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亚游电游-真空干燥机工艺流程中溶剂冷凝系统的设计

信息来源:本站 | 发布日期: 2019-11-29 | 浏览量:47
摘要:真空干燥和真空精馏目前已成为一种比较成熟的工艺,但仍有许多实用科学与技术问题亟待解决。亚游电游技术人员对真空干燥工艺过程中的真空系统及冷凝系统及其参数进行优化的匹配,并对此干燥过程中所匹配的冷凝系统和真…

  真空干燥和真空精馏目前已成为一种比较成熟的工艺,但仍有许多实用科学与技术问题亟待解决。对粉体物料来说,在真空下,多孔粉体内、粉体间以及粉体与外界(干燥室内)的传热传质机理研究,包括真空条件下的如导热系数、水汽传递系数、孔道因子等传递参数的测定,最经济实用的操作压力周期确定、操作温度周期参数的选择、对社会环境的影响度等,都是值得我们必须深入研究的对象。纳米技术领域,特别要考虑到超细粉体的独特表面特性可能对该传热传质过程产生的影响。真空条件下粉体物料外部,干燥室内空间环境内部的温度分布场、压力场、组分速度场、湿度分布和液汽相变过程的研究也非常重要,如冷凝器中的捕获湿气能力、气体导通能力,与真空度或真空泵系统有效抽速的关系等。
       实际的干燥过程一般要达到两个目的,即干燥和提取(蒸馏),对于前者有用物质是物料,后者如果溶剂比较贵重,需要回收,就是获得溶剂的提取过程。溶剂的回收就是要把蒸发出来的溶剂气体冷凝成液体,包括蒸发过程和冷凝过程。鉴于以上问题,亚游电游技术人员对真空干燥工艺过程中的真空系统及冷凝系统及其参数进行优化的匹配,并对此干燥过程中所匹配的冷凝系统和真空系统的设计与参数进行对比分析。

真空干燥机  工艺流程
       真空干燥的过程就是将被干燥物料置放在密闭的干燥室内,用真空系统抽真空的同时对被干燥物料不断加热,使物料内部的水分获得足够的动能,被真空抽走的过程,同时在真空干燥过程中,干燥室内气体分子数少,密度低,含氧量低,降低被干燥物的氧化变质的可能,也可以减少物料染菌机会或抑制某些细菌的生长。
       双锥回转真空干燥机为双锥形的回转罐体,罐内在真空状态下,向夹套内通入蒸汽或热水进行加热,热量通过罐体内壁与湿物料接触,湿物料吸热后蒸发的水汽,通过真空泵经真空排气管被抽走。由于罐体内处于真空状态,且罐体的回转使物料不断的上下内外翻动,故加快了物料的干燥速度,提高干燥效率,达到均匀干燥的目的。双锥回转真空干燥机系统主要由双锥回转真空干燥机、冷凝器、除尘器、真空抽气系统、加热系统、冷却系统、电控系统等组成。

真空干燥机  溶剂冷凝系统的选择
       在干燥系统中的冷凝器是真空容器,因此要满足外压容器的强度要求,筒体和各联接部位的泄漏应满足真空密封的要求。在大多数的干燥系统中所配的冷凝器为管壳式冷凝器(一般为水冷),常用的水冷式冷凝器有三种型式:立式壳管式冷凝器、卧式壳管式冷凝器及螺旋板式冷凝器。
   (1) 立式壳管式冷凝器
       冷却水能均匀地分配到每根管子,沿管子的内壁面呈螺旋状流下,可提高管子的传热效果。它垂直安装,占地面积小,冷却水自上而下直流通过,清除管内水垢和铁锈方便,也可采用水质差的冷却水。这种冷凝器的传热系数比较低,一般约700~900W/m2·K。缺点是耗用的冷却水量很大,水管表面经常和空气接触,容易生长苔类植物,冷却管的腐蚀较大。
   (2) 卧式壳管式冷凝器
      构造与立式冷凝器相似,只不过是筒体是水平放置的,它结构紧凑,传热效果良好,冷却水沿各个流程串通流过传热管,提高了管内冷却水的流速,增大了传热系数,一般可达900~1400W/m2·K,冷却水耗量少。主要缺点是冷却管容易腐蚀,特别是当冷却水流速比较大的时候。另外清除冷却水管的污垢也较困难。一定要系统停车时才能进行。因此卧式壳管式冷凝器多半长期处于带污垢的状态下工作,影响了它的传热效果。
   (3) 螺旋板式冷凝器
       螺旋板式冷凝器是一种新型的冷凝器,冷却水以较高的速度作螺旋运动,因此放热系数较高。据资料,实验结果表明螺旋板式冷凝器的传热系数比卧式壳管式冷凝器的传热系数约高50%左右,体积较小,重量较轻。它的主要缺点是冷凝器的水侧锈蚀严重,且清理困难。同时水的流阻较大,在相同流速情况下约比卧式壳管式冷凝器的高4~5倍。
      鉴于以上三种型式冷凝器的优缺点,用户可以根据自身的条件自行选用,目的只在于能达到最佳的冷却效果。

真空干燥机  真空系统的选择
       真空系统是干燥的动力,真空系统在干燥过程中的最大作用就是形成真空,降低物料溶剂蒸发需用的温度,以使需用的加热温度降低,达到干燥的目的。从理论上讲,真空系统排出的气体是非可凝性气体,在干燥器中蒸发掉的溶剂在冷凝器中完全被冷凝,但实际情况并非如此。前面已介绍,冷凝过程是一个非平衡的动态过程,总是有部分溶剂蒸气进入真空系统。这样影响整个系统真空度(压力)的因素不只是真空系统,还有冷凝系统。
      选择真空泵系统要综合有效抽速和极限压力两项指标。在选择极限压力时,并非是越低越好,试验证明冷凝器的中气体温度对应的饱和压力必须低于真空系统的操作压力;当操作压力降低,则由于气体流动状态的变化,无论如何降低冷凝器的中气体温度,也不会使冷凝器的捕集率增长很多;另一方面真空度太高,对蒸发有利,同时二次蒸发的增加,对溶剂的回收又是不利的。
      传统的真空泵系统一般采用水蒸汽喷射泵,与其配套设备繁杂、能耗高,逐渐被淘汰。后来又发展到使用往复式真空泵、旋片式真空泵等,但此类真空泵使用的密封介质是真空泵油,与物料蒸汽混合容易产生油乳化,结果会污染工作环境,维护、维修频次高,运行费用也高。
      近年来发展起来的水环式真空泵和罗茨水环机组,除了可以用来抽除一般气体外,还可用于抽吸含有水分或少量灰尘的气体。与一般机械真空泵相比,不怕油污染,不怕水气及微尘,而与一般水环式真空泵相比,具有真空度高以及在高真空度下抽速大的特点,同时又可根据工艺要求真空度,改变配置方式。在干燥和蒸馏行业已大范围应用,取得了很好效果。这种机组真空度可从1330~0.5Pa,抽速从30~2500L/s任意配置。

真空干燥机  冷凝系统和真空系统综合配置原则
      根据溶剂的回收价值,选择或确定回收率,一般情况下取50%~95%,当然当系统的主要作用如果是蒸馏,溶质为废物,回收当然最重要,回收率必须高,可以主要考虑冷凝系统。
      如果系统和过程主要为了干燥,蒸发物是水或其他价值不高的物质,可以不回收。但是同时必须考虑真空泵系统对整个系统的温度要求,采用必需的冷凝措施,保护真空泵系统,以提高抽气效率。
      特别是有环境污染的挥发物质,更应该做好回收措施,以保护我们生存的空间不再遭受污染。这是我们配置真空系统和冷凝系统所必须优先考虑的社会因素。

      在真空干燥工艺中,溶剂冷凝回收时所需要的冷凝系统及真空系统进行选择和分析。真空干燥技术随着有关产业的发展必将会有比较大的进展,因为干燥涉及不同品类产品的品质、性状、干燥前后的不同物态。目前在使用真空干燥的如医药、化工等行业中,冷凝系统及真空系统已经被配套使用。随着社会发展,科技进步,真空干燥装置中的干燥器、冷凝器、真空泵系统的综合配套,从经济和社会两方面因素考虑,将会引起各行业的高度重视。


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