正常运行；由于采用高温热风对流干燥，干燥系统需要较大的鼓、引风系统，因此干燥 　　1 工作原理 　　微粉干燥机的工作原理与旋转闪蒸干燥机基本相同，都是利用旋转气流与物料颗粒间产生很大的相对运动，从而强化传热传质的原理来完成物料的干燥。所不同的是：微粉干燥机具有更强的破碎和分散能力，非常适合于超细物料的干燥；微粉干燥机具有可调式分级器，可以方便地控制产品的粒径；微粉干燥机的结构更加先进，检修维护更加方便。微粉干燥机是集干燥、破碎和分级为一体的多功能干燥机。 　　2 设备结构 　　微粉　　犁刀式混合机性能特点减速机带动轴的旋转速度与桨叶的结构会使物料重力减弱，随着重力的缺乏，各物料存在颗粒大小、比重悬殊的差异在混合过程中被忽略。激烈的搅拌运动缩短了一次混合的时间，更快速、更高效。 　　犁刀式混合机工作原理犁刀式混合机卧式筒体内装有双轴旋转反向的浆叶，浆叶成一定角度将物料沿轴向、径向循环翻搅，使物料迅速混合均匀。 　　犁刀式混合机适用范围十分广泛。

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