列管式多效蒸馏水机发展应用概况
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蒸馏制水与超纯水机的应用分析国外自90年代以来已经广泛应用纯水机、超纯水机,以自来水生产纯水超纯水。
拥有美国技术和美国原厂零主件设计生产出适合中国任何地方自来水水质应用的纯水机和超纯水机,超纯水水质从2-18.25MΩ.cm@25℃多种等级满足进行器具清洗、一般理化分析到细胞研究、生命科学研究和HPLC、ICP等精密仪器的配套用超纯水的需要。
蒸馏制水与超纯水设备制水分析比较表:项目蒸馏制水超纯水机制水水质纯度一次蒸馏:10us/cm0.1MΩ.cm 25℃。
三次蒸馏:0.67us/cm1.5MΩ.cm 25℃;电导率:0.055-0.5us/cm;多种水质可选;比电阻10-18.2MΩ.cm 25℃。
产水量1-20L/hr20-250L/hr耗水比1升蒸馏水耗18升冷却水1升纯水消耗3升自来水电功率5-20kWh1kWh使用时限1-2年8-10年电功率消耗15kW.h1kW.h蒸馏水以20升/小时为例计算:电费为15度×0.5元/度=7.5元/小时;水费为20升×20×0.002元/升=0.8元;纯水成本7.5+0.8=8.3元/小时;0.5+0.012元=0.512元/小时;全年使用600小时为8.3×600=4980元超纯水以20升/小时为例计算:1×0.5元=0.5元/小时;3×20升×0.002元=0.012元;0.512×600=307元全年升4150元320元+(1000元左右的耗材费)运行管理需要专人看管;易爆管;不方便;制水时间长全自动,智能化,无需看管,安全性好,方便,随时取水YLRO系列纯水机超纯水机纯化过程:初级:通过PP棉、CTO及UDF活性碳对自来水中的各类杂质进行初级处理,将悬浮物、大的颗粒物、泥砂和氧化性物质去除,保护和优化二级纯二级:利用反渗透膜对水中的离子物质和大分子物质,病毒、微生物、细菌等有机物进行截留性去除;除盐率为99%三级:采用技术成熟的YLRO离子交换装置,对经过膜去除后残余的微少离子物进行纯化和超纯化,使水中的离子水平降低到痕量水平;产水电阻率达到15~18.2MΩ•cm。
内螺旋列管式多效蒸馏水机使用说明书NLD(300~5000-4~6)(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ)蒸馏水产量:300、500、1000、1500、2000、3000、4000、5000 (kg/h)中国·山东淄博华周制药设备有限公司一、简介┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅1二、用途┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅1三、型号说明┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅1四、型号表┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅1五、技术参数表┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅2六、尺寸表┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅3七、结构简图┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅4八、工艺流程图┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅5九、自动控制概述┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅6十、设备安装┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅8 十一、调试准备┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅9 十二、操作指南┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅10 十三、设备维护┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅17 十四、设备除垢┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅18 十五、注意事项┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅19一、简介NLD系列内螺旋多效蒸馏水机,经本公司历经多年的开发研制而成,其结构为内螺旋三级分离技术,是国内最先进的机型。
其各项指标均符合《YY0229—1995》标准规定,蒸馏水内毒素<0.125Eμ/ml,产水质量完全符合2005年版药典“注射用水”规定。
本设备由蒸发器、预热器、冷凝器、机架、水泵及自动控制系统等部件组成,整机结构匀称、美观,设备运行稳定、可靠。
过流零部件均采用进口316L材质,确保水质更加纯净;自动控制零部件均采用原装进口件,确保故障率更低;设备阀门及控制按钮均设有手动操作开关,能手动运行并确保连续正常生产;换热器采用密集形列管结构;蒸发器采用降膜蒸发原理多效蒸发;汽水分离装置采用独特的内螺旋三级分离技术(即双层螺旋和除沫器),本结构为国内首创,确保纯蒸汽与其中夹带的微小水滴彻底分离。
多效蒸馏水机注射用水设备工艺原理多效蒸馏水机是一种用于纯化水质的高效水处理设备。
它采用多级蒸馏技术,通过将水加热蒸发、冷凝、再次加热蒸发的过程,将水中的各种杂质、微生物、离子等通过不同的工艺步骤逐步蒸发、析出,从而达到净化水质的目的。
在注射用水领域,多效蒸馏水机的应用越来越广泛,因为注射用水必须符合一定的纯度标准,以确保患者用药的安全性和有效性。
本文将介绍多效蒸馏水机注射用水设备的工艺原理,帮助读者了解多效蒸馏水机处理水质的过程。
设备原理多效蒸馏水机的处理原理基于蒸馏法。
蒸馏是利用液体的沸点差异,在不同温度下将混合液的部分沸腾蒸发,并在冷凝器中将其凝结为纯液体的方法。
这种方法可以有效地去除水中各种离子、颗粒和微生物等杂质。
多效蒸馏水机是一种多级蒸馏设备,可以在一台设备中完成蒸馏的多个阶段,从而提高蒸馏效率。
它包含了主蒸发器、副蒸发器、前处理系统、冷凝器、加热器、压缩器、真空泵和凝汽器等多个部件。
主要的原理是将水加热至沸点后,水中的各种杂质和微生物被分离出来,然后经过冷凝器冷却后,成为纯水。
由于水的沸点随着压力的变化而变化,多效蒸馏水机通过改变设备内部的压力来达到不同的沸点,实现多级蒸馏的目的。
设备工艺原理多效蒸馏水机的工艺原理可以分为以下几个步骤:第一步:进水进水是多效蒸馏水机的第一步。
进水通常需要经过前处理系统,包括过滤器和反渗透设备。
进水时需要保证水质干净,以免影响设备的正常运行,同时也是为了减少设备消耗和寿命。
第二步:主蒸发器主蒸发器是多效蒸馏水机的核心组件之一。
蒸馏时通过将加热器中的蒸汽和进入主蒸发器的深冷水进行交换,使得水中的溶解性离子如钙、镁等和有机物逐渐析出,除去水中的杂质。
主蒸发器内部有多个板式换热器,通过加热器提供的蒸汽,使得进入蒸发器的水从第一级蒸馏至第三级。
第三步:副蒸发器副蒸发器是主蒸发器之后的部分,用于减小水中可溶性有机物和其他离子的浓度,提高设备的处理效率。
副蒸发器内部有多个和主蒸发器类似的板式换热器,通过加热器提供的高压蒸汽,使得水从第四级蒸馏至第六级。
内螺旋列管式多效蒸馏水机使用说明书NLD(300~5000-4~6)(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ)蒸馏水产量:300、500、1000、1500、2000、3000、4000、5000 (kg/h)中国·山东淄博华周制药设备有限公司一、简介┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅1二、用途┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅1三、型号说明┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅1四、型号表┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅1五、技术参数表┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅2六、尺寸表┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅3七、结构简图┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅4八、工艺流程图┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅5九、自动控制概述┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅6十、设备安装┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅8 十一、调试准备┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅9 十二、操作指南┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅10 十三、设备维护┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅17 十四、设备除垢┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅18 十五、注意事项┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅19一、简介NLD系列内螺旋多效蒸馏水机,经本公司历经多年的开发研制而成,其结构为内螺旋三级分离技术,是国内最先进的机型。
其各项指标均符合《YY0229—1995》标准规定,蒸馏水内毒素<0.125Eμ/ml,产水质量完全符合2005年版药典“注射用水”规定。
本设备由蒸发器、预热器、冷凝器、机架、水泵及自动控制系统等部件组成,整机结构匀称、美观,设备运行稳定、可靠。
过流零部件均采用进口316L材质,确保水质更加纯净;自动控制零部件均采用原装进口件,确保故障率更低;设备阀门及控制按钮均设有手动操作开关,能手动运行并确保连续正常生产;换热器采用密集形列管结构;蒸发器采用降膜蒸发原理多效蒸发;汽水分离装置采用独特的内螺旋三级分离技术(即双层螺旋和除沫器),本结构为国内首创,确保纯蒸汽与其中夹带的微小水滴彻底分离。
多效蒸馏水机工作原理
多效蒸馏水机是一种通过多级蒸汽传热和冷凝动作来实现水的蒸馏纯化的设备。
其工作原理主要包括以下几个步骤:
1. 原水加热蒸发:原水经过预处理后,首先进入多效蒸馏器的加热蒸发器。
在该蒸发器中,原水被加热至沸点以上,并产生蒸汽。
2. 多效传热:蒸汽产生后,会进入多效蒸馏器的下一级传热器。
在每一个传热器中,蒸汽与相对较低温度的冷凝剂接触,从而释放出热量,并将一部分水蒸发成蒸汽。
3. 冷凝:蒸汽通过连续的多级传热和冷凝作用,逐渐失去热量,直到达到最后一个冷凝器。
在该冷凝器中,蒸汽冷却并凝结成纯净水。
这时,凝结出的水会被收集起来。
4. 冷凝剂再生:在冷凝器中,冷凝剂(通常为冷水)会在与蒸汽
接触的过程中被加热。
为了保持冷凝器的工作效率和稳定性,冷凝剂经常需要重新冷却。
通常,冷凝剂通过一系列冷却设备进行冷却,然后再次被引入多效蒸馏器。
5. 纯水收集:经过多次传热和冷凝后,最终的纯净水会被收集起来,并用于各种需求,例如制药、电子工业、实验室等。
多效蒸馏水机利用了蒸发、传热和冷凝的原理,并通过多级的传热和冷凝动作,提高了水的蒸馏效率和纯度。
由于多效蒸馏
器中采用了多个传热器和冷凝器,使得能量的利用更加有效,从而实现对水的高效蒸馏纯化。
LD2000-6S型(全自动)多效蒸馏水机使用维修说明书江苏克胜药业有限公司1、作用及用途本机是一种以去离子水为原料水,用蒸汽加热的并流降膜式多效蒸发型蒸馏水制取设备,具有结构紧凑、外形美观大方、节能效果好、操作简便易行、开机启动快、运行稳定可靠等优点,该机生产的蒸馏水水质好,符合《中华人民共和国药典》(2005版)中“注射用水”的各项规定。
是制药企业制取“注射用水”的理想设备。
2、多效蒸馏水机的的主要结构及工作原理本机主要由六个列管式降膜蒸发器,蒸发器内装有特殊的汽水分离装置,六个列管式双程原料水通道的预热器、两个原料水四流程通道的冷凝器、两个可分体式机架组成。
六个蒸发器在后排并列一排,六个预热器在前排并列一排,两个冷凝器横向上下排列在预热器的上方,使得整体布置合理、有序、美观大方。
本机采用了并流降膜式多效蒸发工艺流程,依据各效蒸发器之间的工作压力差,使能量逐级降阶七次使用,达到了节省能源蒸汽、纯化水和不用冷却水的理想效果。
另一方面,在每个蒸发器中均装有重力沉降、螺旋扰流、高效丝网三级除雾分离装置,使得产出的蒸馏水水质更好,这一点是目前国内外其他类型的多效蒸馏水机根本无法相比的,既本机所生产的蒸馏水的内毒素含量<0.125EU/mL。
工艺流程如下:原料水(纯化水)由多级泵经流量计送入冷凝器管程通过管壁对壳程的来自末效的二次纯蒸汽进行冷凝操作而自身却被加热,之后便顺次进入弟六、五、四、三、二、一预热器管程被壳程的汽凝水再行加热,出第一预热器后进第一效蒸发器料水分布器,被均匀的分布淋洒在蒸发管的内壁面上端,料水成膜状液流沿着蒸发管内壁面由上向下流淌,在流淌过程中不断接受通过管壁传给的一次蒸汽汽化潜热而不断的蒸发,未被蒸发的料水流到器底被效间压力差动力送入第二效蒸发器的料水分布器中再次进行如上工作,依此类推乃至末效,末效未被蒸发的料水(既称“浓缩水”)经末效器底排放管排出扔到或加以回收重新利用。
一次蒸汽(既锅炉蒸汽)进入第一效蒸发器壳程,通过蒸发管管壁对管内的料水进行蒸发操作,一次蒸汽释放出汽化潜热做完蒸发操作功后既冷凝成一次凝水,之后进入第一预热器壳程,一次凝水用自身的显热和随之而来的少部分一次蒸汽用汽化潜热对管程中的原料水进行加热操作,之后由第一预热器排出扔到或回收重新加以利用。
列管多效内螺旋式蒸馏水机安全操作及保养规程前言列管多效内螺旋式蒸馏水机是一种高效、稳定、安全、人性化的蒸馏水设备。
为确保操作安全、蒸馏效果、设备寿命,需要制定严格的操作及保养规程,以确保设备长期稳定运行。
安全操作规程1. 设备安装设备应安装在通风、干燥、无腐蚀性气体及粉尘堆积的地方,以确保设备在正常的环境下运行。
设备安装前,请先查看设备是否有损坏、漏电等情况,并进行通电测试,确认后才能进行正式安装。
2. 设备操作设备应在封闭的操作室内进行,操作人员应戴好手套、护目镜及防护服。
操作人员应熟悉设备的功能及操作流程,如不熟悉,请先阅读使用说明书,并在指导下进行操作。
操作时,不得强行关闭设备的保护装置,严禁操作人员用手触碰设备内部以及水箱、管路等部位。
3. 设备维护设备在运行过程中,出现异常需要立即停止运行。
必要时,请联系售后服务人员进行维护。
设备定期(建议每年一次)进行维护,并更换蒸馏仪所用水。
维护工作应在专业人员指导下进行。
同时还应对主机及控制器部分进行定期维护保养,以确保设备的正常运行。
4. 设备关机设备关机前,请先关闭蒸馏仪、冷凝器、加热器及冷却水系统。
确认以上工作完成后,将电源开关关闭,并按照设备保养要求进行保养。
5. 事故报告在设备使用过程中,如出现火灾、漏电等安全情况,请立即停止运行并报告当地消防队、安全监管部门,以保障人员生命财产安全并寻求相关的技术支持。
保养规程1. 设备清洗设备在使用过程中,会出现管路堵塞、漏水等问题,这需要定期进行设备清洗。
清洗过程应使用配备的专门清洗剂,并按照正常的清洗流程进行清洗。
清洗完成后,及时排水并保持设备干燥。
2. 水箱清洗水箱是设备内部存储水的容器,需要定期清理。
清理过程应使用专门的清洗剂,并按照清洗流程进行清洗,清理完成后应及时排水,并对水箱进行翻面,确保水箱内部水分全部排出。
3. 更换滤芯滤芯是设备的重要组成部分,需要定期检查及更换。
如发现滤芯已经失效,应及时更换,以确保设备的蒸馏效果、安全运行。
多效蒸馏水机工作原理多效蒸馏水机是目前应用的注射用水制备系统的关键设备。
多效蒸馏水机采用高温高压操作,确保稳定生产无热源注射用水。
多效蒸馏水机所生产的蒸馏水,完全满足现行美国药典、欧洲药典、日本药典和中国药典中关于注射用水的要求。
多效蒸馏水机技术特点结构材质:与蒸馏水、二次纯蒸汽接触的压力容器体、管道采用316L,密封材料使用PTFE。
其他材料包括机架采用304材质。
三级分离装置:进入设备的原料水经过降液膜蒸发、重力分离、特殊分离装置三级分离。
电化学抛光:不锈钢表面电化学抛光,保证生产注射用水的品质,提高设备使用年限。
双管板设计:外置预热器、冷凝器和*效蒸发器均为双管板设计,符合cGMP的要求,有效消除低卫生级别介质污染系统的可能性。
换热管采用无缝管:无缝管具有更好的强度和耐用性,保证在加工、焊接、胀接及运行时的热胀冷缩过程中保持完好状态,确保避免任何工业蒸汽、原料水和冷却水泄漏进入洁净的蒸馏水、二次蒸汽侧。
三维弯管:在管路上尽可能采用不锈钢管直接拉伸弯管,避免焊接。
使用自动焊接:管路与零件的连接,尽可能使用自动空气保护轨迹焊接,保证焊接质量。
隔热:蒸发器和预热器均采用无氯、无石棉的矿物棉隔热层,并包以不锈钢包层。
仅需经济的料水预处理:无需昂贵的纯化水设备,原料水只需电导率小于5μS/cm的去离子水或反渗透水即可。
经济节能:多效蒸馏水机由于二次蒸汽在各效中逐级利用,因此对工业蒸汽的利用率很高,具有明显的节能效果。
随着蒸发器效数的增多,这种节能的效果更加明显。
同时冷却水的用量也随效数地增加大幅减少。
控制系统:采用PLC自动控制技术,实现客户不同的控制要求。
从zui基本的蒸馏水品质判断和分配,到更的如各介质连续调节、与存储系统联动、分级密码控制甚至到蒸发量变化的控制,可以说细致入微。
无纸记录:采用无纸记录方式,真实记载生产情况。
整机性能工厂测试:在整机测试车间,按照确定的程序,模拟实际工作环境,进行整机测试。
一、概 述中国药典关于“注射用水”的定义和质量要求,以及制取、贮藏规定如下:注射用水--为纯化水经蒸馏所得的水,应符合细菌内毒素试验要求。
注射用水必须在防止内毒素产生的设计条件下生产、贮藏及分装类。
其质量应符合二部注射用水项下的规定。
为保证注射用水的质量,必须随时监控蒸馏法制备注射用水的各生产环节,定期清洗与消毒注射用水制造与输送设备,严防内毒素产生。
一般应在80℃以上保温、65℃保温循环或4℃以下的无菌状态下存放,并在制备12小时内使用。
按照我国2000版药典和《药品生产质量管理规范》(即GMP)要求,注射用蒸馏水(即无热原蒸馏水)是由多效蒸馏水机生产的。
长期以来,生产蒸馏水的技术装备发展过程比较缓慢,国外在50年代以前,我国在80年代初期还在使用LS型单效重蒸馏机器。
这种装置的能耗指标高,每生产一吨的蒸馏水,需消耗蒸汽约1.1吨,折合标准煤150kg以上;消耗冷凝水12吨以上。
资源浪费严重。
而且由于其生产工艺和除沫器技术落后,生产出来的蒸馏水质量也不高。
60年代以后,国外研制出压汽式蒸馏水机组,由于它具有明显的节能节水的优点,所以国外使用较多。
但是这种机组的耗电大,噪音大,操作使用维护都不很方便。
进入70年代,国外又研制成功多效蒸馏水机组,这种设备技术工艺先进,操作简便,使用可靠,没有噪音,很受用户欢迎。
而我国在80年代,甚至90年代,相当部分厂家,尤其是医院仍然在使用LS型单效重蒸馏设备,这种设备和国外的先进设备比较,无论从能耗还是质量上,落后差异是明显的,我们以芬兰FINN-AQUA500-H-4型机器为例作一个比较:芬兰FINN-AQUA如折合产量为1000kg/h,其能耗比较:由此可见,新技术的发展应用成为必然。
70年代,国外在多效蒸馏水机的研制发展方面是个高峰期,芬兰、意大利、德国、瑞典、美国等先后研制成功并推出各具特色的多效蒸馏水机,80年代初,国门打开,这些国家的制造商都曾来我国举办讲座介绍推荐多效蒸馏水机技术。
由此,我国陆续不断引进各种形式、各种规格的多效蒸馏水机,其中对我国产生一定影响的有:芬兰FINN-AQUA、意大利STILMAS公司(见左下图)和OLSA公司、德国PHARMA-PLAN公司和SUDEM公司(见右图)、瑞典HAFER公司和KEMITERM公司、美国BARNSTED等品牌机器。
1982年上海淮海制药厂在联合国援建避孕药项目中,引进了一台芬兰FINN-AQUA 500-H-4型蒸馏水机,在此基点上,上海制药机械二厂在上级领导的支持组织下,仅化了几个月时间,就造出了我国第一台多效蒸馏水机。
开始了我国多效蒸馏水机的研究发展历史。
至今已有近20年的历史了。
国内从厂商及数量品种上有了一定的发展。
二、多效蒸馏水机的制水工艺流程:三、多效蒸馏水机的主要结构组成(参见右图)蒸馏水机的主要部件有:蒸馏塔,冷凝器、高压水泵、电气控制元器件及有关管道、阀门、计量显示仪器仪表加上机架、电控制箱等组成。
(一)蒸馏塔是主机的重要组成部分:(参见蒸馏塔内部结构图)1、蒸馏塔内部结构分加热室、蒸发室、分离器等,都安装在一个蒸馏塔内。
加热、蒸发、除沫分离热原几个工艺过程在一个腔体内完成。
这一点凡是列管式蒸馏水机都差不多,各国都如此,只有压汽式蒸馏水机将除沫分离器分开。
蒸馏塔内部结构图2、多效蒸馏水机从蒸发原理上分析,有降膜蒸发与沸腾蒸发之分,主要就是进料水布液后进入列管的方向,是从顶部进入蒸发室成膜状沿管壁流下,即降膜蒸发式;降膜蒸发是料液以液膜的形式流经加热表面进行的一种表面蒸发。
和普通的蒸发不同,降膜蒸发过程中,没有料液的剧烈沸腾。
在降膜蒸发传热过程中,热流密度沿液膜厚度方向保持不变,热量从加热面经过液膜直到自由表面才以潜热的形式释放出来,蒸发一般只在液膜表面发生,是管内气液两相的强制对流传热。
降膜蒸发传热的实验研究,早在30年代就开始了。
50年代中期以来,又开始了强化传热的研究,到60年代,强化传热的研究发展迅速发展,70年代是降膜蒸发传热研究最集中的一个时期,逐步形成了一个强化传热的专题,列管降膜多效蒸馏水机就是这个理论的产物。
沸腾蒸发就是进料水经加热沸腾后,产生二次蒸汽,进行分离,也称升膜式。
降膜式的代表是芬兰FINN-AQUA。
其次是德国SUDMO机。
升膜式的代表是:美国Barnstead(见右图)3、再从热原分离结构(即汽液分离结构)分析:在蒸发过程中,汽液两相互相运动接触,会有液滴进入气相。
对多效蒸馏水机来说,上一效产生的二次蒸汽将作为下一效的加热源,如不进行有效的汽液分离,将造成一定的温差损失和整机的热效率,因为水的温度和汽相温度大不同;同时,汽液两相分离的效果还讲直接影响蒸馏水的质量。
因为水中存在的可溶盐类、含氧化矽的胶体粒子等无机成分,以及细菌和微生物死亡分解而产生的微量有机物,特别发热性物质(热原)(Pyogen)有耐热性,在250℃x30分钟条件下才能破坏,在120℃x30分钟下则不能破坏。
热原存在于水以及蒸汽和水混合的液(雾)滴中。
我们利用热原的不挥发性和水溶性采用蒸馏法和汽水分离装置来除去热原。
热原的除去程度则取决于汽水分离装置的设计技术。
如果汽液分离不清,液膜和汽相之间的传质和传热机理都将发生较大的变化,将直接影响到蒸馏水的质量和蒸馏水机的节能热效率、产量等技术经济指标。
所以,汽液分离是保证最终蒸馏水质量的关键技术。
要从汽相中将夹带的液滴分离出去,必须满足以下条件:1、有分离界面可供液滴附于其上,如器壁、织物或纤维等;2、有使液滴的运动轨迹和气流的运动轨迹相异的作用力,诸如重力离心力碰撞作用等;3、有足够的时间让颗粒达到分离界面;4、能够除去附在界面上的液滴而不使其再次被卷入汽流中。
根据液滴分离的理论,一般的分离方法有下列几种:1、利用液滴本身的重力来实现分离是最简单的一种措施。
称重力分离。
蒸发器中的闪蒸室,实际上就是利用重力来分离的。
从列管中高速流出的汽流经闪蒸室后,其速度将降低到一定的值,汽流经过180O转向向上,这时候就会有一定部分液滴从汽流中分离并沉降下来。
重力分离可使汽流中液滴的残留量 < 3% ,但重力沉降只适用于那些颗粒直径 > 50 μm的液滴。
使用重力分离结构原理的蒸馏水机有芬兰FINN-AQUA机、德国SUDMO机等。
2、当分离要求更高时,可采用导流板撞击式分离器,当带有液滴的汽流通过这种通道时,液滴会和挡板发生碰撞并留在上面,最后以液膜的形式经排液管排走。
使用这一原理的有美国Barnstead机。
3、旋风离心分离器也是一种重要的汽液分离结构装置,当汽流经过分离器时,使汽流完成一系列的旋转运动,它利用旋转汽流对液滴产生的离心力是重力的2500倍左右,足够将液滴分离出去,达到理想的分离效果。
芬兰FINN-AQUA 的多效蒸馏水机成功应用了这一技术。
4、还有采用丝网除沫器,它利用惯性碰撞、气体吸附、截留作用以及静电吸附来实现分离的目的。
对于5μm以上的液滴,丝网除沫器的分离效率在98%以上。
但对金属丝网来说,当夹带的雾沫量很高时,网中会产生液层不凝降现象,从而使分离效果下降或恶化。
丝网除沫器分离结构技术是比较传统原始的,过去的LS型塔式单效重蒸馏器普遍使用这一技术结构。
它存在着明显的不足之处:蒸汽运行阻力大,增加热能损失;丝网除沫器处于温暖潮湿状态,这种环境最容易使微生物细菌滋生,再次污染,尤其在停止使用其间;丝网除沫器要达到除沫效果,丝网一般要求100~150mm的安装高度,有时要达成300mm之多。
除了保持一定的气流速度外,还必须保证气流通量,其体积必然是大的,但其效率又是低的;蒸发腔内液位一旦失控,就很容易造成液滴夹带。
近二十年来,国内外厂商对多效蒸馏水机研制有了很大发展,但是,在分离原理结构上,都是上述结构的组合应用。
下面我们主要将几种进口蒸馏水机的汽液分离装置作一个分析:1、芬兰FINN-AQUA机:(见下图)芬兰FINN-AQUA机FINN-AQUA机的热原分离结构采用了螺旋板技术装置,水汽混合物通过螺旋板时一次分离完成。
这种结构设计是理想的,运行是可靠的,自使用至今,笔者未有听说过由于此结构技术而发生过热原问题的。
它的分离原理是:热原存在于水以及蒸汽和水混合的液滴中,液滴和蒸汽粒子的质量之比相差若干几何级数。
带有液滴的湿蒸汽在高速旋转下使该系统里的液滴和蒸汽微粒分离的加速度甚至达到几百倍地心引力的加速度,从而完成蒸汽中热原的分离。
蒸汽加速通过螺旋板时运动阻力小,整个分离结构通畅干燥。
由于该结构技术的理想可靠,因此赢得了广大用户的认可。
2、德国SUDMO机:德国SUDMO机德国SUDMO机采用了列管降膜蒸馏原理,据有关资料分析,SUDMO机的除热原装置采用三级分离技术:即一级重力水汽分离;二级小螺旋分离;三级丝网除沫器分离。
从图中可以看出:该机的螺旋分离器在加热蒸发室的里边,因此,此结构技术亦称为“内螺旋分离”技术。
笔者认为:SUDMO机在加热蒸发除热原结构技术的设计上有其新颖性,但是在去除热原的技术结构原理上,有其不足之处,主要的是:SUDMO机将分离室放在加热蒸发室的内中间,形成“内螺旋分离”。
此种结构不同于FINN-AQUA机,FINN-AQUA机的分离室环绕在蒸发室外壁,国人称为“外螺旋”。
SUDMO机分离室在里边,受这种结构限制,螺旋分离半径不可能做大,分离半径有限,加速度离心力就有限,而汽水混合物通过螺旋板旋转,产生的离心分离效果显然不如FINN-AQUA,尽管SUDMO机有相似的旋风分离形式,但不能确保旋风分离效果,最终加以丝网除沫式进行再次分离,以确保效果。
由此可见,这种所谓“内螺旋分离”,其实质既是丝网除沫式分离。
3、美国(Barnstead)机(见右图):从图中可以看出:这种蒸馏方式为温差环流升膜式结构,经蒸发后的蒸汽和水混合物首先经第一级分离室,水滴从混合物初步分离出来,然后经过第二级Q型挡板,Q型挡板的理论原理即导流板撞击式分离器,经改变方向撞击除去夹带的水滴。
就此完成二级分离,用以除去热原。
4、德国Pharmaplan机(见下图):这种蒸馏方式同样为温差环流升膜式结构。
升膜(沸腾)蒸发原理。
从下图中可以看出:除热原装置采用了单级丝网除沫器。
意大利Olsa机的热原分离结构技术也类似德国Pharmaplan机。
5、意大利Stilmas 纯蒸汽发生器(见右图):这种蒸馏方式也是温差环流升膜式结构。
升膜(沸腾)蒸发原理。
从图中很清楚可以看出水气混合物直接通过丝网除沫器就完成了热原分离。
6、意大利Stilmas蒸馏水机这也是一种列管降膜式蒸发器,它与其它机型不同的是加热蒸发室与分离室分开,各位一体,蒸发室在上,经蒸发的水汽混合物沿漏斗状管流入下面的分离室,转向360℃进行一级小螺旋分离,而后经过丝网除沫器完成了二级分离,因此这种分离结构应为“小螺旋+丝网除沫器”。