CN104307195B - 双效降膜mvr蒸发系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开的双效降膜MVR蒸发系统，包括一效原料罐、一效物料预热器、一效蒸发器、一效分离器、一效冷凝水罐以及若干过程泵，还包括：二效原料罐、二效物料预热器、二效蒸发器、二效分离器、二效冷凝水罐、蒸汽压缩机以及若干过程泵，本发明的有益效果在于：有效为易燃易爆溶剂采用MVR蒸发浓缩提供了安全保证。

Description

双效降膜MVR蒸发系统

技术领域

本发明涉及制药过程中的蒸发浓缩系统技术领域，尤其涉及一种双效降膜MVR(MVR，mechanicalvaporrecompression的简称，即机械蒸汽再压缩)蒸发系统，适用于制药行业中含有诸如乙醇、甲醇等易燃易爆的溶剂的蒸发浓缩，特别适用于热敏性强的物料的蒸发浓缩。

背景技术

在制药过程中，需要浓缩的液体进入加热管顶部，沿着加热管内壁形成薄膜向下流动，在这个过程中由于管外的加热，管内液膜开始沸腾并部分蒸发，液膜向下运动最初在列管下部及其下游的分离器中，剩余的液体和蒸汽得以分离。现有的单效MVR蒸发装置可以解决传统以蒸汽作为热源，其蒸发停留时间长，浓缩比低，蒸发能耗及成本高均高等问题，例如，专利号为201320203334.X的中国专利公开的单效降膜MVR蒸发系统。然而，如果含有易燃易爆溶剂的蒸发浓缩采用单效降膜MVR蒸发系统，由于易燃易爆溶剂蒸汽与高速运转的压缩机叶轮接触，会有不安全因素的存在。

为此，申请人进行了有益的探索和尝试，找到了解决上述问题的办法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对现有的单效降膜MVR蒸发系统的不足，现提供一种具有能耗低、浓缩比高、能够浓缩易燃易爆溶液、安全可靠、运行稳定、尤其适合于热敏性墙的物料蒸发浓缩的双效降膜MVR蒸发系统。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

双效降膜MVR蒸发系统，包括一效原料罐、一效物料预热器、一效蒸发器、一效分离器、一效冷凝水罐以及若干过程泵，所述一效原料罐的出料口通过一效原料泵与所述一效物料预热器的原料进口连接，所述一效物料预热器的原料出口与所述一效蒸发器的原料进口连通，所述一效蒸发器的物料出口通过一效产品泵与所述一效物料预热器的产品浓缩液进口连接，所述一效物料预热器的产品浓缩液出口将一效浓缩液排出系统外，所述一效蒸发器的循环物料出口通过一效循环泵与所述一效蒸发器的循环物料进口连接，所述一效蒸发器的蒸汽冷凝水出口与所述一效冷凝水罐的蒸汽冷凝水进口连通，所述一效冷凝水罐的不凝气体出口与所述一效蒸发器的不凝气体进口连通，所述一效分离器与所述一效蒸发器连通，所述一效分离器的液体出口与所述一效蒸发器的循环物料出口连通；还包括：

二效原料罐、二效物料预热器、二效蒸发器、二效分离器、二效冷凝水罐、蒸汽压缩机以及若干过程泵，所述二效原料罐的出料口通过二效原料泵与所述二效物料预热器的原料进口连接，所述二效物料预热器的蒸汽冷凝水进口通过一效冷凝水泵与所述一效冷凝水罐的蒸汽冷凝水出口连接，所述二效物料预热器的蒸汽冷凝水出口将一效冷凝水排出系统外，所述二效物料预热器的原料出口与所述二效蒸发器的原料进口连通，所述二效蒸发器的物料出口通过二效产品泵与所述二效物料预热器的产品浓缩液进口连接，所述二效物料预热器的产品浓缩液出口将二效浓缩液排出系统外，所述二效蒸发器的二次蒸汽进口与所述一效分离器的二次蒸汽出口连通，所述二效蒸发器的循环物料出口通过二效循环泵与所述二效蒸发器的循环物料进口连接，所述二效蒸发器的蒸汽冷凝水出口与所述二效冷凝水罐的第一蒸汽冷凝水进口连通，所述二效冷凝水罐的不凝气体出口与所述二效蒸发器的不凝气体进口连通，所述二效冷凝水罐的蒸汽冷凝水出口通过二效冷凝水泵与所述一效物料预热器的蒸汽冷凝水进口连接，所述一效物料预热器的蒸汽冷凝水出口将二效冷凝水排出系统外，所述二效分离器与所述二效蒸发器连通，所述二效分离器的液体出口与所述二效蒸发器的循环物料出口连通，所述二效分离器的二次蒸汽出口与所述蒸汽压缩机的蒸汽吸入口连通，所述蒸汽压缩机的蒸汽排放口与所述一效蒸发器的二次蒸汽进口连通；

还包括一PLC装置，所述PLC装置与双效降膜MVR蒸发系统控制连接，其中，PLC装置包括自动报警装置以及自动记录装置。

在本发明的一个优选实施例中，还包括一真空系统，所述真空系统包括冷凝器以及真空泵，所述冷凝器的冷凝汽进口与所述二效蒸发器的真空口连通，所述冷凝器的冷凝汽出口与所述二效冷凝水罐的第二蒸汽冷凝水进口连通，所述真空泵与所述冷凝器的抽真空口连通，所述真空泵还与所述一效蒸发器的真空口连通。

在本发明的一个优选实施例中，所述真空泵与冷凝器的抽真空口之间、所述真空泵与一效蒸发器的真空口之间均设置有一控制阀。

在本发明的一个优选实施例中，所述一效物料预热器的原料出口与一效蒸发器的原料进口之间设置有一蒸汽补热器，所述蒸汽补热器的蒸汽进口与蒸汽供给机构连接，所述蒸汽补热器的蒸汽冷凝水出口将蒸汽冷凝水排出系统外，所述蒸汽补热器的原料进口与一效物料预热器的原料出口连通，所述蒸汽补热器的原料出口与一效蒸发器的原料进口连通。

在本发明的一个优选实施例中，所述一效原料罐的出料口与一效物料预热器的原料进口之间、所述一效物料预热器的产品浓缩液进口与一效蒸发器的物料出口之间、所述二效原料罐的出料口与二效物料预热器的原料进口之间、所述二效物料预热器的产品浓缩液进口与二效蒸发器的物料出口之间均设置有一气动控制阀以及一流量计，所述一效原料泵、一效产品泵、二效原料泵以及二效产品泵均为变频泵。

在本发明的一个优选实施例中，所述蒸汽压缩机为离心式蒸汽压缩机。

由于采用了如上的技术方案，本发明的有益效果在于：

1、有效为易燃易爆溶剂采用MVR蒸发浓缩提供了安全保证。

2、热效率高、节省能源、单位功耗低，例如：蒸发一吨水的能耗只相当于传统蒸发器的四分之一到五分之一，节能效果十分显著；

3、通过二次蒸汽回用技术，蒸汽冷凝水的COD和BOD值以及氨氮含量远低于传统的多效蒸发器的指标，完全符合国家规定的排放标准；

4、采用单级真空蒸发，蒸发温度低，特别适合热敏性较强的物料，不易使物料变性，采用低温负压蒸发(50-80℃)，有利于防止被蒸发物料的高温变性；

5、自动化程度高，MVR蒸发器采用工控机和PLC控制系统以及变频技术，完全实现了无人值守的全自动运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明的工作流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1，图中给出的双效降膜MVR蒸发系统，包括一效原料罐100a、一效物料预热器200a、一效蒸发器300a、一效分离器400a、一效冷凝水罐500a、蒸汽补热器600、二效原料罐100b、二效物料预热器200b、二效蒸发器300b、二效分离器400b、二效冷凝水罐500b、蒸汽压缩机700、若干过程泵以及PLC控制装置。

一效原料罐100a的进料口110a为一效原料的投料口，其出料口120a通过一效原料泵810a与一效物料预热器200a的原料进口210a连接，一效物料预热器200a的原料出口220a与蒸汽补热器600的原料进口610连通，蒸汽补热器600的原料出口620与一效蒸发器300a位于其侧面的原料进口310a连通，蒸汽补热器600的蒸汽进口630与蒸汽供给机构(图中未示出)连接，蒸汽补热器600的蒸汽冷凝水出口640将蒸汽冷凝水排出系统外，通过蒸汽补热器600有效地增加了物料的预热温度，提高浓缩效果。

一效蒸发器300a位于其底部的物料出口320a通过一效产品泵820a与一效物料预热器200a的产品浓缩液进口230a连接，一效物料预热器200a的产品浓缩液出口240a将一效浓缩液排出系统外。一效蒸发器300a位于其底部的循环物料出口330a通过一效循环泵830a与一效蒸发器300a位于其顶部的循环物料进口340a连接，一效蒸发器300a位于其侧面的蒸汽冷凝水出口350a与一效冷凝水罐500a位于其侧面的蒸汽冷凝水进口510a连通，一效冷凝水罐500a位于其顶部的不凝气体出口520a与一效蒸发器300a位于其侧面的不凝气体进口360a连通，一效冷凝水罐500a位于其底部的蒸汽冷凝水出口530a通过一效冷凝水泵840a与二效物料预热器200b的蒸汽冷凝水进口250b连通，二效物料预热器200b的蒸汽冷凝水出口260b将一效冷凝水排出系统外。

一效分离器400a的中部侧面与一效蒸发器300a的下部侧面连通，一效分离器400a的液体出口410a与一效蒸发器300a的循环物料出口330a连通，一效分离器400a的二次蒸汽出口420a与二效蒸发器300b的二次蒸汽进口370b连通。

二效原料罐100b的进料口110b为二效原料的投料口，其出料口120b通过二效原料泵810b与二效物料预热器200b的原料进口210b连接，二效物料预热器200b的原料出口220b与二效蒸发器300b位于其侧面的原料进口310b连通，二效蒸发器300b位于其底部的物料出口330b通过二效产品泵820b与二效物料预热器200b的产品浓缩液进口230b连接，二效物料预热器200b的产品浓缩液出口240b将二效浓缩液排出系统外。

二效蒸发器300b位于其底部的循环物料出口330b通过二效循环泵830b与二效蒸发器300b位于其顶部的循环物料进口340b连接，二效蒸发器300b的蒸汽冷凝水出口350b与二效冷凝水罐500b位于其侧面的第一蒸汽冷凝水进口510b连通，二效冷凝水罐500b位于其顶部的不凝气体出口530b与二效蒸发器300b位于其侧面的不凝气体进口360b连通，二效冷凝水罐500b位于其底部的蒸汽冷凝水出口540b通过二效冷凝水泵840b与一效物料预热器200a的蒸汽冷凝水进口250a连接，一效物料预热器200a的蒸汽冷凝水出口260a将二效冷凝水排出系统外。

二效分离器400b与二效蒸发器300b连通，二效分离器400b位于其底部的液体出口410b与二效蒸发器300b的循环物料出口330b连通，二效分离器400b位于其顶部的二次蒸汽出口420b与蒸汽压缩机700的蒸汽吸入口710连通，蒸汽压缩机700的蒸汽排放口720与一效蒸发器300a的二次蒸汽进口370a连通，蒸汽压缩机700优选地择用离心式蒸汽压缩机。

PLC装置(图中为示出)与双效降膜MVR蒸发系统控制连接，其中，PLC装置包括自动报警装置、自动记录装置以及提供报表功能，实现本发明的多功能操作和全自动化操作。

为了保证整个系统处于真空环境下工作，且及时有效排出蒸发过程中的不凝气、空提等，另外提高蒸汽压缩机700的工作效率，在双效降膜MVR蒸汽系统中还包括一真空系统，该真空系统包括冷凝器910以及真空泵920，冷凝器910的冷凝汽进口911与二效蒸发器300b的真空口380b连通，冷凝器910的冷凝汽出口912与二效冷凝水罐500b的第二蒸汽冷凝水进口520b连通，真空泵920与冷凝器910的抽真空口913连通，真空泵920还与一效蒸发器300a的真空口380a连通。另外，在真空泵920与冷凝器910的抽真空口913之间以及真空泵920与一效蒸发器300a的真空口380a之间分别设置有控制阀921、922，通过控制阀921可以控制一效、二效蒸发器300a、300b具有两个不同的真空度。

为了进一步提高整个系统的可控性和可调节性，在一效原料罐100a的出料口120a与一效物料预热器200a的原料进口210a之间、一效物料预热器200a的产品浓缩液进口230a与一效蒸发器300a的物料出口320a之间、二效原料罐100b的出料口120b与二效物料预热器200b的原料进口210b之间以及二效物料预热器200b的产品浓缩液进口230b与二效蒸发器300b的物料出口320b之间分别设置有气动控制阀1100a、1100b、1100c、1100d和流量计1200a、1200b、1200c、1200d，并且一效原料泵810a、一效产品泵820a、二效原料泵810b以及二效产品泵820b均为变频泵。

本发明的双效降膜MVR蒸发系统的工作原理如下：

一效、二效原料分别从一效、二效原料罐100a、100b经过一效、二效原料泵810a、810b送到一效、二效物料预热器200a、200b，预热后被分别送入一效、二效蒸发器300a、300b进行蒸发，达到要求的成品物料由一效、二效产品泵820a、820b排出系统外，未达到要求的物料可以通过一效、二效循环泵830a、830b通过一效、二效循环泵830a、830b继续进入一效、二效蒸发器300a、300b蒸发，在此过程中，利用蒸汽压缩机700收集二次蒸汽并将其升温升压到较高能量，这部分被压缩的二次蒸汽重新返回到原闭合的工艺流程中再次利用，在整个闭合工艺中，能量没有流失，只需要增加二次蒸汽能量提高的那部分能量和物料利用蒸汽预热的那部分热量，蒸汽压缩机700压缩过程中可使二次蒸汽提升5℃～20℃，尤其适合热敏性较强的物料，不易使物料变性，有利于防止被蒸发物料的高温变性。

本实用的双效降膜MVR蒸发系统采用了两种不同性质的溶液同时蒸发浓缩的方式，即一种是易燃易爆的溶液如乙醇、甲醇等，这为一效原料，另一种是非易燃易爆的溶液如水动能，这为二效原料。两种溶液在蒸发浓缩及回收时都是相互完全隔离的，这样就可以避免易燃易爆溶剂在蒸发浓缩时与蒸汽压缩机700高速运转的叶轮接触产生不安全因素。

蒸发过程热量可以连续多次的被利用，大幅度降低蒸发器对外来新鲜蒸发的消耗，且蒸汽压缩机700采用的是工业电源，降低了生产成本，几乎没有任何二氧化碳排放问题，符合环保要求，且本发明与现有各类蒸发器相比，具有的优点如下表1所示：

表1

将二效蒸发器与本发明的年运行成本做对比，得出如表2所示结果：

表2

由表2可得出，本发明每年节省运行费用：242.1万元/年－39.996万元/年＝202.104万元/年，大大降低了生产成本。

本发明的有益效果在于：

1、有效为易燃易爆溶剂采用MVR蒸发浓缩提供了安全保证。

2、热效率高、节省能源、单位功耗低，例如：蒸发一吨水的能耗只相当于传统蒸发器的四分之一到五分之一，节能效果十分显著；

3、通过二次蒸汽回用技术，蒸汽冷凝水的COD和BOD值以及氨氮含量远低于传统的多效蒸发器的指标，完全符合国家规定的排放标准；

4、采用单级真空蒸发，蒸发温度低，特别适合热敏性较强的物料，不易使物料变性，采用低温负压蒸发(50-80℃)，有利于防止被蒸发物料的高温变性；

5、自动化程度高，MVR蒸发器采用工控机和PLC控制系统以及变频技术，完全实现了无人值守的全自动运行。

Claims (6)

1.双效降膜MVR蒸发系统，包括一效原料罐、一效物料预热器、一效蒸发器、一效分离器、一效冷凝水罐以及若干过程泵，所述一效原料罐的出料口通过一效原料泵与所述一效物料预热器的原料进口连接，所述一效物料预热器的原料出口与所述一效蒸发器的原料进口连通，所述一效蒸发器的物料出口通过一效产品泵与所述一效物料预热器的产品浓缩液进口连接，所述一效物料预热器的产品浓缩液出口将一效浓缩液排出系统外，所述一效蒸发器的循环物料出口通过一效循环泵与所述一效蒸发器的循环物料进口连接，所述一效蒸发器的蒸汽冷凝水出口与所述一效冷凝水罐的蒸汽冷凝水进口连通，所述一效冷凝水罐的不凝气体出口与所述一效蒸发器的不凝气体进口连通，所述一效分离器与所述一效蒸发器连通，所述一效分离器的液体出口与所述一效蒸发器的循环物料出口连通；其特征在于，还包括：

二效原料罐、二效物料预热器、二效蒸发器、二效分离器、二效冷凝水罐、蒸汽压缩机以及若干过程泵，所述二效原料罐的出料口通过二效原料泵与所述二效物料预热器的原料进口连接，所述二效物料预热器的蒸汽冷凝水进口通过一效冷凝水泵与所述一效冷凝水罐的蒸汽冷凝水出口连接，所述二效物料预热器的蒸汽冷凝水出口将一效冷凝水排出系统外，所述二效物料预热器的原料出口与所述二效蒸发器的原料进口连通，所述二效蒸发器的物料出口通过二效产品泵与所述二效物料预热器的产品浓缩液进口连接，所述二效物料预热器的产品浓缩液出口将二效浓缩液排出系统外，所述二效蒸发器的二次蒸汽进口与所述一效分离器的二次蒸汽出口连通，所述二效蒸发器的循环物料出口通过二效循环泵与所述二效蒸发器的循环物料进口连接，所述二效蒸发器的蒸汽冷凝水出口与所述二效冷凝水罐的第一蒸汽冷凝水进口连通，所述二效冷凝水罐的不凝气体出口与所述二效蒸发器的不凝气体进口连通，所述二效冷凝水罐的蒸汽冷凝水出口通过二效冷凝水泵与所述一效物料预热器的蒸汽冷凝水进口连接，所述一效物料预热器的蒸汽冷凝水出口将二效冷凝水排出系统外，所述二效分离器与所述二效蒸发器连通，所述二效分离器的液体出口与所述二效蒸发器的循环物料出口连通，所述二效分离器的二次蒸汽出口与所述蒸汽压缩机的蒸汽吸入口连通，所述蒸汽压缩机的蒸汽排放口与所述一效蒸发器的二次蒸汽进口连通；

还包括一PLC装置，所述PLC装置与双效降膜MVR蒸发系统控制连接，其中，PLC装置包括自动报警装置以及自动记录装置。

2.如权利要求1所述的双效降膜MVR蒸发系统，其特征在于，还包括一真空系统，所述真空系统包括冷凝器以及真空泵，所述冷凝器的冷凝汽进口与所述二效蒸发器的真空口连通，所述冷凝器的冷凝汽出口与所述二效冷凝水罐的第二蒸汽冷凝水进口连通，所述真空泵与所述冷凝器的抽真空口连通，所述真空泵还与所述一效蒸发器的真空口连通。

3.如权利要求2所述的双效降膜MVR蒸发系统，其特征在于，所述真空泵与冷凝器的抽真空口之间、所述真空泵与一效蒸发器的真空口之间均设置有一控制阀。

4.如权利要求1所述的双效降膜MVR蒸发系统，其特征在于，所述一效物料预热器的原料出口与一效蒸发器的原料进口之间设置有一蒸汽补热器，所述蒸汽补热器的蒸汽进口与蒸汽供给机构连接，所述蒸汽补热器的蒸汽冷凝水出口将蒸汽冷凝水排出系统外，所述蒸汽补热器的原料进口与一效物料预热器的原料出口连通，所述蒸汽补热器的原料出口与一效蒸发器的原料进口连通。

5.如权利要求1所述的双效降膜MVR蒸发系统，其特征在于，所述一效原料罐的出料口与一效物料预热器的原料进口之间、所述一效物料预热器的产品浓缩液进口与一效蒸发器的物料出口之间、所述二效原料罐的出料口与二效物料预热器的原料进口之间、所述二效物料预热器的产品浓缩液进口与二效蒸发器的物料出口之间均设置有一气动控制阀以及一流量计，所述一效原料泵、一效产品泵、二效原料泵以及二效产品泵均为变频泵。

6.如权利要求1所述的双效降膜MVR蒸发系统，其特征在于，所述蒸汽压缩机为离心式蒸汽压缩机。