真空装置在干燥工艺中的应用.doc

真空装置在干燥工艺中的应用一、 前言 减压状态下的蒸发实验在十七世纪就已经开始了，到十九世纪中叶真空技术已在石化领域广为应用。后来随着真空技术及干燥技术的发展，在干燥领域中真空技术的应用越来越广泛。 所谓真空,并不是完全没有空气的分子数量较少的状态。在真空条件下加热物料，使其水分内部扩散，内部蒸发，表面蒸发，从而进行低温低压干燥的工艺。 真空干燥的显著特点： 1 真空状态下的沸点降低，水的蒸汽压数据见表1，所以蒸发面积可缩小，整个装置紧凑。 2 干燥温度低，可干燥热敏性物料。 3由于可实现低温蒸发,可利用低压蒸汽或蒸汽。 4 在真空状态下，可以灭菌。1、 水汽化所需的热量是随汽化温度的降低而增加。因此在真蒸发中，蒸发相同重量的水分所消耗的热量要比常压下消耗多。2、 随真空度的提高，热传导系数降低。3、 真空度越高，真空设备的投资越大。4、 随真空度的提高，干燥系统的密封要求更加严格。所以，在真空蒸发干燥中，工作真空度的确十分重要。二、真空设备的制造1、密封 密封在真空干燥装置的制造中占有重要地位，对于永久密封连接及密封连接，在这里不再在一般的减压干燥工艺中，真空度要求不高，可用填料米饭，主要由于填料密封结构简单，加工装配容易，成本低，也便于维修更换，但用普通填料腔温度超过九十度，再由于真空室里的真空状态，填料逐渐干枯，失去密封作用。我们现在还用柔性石墨密封件，其有以下几个优点1） 耐高温 2） 耐腐蚀 3） 具有自润滑性 4） 柔韧性及回弹性良好 5） 致密性好 6）导热率高，可以把运转环中的磨察热及时散发出去，防止轴被咬死及老化机械密封，又称端面密封，通常由静心环（静环）、旋转环（动环）、弹性或磁性元件，旋转环传动件和辅助密封圈等零件组成 工作时利用旋转和静止环相对转动的两个贴合表面以及辅助，密封来实现其密封功能，在干燥工艺中一般转速较低，摩擦热量较少。2、除尘 现象存在，我们现一般用布袋除尘器，每干燥一次清理一次布袋，有时用水浴降尘，效果也很好。3、冷凝真空配置冷凝器，一是工艺要求蒸发出来的溶剂回收利用，二是把可凝性气体凝缩下来，达到排气泵的目的。一般采用干燥装置，其蒸发部分压力几乎都是产生蒸汽的分压，极少部分是空气分压。因此用冷凝器凝缩液化时，因冷却而该部分的压力急剧下降。能够显示的几乎只有空气分，因此蒸发部分的压力与冷凝部分在压力是有差别的，冷凝器可以起到泵的作用。三 、工艺中工作干燥真空度的选在实用上便利起见，人们常把真空度粗划为几个区域低真空 105102pa中真空 10210-1 pa高真空 10-110-5 pa超高真空 10-5 pa 一般的减压干燥与蒸馏是在低真空段的。 冷冻干燥中食用品冷冻干燥在中真空段。 冷冻干燥血液等生物制品及分子蒸馏在高真空段。 在减压干燥中，真空度高，有利于水分在较低的温度下汽化，但真空度高又不不利于热的传导，影响对物料的加热效果，真空度高有利于用真空压差使诸如电缆等从内部汽化的水分通过缝隙运动出来，但真空度高又会造成真空系统结构的复杂，设备投资增大。 为此综合利弊，兼顾真空对于传热的影响，真空蒸发干燥的工作真空度选择一定要合适，并非越高越好。对于一些特殊的物料，要求水分含量较低，也有提高真空以改善干燥效果的工艺。四、成熟的几种真空干燥设备1、箱式干燥机 方型或圆型，物料静止，产量较低。2、耙式真空干燥，空心浆叶真空干燥机利用内外加热，耙齿或浆叶不断搅动更新干燥表面通用性好，干燥速度快适于膏状、粉状、粒状物料的干燥。3、双锥真空干燥，转鼓真空干燥机利用主机的旋转使内部物料混合，热效率高，但干燥微粉时会担心排气系统侧微粉的飞散。4、电缆真空干燥机利用大电流低电压对电缆进行内部加热，外部抽真空干燥，干燥速度快，效率高。五、干燥工艺中真空系统选型1、真空系统计算中的重要参数1） 真空室的极限真空 Pj=Po+Qo/Sp Pa （1） 式中Pj真空室所能达到的极限真空Pa Po真空泵的极限真空pa Qo空载时，长期抽气后真空泵的气体负荷 （主要是漏气） Pa.l/S Sp真空室抽气口附近泵的有效抽速L/s实践中知，减压干燥装置的漏率约1000Pa.L/S（2）真空室的工作压力 Pg=Pj+Q1/Sp=P0+Q1/Sp+Q2/Sp Pa (2)式中: Pg真空室工件压力PaQ1干燥工艺生产过程中真空室的气体负荷Pa.1/S真空室的工作压力一般高于其极限真空.工作压力的选择得愈接近极限真空,真空抽气设备的经济效率越低.从经济方面考虑,最好在主泵的最大抽速或最大排气量附近选择工作压力,一般工作压力多半选择在高于极限压力半个到一个数量级.(3)真空室抽气口附近的有效抽速S=Sp.V/(Sp+V) (3)S泵的抽速 V管路的流导2、选泵与配泵1） 传统的用往复式真空泵及SZ系列耗能大，抽速低，近几年已很少应用。2） 新发展起来的用SK、2SKSK 型单级水环泵极限真空约在61031104Pa, 2SK 型双级水环泵极限真空约在31036103Pa，在真空干燥中有广泛的应用，但工作真空度较低。3） 重点介绍JZJ2S系列就罗茨水环机组应用与真空干燥工艺，国内外都进行了不少开发研究工作，淄博真空设备厂做了大量的工作，形成系列产品，该产品可实现较高的真空下有较大的抽速。现广泛应用于各领域产品情况列于表2：表2:机组类型极限真空（Pa）工作压强(Pa)大气喷射泵+双级水环泵11031.31031052.5103罗茨泵+双级水环泵41026.51031.31041.3103罗茨泵+大气喷射泵+双级水环泵131.31041.3102罗茨泵+罗茨泵+双级水环泵1.32.510313罗茨泵+罗茨泵+大气喷射泵+双级水环泵1.310-12.510313罗茨泵+罗茨泵+罗茨泵+双级水环泵10-11.31031.3罗茨泵+罗茨泵+罗茨泵+大气喷射泵+双级水环泵10-21.3101.3罗茨泵+液环泵131.31041.3罗茨泵+罗茨泵+液环泵1.310-11.31031.3罗茨泵+罗茨泵+罗茨泵+液环泵10-21.31031.31、根据抽除水蒸气的量选用。工作真空合适的机组才能在该工艺条件下最大限度地抽除水蒸气而不至于影响机组的工作状态。2、在满足工作真空度的条件下，选用耗能小的机组以节省干燥费用3、相同能耗的条件下，选用抽速大的机组4、在真空干燥工艺下，尽量配置冷凝器，可极大地提高抽速，降低成本。在通常情况下，有大量水蒸气时罗茨水环机组比较适用。但在相同极限真空条件下罗茨水环机组要比罗茨油环机组增加一级罗茨泵，所以在工作压强低于百帕时，采用罗茨液环机组为宜，罗茨液环机组用时，需加油水分离器。六、 真空干燥技术的发展方向1、真空干燥技术发展到现在，在技术上已经没有问题，现在就是要使设备大型化了，生产出大型真空干燥机，一利于社会生产的需要。现在大多数真空干燥设备都是间歇式干燥设备，研究连续式真空