化工原理(第五部分蒸发和冷冻)

主讲人：刘春颖第五部分：蒸发和冷冻蒸发部分冷冻部分蒸发部分

1.蒸发概述1）蒸发操作概念

在化工、轻工、食品、医药等工业中，通过化学反应或物理性操作过程经常得到一些含溶质的稀溶液，为了得到符合标准的产品。

常将含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发。溶剂S溶质A（不挥发）溶剂S加热挥发性溶剂，不挥发溶质――加热、沸腾－→溶剂部分汽化；溶液浓缩2）蒸发操作的目的获得浓缩的溶液，直接作为成品或半成品脱除溶剂。此过程常伴随有结晶过程去除杂质。3）蒸发操作的分类①按二次蒸气的利用情况分单效蒸发：

将二次蒸气不再利用而直接送到冷凝器冷凝以除去的蒸发操作。单效蒸发；多效蒸发单效多效蒸发：

若将二次蒸气通到另一压力较低的蒸发器作为加热蒸气,则可提高加热蒸气（生蒸气）的利用率，这种串联蒸发操作称为多效蒸发。②按操作压力分常压加压减压（真空）减压蒸发：沸点降低优点：(1)有利于提高Δtm↑,(2)可利用低压蒸汽作为加热蒸汽(3)有利于对热敏性物料蒸发(4)沸点温度低，减少热损失常压蒸发：可采用敞口设备，二次蒸汽可直接排放在大气中，但会造成大气污染，适用于临时性或小批量的生产。加压蒸发：可提高二次蒸汽的温度，有利于二次蒸汽的利用，但要求加热蒸汽的压力较高。

单效蒸发多采用真空操作；多效蒸发一般，前效是加压或常压的，后效采用真空的；4）蒸发操作的特点①沸点升高

溶液沸点高于纯溶剂的；浓度越高，沸点越高，传热动力越低；②物料的工艺特性

浓缩结晶、变质分解等；③能源利用

节约能源，提高蒸汽利用率等；蒸发属于传热加传递过程，但又区别与传热2.单位蒸汽消耗量D/W和温度差损失△1）.单位蒸汽消耗量是蒸发器操作是否经济的重要标志。D——加热蒸汽消耗量，kg/h；W——溶剂蒸发量，kg/h；D/W:每蒸发1kg溶剂所需要加热蒸汽的消耗量。2）.温差损失△t

=T-tb△t视=T-T′T——加热蒸汽温度；tb——溶液沸点；T′—溶剂的沸点（二次蒸汽饱和温度）；有效温差△t

（即△tm）：加热蒸汽温度和溶液沸点之差(实际)溶液沸点tb溶剂沸点T′加热T有效温差△t视温差△t视：加热蒸汽温度和溶剂沸点之差(理论)△=△t视-△t

=tb-T′温差损失△：溶液沸点与溶剂沸点之差(即:沸点升高)温差损失△,就是溶液沸点升高值温差损失原因：溶质引起；液柱静压头引起；流体阻力；3.蒸发生产强度和强化途径1）.蒸发器生产强渡单位加热面的蒸发水量为蒸发器生产强度，用U表示，提高传热温差――真空蒸发（受水温和设备条件限制）；提高传热系数K

（主要途径）强化方法：

蒸汽中不凝性气体的排除（蒸汽冷凝降低传热系数）；液体的流动状态：增加溶液循环和湍流程度；解决结垢问题；2）蒸发操作的经济性可采用的措施：⑴多效蒸发⑵额外蒸汽的采出⑶热泵蒸发⑷冷凝水热量的利用（1）采用多效蒸发提高了生蒸汽的经济性。显然，W/D的提高是以增加蒸发器的投资为代价换取的。压力↘沸点↘真空设备费用随效数增加而增加，一定程度后节省的蒸汽量得不偿失；一般在四效以下;并流优点：1．利用各效间压差自动进料，可省去输液泵。2．前效温度高于后效，进料呈过热状态，产生自蒸发，各效间可不设预热器。3．辅助设备少，装置紧凑，温差损失少。4．操作简便，工艺稳定。缺点：后效温度低，组成高，料液黏度增大，降低了传热系数。逆流优点：1.随着料液组成提高，温度相应提高，黏度变化小，各效传热系数相差不大，可充分发挥设备潜力。2.完成液排出温度较高，可利用显热在减压下闪蒸增浓，提高完成液组成。缺点：1.辅助设备多，动力消耗大；2.不适于处理热敏性溶液；3.操作复杂，工艺不易稳定平流各效分别进料并分别出料，二次蒸汽多次利用，对易结晶的物料较合适（因为结晶体不便在效与效之间输送）。（2）引出额外蒸汽在多效蒸发中，末效二次蒸汽因能位太低而难以利用。但是，实际操作中往往从前几效中引出部分二次蒸汽――称额外蒸汽，供其他加热设备使用，以提高生蒸汽的利用率。（2）冷凝水闪蒸⑶热泵蒸发（二次蒸汽再压缩）在单效蒸发中，可以将二次蒸汽经压缩机绝热压缩，提高能位后再送往加热室。这可以利用二次蒸汽的大量潜热，而为维持正常操作，只需补加少量压缩功即可。

4.蒸发设备将蒸发器分为循环型和单程型（不循环）循环型中央循环管式外热式强制循环式单程型升膜式降膜式刮板式辅助设备：除沫器、冷凝器、真空泵等循环型单程型冷冻部分补：热力学基本概念冷冻简介制冷：将热持续的从低温物体传给高温环境介质制冷操作：利用冷冻剂从物料中取出热量，使物料低于周围环境的温度，同时将热量传递给周围的水或空气的操作。由于热量只能自动地从高温物体传给低温物体，因此实现制冷必须包括消耗能量的补偿过程。

相变制冷蒸气压缩式制冷吸收式制冷蒸汽喷射式制冷气体膨胀制冷(节流效应和绝热膨胀)制冷的基本方法1.冷冻循环基本原理冷凝压力蒸发压力冷凝压力蒸发压力气体液体气体高温高压液体低温低圧气体低温低压压缩机（压缩）冷凝器（冷凝）节流（膨胀）蒸发器（蒸发）液体高圧常温冷冻循环低压吸热高压放热冷凝、冷却器蒸发器压缩机节流阀12543TS54123(饱和l)(湿蒸汽)(饱和g)(饱和g)等焓线过热蒸气饱和状态P↓T↓冷凝、冷却器蒸发器压缩机节流阀1254气体线液体线TS54123气液

PS冷凝压缩节流蒸发压-焓图21453四大件所用元件蒸发器压缩机冷凝器节流阀\膨胀阀作用利用冷冻剂蒸发吸热，产生冷作用；对外输出冷量的设备提高冷冻剂气体压力，造成液体条件（从蒸发压力升到冷凝压力）用冷却介质将冷冻剂冷凝放出热量进行液化降低冷冻剂液体压力和温度（从冷凝压力降到蒸发压力）制冷剂状态液态→气态气态气态→液态液态压力低压增加高压降低温度低温→低温低温→高温高温→常温常温→低温2.冷冻系数ε=T1T2–T1=T低T高

–T低定义：=从低温热源吸收的热消耗的外功=Q1N=Q1Q2–Q1T1234SQ2Q1冷凝温度蒸发温度NT2T1冷冻能力对于理想制冷循环,ε仅与T1和T2有关，与制冷剂的性质无关。ε↑,制冷效率↑；T2↓,ε↑---------但T2↓受环境条件限制，故主要受T1影响；T1↑ε↑---------过低不利于传热(蒸发器内推动力减小)。冷凝温度蒸发温度制冷系数ε

：消耗单位外功所能获得的制冷量。用于衡量制冷循环经济性的一项指标。3.冷冻能力Q1Q14.冷冻操作条件的选定1）.蒸发温度T12）.冷凝温度T2T1ε蒸发温度要适宜，一般比被冷物料最低温度低4~8K（受冷物料温度限制）。机械消耗小，操作费用小；蒸发器传热动力小，需加大换热面积，设备费用增加；通常取冷凝温度比冷却剂高8~10K（受冷却剂温度限制）。T2ε4）.过冷操作3）.压缩比P2/P1T1↘那么P1↘P2P1T2↗那么P2↗功耗增大压缩比不能过大，单级不能超过6~8冷冻剂蒸汽冷凝成液体后，再进一步冷却降低其温度（低于其冷凝温度），称为过冷操作；一般过冷量比冷凝温度低5KT2↘那么P2↘，压缩比降低，过冷系数增加，冷冻效果好5.冷冻剂与冷载体1）.常用冷冻剂对制冷剂的要求：①常压下，沸点低→蒸发温度低；②单位容积制冷量大→制冷剂量小，压缩机尺寸小；③制冷剂潜热要大→可减少制冷剂循环量；

④不燃烧、无毒、无刺激气味（无爆炸、无腐蚀性）价低。（1）氨:单位容积制冷量大、价廉；但有味、有害且有腐蚀；（2）氟里昂：氟氯代甲烷和氟氯代乙烷的总称；破坏地球的臭氧层，已限制使用。⑶碳氢化合物：常用的主要是乙烯、乙烷、丙烯、丙烷；2）.载冷剂载冷剂是指间接冷却系统中运载冷量的媒介物质，又称冷媒。它依靠显热来传递冷量。水：高温载冷剂（0℃之上），在空调系统中应用特别理想。冷冻盐水：中温载冷剂，一般用氯化钠或氯化钙配置，适用于-5∼-50℃制冷装置。腐蚀性大。有机溶液：低温载冷剂乙二醇，1.7∼-50℃。丙二醇，-3.7∼-36℃。酒精(C2H5OH),凝固点为-114℃，可做低温载冷剂(-114℃以上)。二氯甲烷，凝固点为-97℃，可做低温载冷剂(-90℃以上)。谢谢！谢谢！博学，笃行，知行合一！以此与大家共勉！谢谢观看/欢迎下载BYFAITHIMEANAVISIONOFGOODONECHERISHESANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHESONETOSEEKITSFULFILLMENTREGARDLESSOFOBSTACLES.BYFAITHIBYFAITH安全注射与职业防护PART01一、安全注射二、职业防护主要内容安全注射阻断院感注射传播让注射更安全！《健康报》

别让输液成为一个经济问题有数据显示，是世界最大的“注射大国”。2009年我国平均每人输液8瓶，远远高于国际上人均2.5—3.3瓶的平均水平。我国抗生素人均消费量是全球平均量的10倍。因此我国被称为：

“输液大国、抗生素大国和药品滥用大国”。2016年国家十五部委重拳出击

遏制细菌耐药《阻断院感注射传播，让注射更安全（2016-2018年）》专项工作指导方案量化指标医疗卫生机构安全注射环境、设施条件、器具配置等合格率100%医务人员安全注射培训覆盖率100%规范使用一次性无菌注射器实施注射100%（硬膜外麻醉、腰麻除外）医疗卫生机构对注射后医疗废物正确处理率100%医疗卫生机构内部安全注射质控覆盖率100%医务人员安全注射知识知晓率≧95%医务人员安全注射操作依从性≧90%医务人员注射相关锐器伤发生率较基线下降≧20%相关内容基本概念安全注射现况不安全注射的危害如何实现安全注射意外针刺伤的处理

基本概念

注射

注射是指采用注射器、钢针、留置针、导管等医疗器械将液体或气体注入体内，达到诊断、治疗等目的的过程和方法。包括肌内注射、皮内注射、皮下注射、静脉输液或注射、牙科注射及使用以上医疗器械实施的采血和各类穿刺性操作。

基本概念

符合三个方面的要求：对接受注射者无危害；对实施者无危害；注射后的废弃物不对环境和他人造成危害。不安全注射发生率东欧：15%中东：15%亚州：50%印度：50%中国：50%对我国某地3066个免疫接种点的调查表明:一人一针一管的接种点为33.5％一人一针的接种点为62.1％一人一针也做不到的接种点......

目前情况

不安全注射

没有遵循上述要求的注射常见不安全注射-对接受注射者不必要的注射注射器具重复使用注射器或针头污染或重复使用手卫生欠佳注射药品污染不当的注射技术或注射部位医用纱布或其他物品中潜藏的锐器常见不安全注射-对接受注射者减少不必要的注射是防止注射相关感染的最好方法据调查，从医疗的角度来说，有些国家高达70％的注射不是必须的应优先考虑那些同样能达到有效治疗的其他方法口服纳肛不安全注射-对实施注射者采血技术欠佳双手转移血液不安全的血液运输手卫生欠佳废弃锐器未分类放置不必要的注射双手针头复帽重复使用锐器锐器盒不能伸手可及患者体位不当不安全注射-对他人不必要的注射带来过多医疗废物医疗废物处置不当废弃锐器置于锐器盒外与医用纱布混放放在不安全的处置地点—如走廊中容易拌倒废物处理者未着防护用品（靴子，手套等）重复使用注射器或针头最佳注射操作注射器材和药物注射器材药物注射准备注射管理锐器伤的预防废物管理常规安全操作手卫生手套其他一次性个人防护装备备皮和消毒清理手术器械医疗废物二次分拣2023/7/6Dr.HUBijie612023/7/611/05/0961锐器盒摆放位置不合适，放在地上或治疗车下层头皮针入锐器盒时极易散落在盒外，医废收集人员或护士在整理过程中容易发生损伤不正确使用利器盒绝大部分医务人员对安全注射的概念的理解普遍仅局限于“三查七对”，因此安全注射的依从率也非常低。安全注射现况滥用注射导致感染在口服给药有效的情况下而注射给药临床表现、诊断不支持而使用注射治疗

由于滥用注射，导致感染的发生几率明显增加。安全注射现况注射风险外部输入风险：注射器具、药品、材料等产品质量；非正确使用信息，非正规或正规培训传递错误信息，非合理用药及操作习惯等。内部衍生风险：注射的“过度”与“滥用”、非正确的注射、未达标的消毒灭菌、被相对忽略的职业暴露、不被关注的医疗废物管理。

安全注射现况

当前院感注射途径传播的高风险因素使用同一溶媒注射器的重复使用操作台面杂乱，注射器易污染注射后医疗废物管理欠规范---注射器手工分离与二次分捡

对患者的危害-------传播感染

是传播血源性感染的主要途径之一，也是不安全注射的最主要危害。注射是医院感染传播的主要途径之一！不安全注射的危害导致多种细菌感染，如脓肿、败血症、心内膜炎及破伤风等。败血症破伤风心内膜炎脓肿不安全注射

不安全注射的危害

对医务人员的影响

针刺伤：每年临床约有80.6%-88.9%的医务人员受到不同频率的针刺伤！原因：防护意识薄弱、经验不足、操作不规范、防护知识缺乏。

不安全注射的危害

对社会的危害

拿捡来的注射器当“玩具”

不安全注射的危害

如何实现安全注射三防：人防、技防、器防四减少：减少非必须的注射操作减少非规范的注射操作减少注射操作中的职业暴露减少注射相关医疗废物

如何实现安全注射

重视环境的准备警惕锐器伤正确物品管理严格无菌操作熟悉操作规程执行手卫生安全注射

如何实现安全注射

进行注射操作前半小时应停止清扫地面等工作。避免不必要的人员活动。严禁在非清洁区域进行注射准备等工作。应在指定的不会被血液和体液污染的干净区域里，进行注射准备。当进行注射准备时，必须遵循以下三步骤：1.保持注射准备区整洁、不杂乱，这样可以很容易清洁所有表面2.开始注射前，无论准备区表面是否有血液或体液污染，都应清洁消毒。3.准备好注射所需的所有器材：-无菌一次性使用的针头和注射器-无菌水或特定稀释液等配制药液-酒精棉签或药棉-锐器盒重视环境的准备手卫生之前先做脑卫生！观念的改变非常重要！安全注射，“手”当其冲！认真执行手卫生工作人员注射前必须洗手、戴口罩，保持衣帽整洁；注射后应洗手。操作前的准备注射前需确保注射器和药物处于有效期内且外包装完整。操作前的准备给药操作指导单剂量药瓶——只要有可能，对每位患者都使用单剂量药瓶，以减少患者间的交叉污染多剂量小瓶——如果别无选择，才使用多剂量药瓶-在对每个患者护理时，每次只打开一个药瓶-如果可能，一个患者一个多剂量药瓶，并在药瓶上写上患者姓名，分开存储在治疗室或药房中-不要将多剂量药瓶放在开放病房中，在那里药品可能被不经意的喷雾或飞溅物污染药物准备给药操作指导丢弃多剂量药瓶：-如果已失去无菌状态-如果已超过有效日期或时间（即使药瓶含有抗菌防腐剂）-如果打开后没有适当保存-如果不含防腐剂，打开超过24小时，或制造商建议的使用时间后-如果发现未注明有效日期、储存不当，或药品在不经意间被污染或已知道被污染（无论是否过期）药物准备给药操作指导具有跳起打开装置的安瓿瓶——只要有可能，就使用具有跳起打开装置的安瓿瓶，而不是需要金属锉刀才能打开的安瓿瓶如果是需要金属锉刀才能打开的安瓿瓶，在打开安瓿瓶时，需使用干净的保护垫（如一个小纱布垫）保护手指药物准备准备好注射所需的所有器材：-无菌一次性使用的针头和注射器-无菌水或特定稀释液等配制药液-酒精棉签或药棉-锐器盒注射准备对药瓶隔膜的操作步骤在刺入药瓶前用蘸有70%乙醇棉签或棉球擦拭药瓶隔膜（隔层），并在插入器材前使其晾干每次插入多剂量药瓶都要使用一个无菌注射器和针头不要把针头留在多剂量药瓶上注射器和针头一旦从多剂量药瓶中吸出药品并拔出，应尽快进行注射注射准备贴标签多剂量药瓶配制后，应在药瓶上贴上标签：-配制日期和时间药物的种类和剂量-配制浓度-失效日期和时间-配制者签名对于不需要配制的多剂量药品，贴上标签：-开启日期和时间-开启者名字和签名注射准备皮肤消毒剂在有效期内使用。严格落实皮肤消毒的操作流程（以注射点作为中心，自内向外，直径5cm以上）。一人一针一管一用，禁止重复使用。熟悉操作规程，严格无菌操作使用同一溶媒配置不同药液时，必须每次更换使用未启封的一次性使用无菌注射器和针头抽取溶媒。必须多剂量用药时，必须做到一人一针一次使用。熟悉操作规程，严格无菌操作熟悉操作规程，严格无菌操作红圈标注地方绝对不能碰触！××熟悉操作规程，严格无菌操作皮肤消毒后不应再用未消毒的手指触摸穿刺点！皮肤消毒后应完全待干后再进行注射！熟悉操作规程，严格无菌操作现配现用药液抽出的药液、开启的静脉输入用无菌液体须注明开启日期和时间，放置时间超过2小时后不得使用；启封抽吸的各种溶媒超过24小时不得使用。药品保存应遵循厂家的建议，不得保存在与患者密切接触的区域，疑有污染或保存不当时应立即停止使用，并进行妥善处置。

熟悉操作规程，严格无菌操作

2小时内：——输注类药品；

24小时内：

——溶媒启封抽吸后；

——灭菌物品启封后（棉球、纱布等）提倡使用小包装。每周更换2次：

——非一次性使用的碘酒、酒精等，容器应灭菌。

7天内：——启封后一次性小包装的瓶装碘酒、酒精.药品保存：——应遵循厂家的建议（温度、避光）——不得保存在与患者密切接触的区域。——疑有污染禁用。应注明开启时间物品管理

禁止双手回套针帽禁止用手传递利器禁止用手分离注射器针头禁止手持锐器随意走动禁止随意丢弃锐器，随时入锐器盒禁止用手直接抓取医疗废物

操作时保证充足光线、空间宽敞

操作时从容不迫

操作时尽可能采用有安全保护装置的锐器六禁止三操作警惕锐器伤耐用，防穿透，防渗漏。大小合适，锐器可以完整放入。可能产生锐器的地方均配，不需二次分捡。放置的位置醒目且方便使用，治疗车要放在上层的侧面。一次性使用、禁止徒手打开、清空或清洗重复使用。禁止放入其他杂物。到达3/4时及时封闭。在转运过程中确保密闭，避免内容物外漏。

规范使用锐器盒

二、医务人员职业暴露体液血液分泌物排泄物其他04年7月23日，广州某医院在一次急诊抢救意外伤中,9名医务人员均直接接触了出血较多的重伤员。当时病人血肉模糊，鲜血喷到了当班急诊医生的身上、脸上和眼睛里，另一名医生在为病人清创缝合时被扎破手指，麻醉科医生带着受伤的手指为病人进行麻醉。当时参与抢救的多数医务人员的白大衣、口罩都被病人的鲜血染湿了。3天后这位病人被检测出是艾滋病人，HIV抗体反应强阳性。半年后有2名医务人员血液检出艾滋病毒抗体阳性，造成一起艾滋病职业暴露的悲剧。“艾滋惊魂”事件

锐器伤案例山东某院妇产科主任因全身发黄、乏力等去查体，结果是大三阳且转氨酶高达1300多，诊断暴发性肝炎。事后回忆，发病前曾为一大三阳病人手术时，被针刺伤过，当时未在意，没做任何处理！某院一检验科医生给一丙肝患者进行血气分析，不慎被沾有病人血液的针头刺伤，第三个月出现肝炎症状，感染丙肝病毒。

医务人员职业暴露分类①感染性职业暴露（主要指血源性病原体引起的暴露）②放射性职业暴露③化学性（如消毒剂、某些化学药品）职业暴露④其他职业暴露

中国医务人员特别需要防范的一大类感染性疾病

——血源性感染！医务人员的职业风险感染HIV：全球每年至少

1000名医务人员感染HCV、HBV等：触目惊心血源性传播病原体种类：细菌、病毒、真菌等30多种血源传播最多：HIV、HBV、HCV比人们通常想象的要多的多。医务人员面临传播危险最大的血源性传播疾病1、HBV-感染率为6%～30%2、HCV-感染率为3%，医务人员职业暴露风险为1.8%职业暴露的危险性HIV职业暴露感染的危险性发生HIV锐器伤后，感染HIV的平均危险为0.3%黏膜暴露后感染HIV的平均危险为0.09%血液或体液溅到完整皮肤上基本没有危险惧怕常见职业暴露的方式针刺58.4%皮损22.7%黏膜污染11.2%割伤7.7%注：锐器伤是发生职业暴露最主要的途径。职业暴露的人群NaSH2008年监测数据职业暴露常见人群护理人员：在给感染者或病人抽血、注射时，被针头刺伤；或其伤口接触到感染者或病人的血液、含血体液等。职业暴露常见人群外科或妇产科医生