CN111195439B - 烟草提取液的蒸发浓缩系统及蒸发浓缩方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种烟草提取液的蒸发浓缩系统及蒸发浓缩方法，提取液原料管的出口与原料缓存罐的入口相连，原料缓存罐的出口与进料泵的入口相连，进料泵的出口与MVR蒸发装置的入口相连，MVR蒸发装置的出口与转料泵的入口相连，转料泵的出口与TVR蒸发装置的入口相连，MVR蒸发装置与TVR蒸发装置均与抽真空系统相连，TVR蒸发装置的出口与TVR出料螺杆泵的入口相连，TVR出料螺杆泵的出口与浓缩液储罐的入口相连，浓缩液储罐的出口通过浓缩液出料螺杆泵与浓缩液输出管相连。MVR降膜蒸发器分为多段，TVR降膜蒸发器为两段，烟草提取液依次流经MVR及TVR装置的各段，一次出料。该蒸发浓缩系统及蒸发浓缩方法可以实现提取液的低温蒸发，停留时间短，产出品味好，且能耗低。

Description

烟草提取液的蒸发浓缩系统及蒸发浓缩方法

技术领域

本发明涉及一种蒸发浓缩系统，尤其涉及一种烟草提取液的蒸发浓缩系统。本发明还涉及一种蒸发浓缩方法，属于热敏性物料低温蒸发浓缩处理技术领域。

背景技术

在烟叶复烤及卷烟生产过程中，会产生占原烟料1/3的烟梗、碎叶、碎末等下脚料，通过造纸法将这些下脚料制成烟草薄片，通过添加烟草薄片进入原烟从而提高烟叶原料利用率，降低生产成本，提高产量。

造纸法生产烟草薄片的工艺是将下脚料浸泡萃取，得到固形物和提取液，将固形物打浆，抄纸制成纸基，将提取液浓缩、加香料等处理后喷涂到纸基上，最后干燥成型制成烟草薄片。

目前造纸法再造烟叶行业中，浓缩设备是借鉴制药和食品行业使用的两效强制循环真空浓缩系统。两效强制循环系统的加热方式是将压力（本文压力均指绝对压力）为0.15~0.20MPa，温度为112~120℃的生蒸汽通入一效，一效产生压力为0.10~0.12MPa，温度为100~105℃的二次蒸汽给二效加热，二效产生压力为0.057~0.070MPa，温度为85~95℃的二次蒸汽被表面冷凝器一冷凝。

烟草提取液为热敏性物质，影响浓缩液质量最为关键的两个因素为蒸发温度及物料停留时间。烟草提取液的蒸发温度82℃相对于55℃，其浓缩液中挥发/半挥发性主要成分含量下降约40%，对两组液体制样评吸对比发现，浓缩温度越低，香气质和香气量较丰富，口腔舒适度较好，且浓缩液温度超过90℃后，会出现结焦现象，降低设备的传热效率，增加能耗，严重的会造成换热管堵塞，影响生产的安全运行。现有两效强制循环真空浓缩系统的出料时间长约6~8小时，且加热温度高，严重影响物料品味，对工序高效衔接，生产连续稳定造成一定压力。

发明内容

本发明的首要目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种烟草提取液的蒸发浓缩系统，物料的停留时间短，蒸发温度低，产品品味高。

为解决以上技术问题，本发明的一种烟草提取液的蒸发浓缩系统，包括原料缓存罐和进料泵，提取液原料管的出口与原料缓存罐的入口相连，原料缓存罐的出口与进料泵的入口相连，进料泵的出口与MVR蒸发装置的入口相连，MVR蒸发装置的出口与转料泵的入口相连，转料泵的出口与TVR蒸发装置的入口相连，MVR蒸发装置与TVR蒸发装置均与抽真空系统相连，TVR蒸发装置的出口与TVR出料螺杆泵的入口相连，TVR出料螺杆泵的出口与浓缩液储罐的入口相连，浓缩液储罐的出口通过浓缩液出料螺杆泵与浓缩液输出管相连。

相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：烟草提取液从提取液原料管流入原料缓存罐中，进料泵将烟草提取液送至MVR蒸发装置中进行大蒸发量的浓缩，浓缩物料由转料泵送入TVR蒸发装置继续进行小蒸发量的浓缩，使烟草浓缩液符合出料密度要求后，TVR出料螺杆泵将烟草浓缩液送入浓缩液储罐中暂存，再由浓缩液出料螺杆泵通过浓缩液输出管输出。抽真空系统使MVR蒸发装置与TVR蒸发装置内维持负压实现低温蒸发，本发明采用MVR蒸发装置低温蒸发完成主要的蒸发量，低温蒸发可以减少烟草提取液中热敏性物质的损耗及非热敏性物质的结焦。烟草浓缩液的密度要求极其苛刻，密度误差必须控制在±0.003g/cm³以内，否则会引起烟草风味的较大差异，造成严重的质量问题，本发明采用TVR蒸发装置低温蒸发可以实现浓缩液出料密度的精确控制。

作为本发明的改进，TVR出料螺杆泵的出口还与回用罐的入口相连，回用罐的出口与回用泵的入口相连，回用泵的出口与浓缩液回流管相连，浓缩液回流管的出口与所述原料缓存罐的入口相连。系统运行之初，TVR出料螺杆泵输出的烟草浓缩液尚不符合要求，浓缩未完成液进入回用罐暂存；等系统运行稳定且出料符合质量要求后，TVR出料螺杆泵输出的烟草浓缩完成液进入浓缩液储罐，由浓缩液出料螺杆泵送出。回用罐的浓缩未完成液由回用泵送出，经浓缩液回流管送回原料缓存罐并逐步添加，实现浓缩未完成液的完全回收，减少废液量。

作为本发明的进一步改进，所述MVR蒸发装置包括下部相连的MVR降膜蒸发器和MVR分离器，MVR降膜蒸发器的上管箱设有多个布液口，MVR降膜蒸发器的下管箱被分隔为与布液口分别对应的多个MVR下管箱分室；所述进料泵的出口与MVR降膜蒸发器的布液口一相连，MVR下管箱分室一的出口与MVR提升泵一的入口相连，MVR提升泵一的出口与MVR降膜蒸发器的布液口二相连，MVR下管箱分室二的出口与MVR提升泵二的入口相连，MVR提升泵二的出口与MVR降膜蒸发器的布液口三相连，以此类推，末级MVR下管箱分室的出口与MVR分离器的底部出口共同与所述转料泵的入口相连。进料泵将烟草提取液送至布液口一喷淋，流经相应的降膜管落入MVR下管箱分室一，被MVR提升泵一提升并送至布液口二喷淋，流经相应的降膜管落入MVR下管箱分室二，再被MVR提升泵二提升并送至布液口三喷淋，如此循环，MVR降膜蒸发器被分隔成依次串联的多段。分段后，提高了各MVR降膜管的喷淋密度，使各MVR降膜管入口处单位周长的流量不小于0.01kg/(m.s)，提高喷淋密度可加快降膜的更新，减少浓缩倍率，避免降膜出现核状沸腾，减缓结焦结垢，降低污垢热阻。停留时间=下管箱容积/出料量，以四段为例，停留时间能降低至一段式的四分之一。烟草提取液不回到流过的布液口进行循环蒸发，一次蒸发浓缩即达到要求，系统内停留时间短，工艺简洁，可以减小下管箱的容积，进一步减少物料的停留时间，停留时间可缩短至8分钟，可以减少烟草提取液中热敏性物质的损耗，蒸发温和避免系统结焦，且利于工艺过程的控制与调整，大大降低了故障率。

作为本发明的进一步改进，MVR分离器的顶部连接有MVR二次汽管，MVR二次汽管的出口与蒸汽压缩机的入口相连，蒸汽压缩机的入口还设有冷凝水雾化喷头，冷凝水雾化喷头与雾化喷头供水管相连，雾化喷头供水管中设有流量计；蒸汽压缩机的出口通过MVR蒸汽循环管与MVR降膜蒸发器的热媒进口相连，MVR蒸汽循环管还与生蒸汽管一相连。抽真空系统使MVR降膜蒸发器内维持负压，将烟草提取液的蒸发温度控制在48~52℃，有利于维持烟草提取液的高品位；蒸汽压缩机相当于流量大、压比小的真空装置，对MVR分离器排出的二次汽进行压缩，使其温度升高至56~60℃，压力在16.5~20KPa，通过MVR蒸汽循环管回到MVR降膜蒸发器中作为蒸发热源循环使用，可显著降低生产能耗；生蒸汽管一提供0.1MPa生蒸汽作为热源补充。蒸汽压缩机的压比不容易调节，进入MVR蒸汽循环管的蒸汽参数不容易调节，通过冷凝水雾化喷头在蒸汽压缩机的入口喷入适量的水雾，可以调节压缩蒸汽的温度，使其准确符合工艺要求，通过流量计准确掌握喷雾流量。

作为本发明的进一步改进，所述TVR蒸发装置包括下部相连的TVR降膜蒸发器和TVR分离器，TVR降膜蒸发器的上管箱设有两个布液口，TVR降膜蒸发器的下管箱被隔板分隔成两个分室；TVR下管箱左分室的循环口及所述转料泵的出口管道均与TVR降膜循环泵一的入口相连，TVR降膜循环泵一的出口与TVR降膜蒸发器的左布液口相连；TVR下管箱右分室的循环口与TVR降膜循环泵二的入口相连，TVR降膜循环泵二的出口与TVR降膜蒸发器的右布液口相连；TVR下管箱分室二的出料口与TVR分离器的底部出口共同与所述TVR出料螺杆泵的入口相连。转料泵出口的浓缩物料与从TVR下管箱左分室流出的物料共同由TVR降膜循环泵一送至TVR降膜蒸发器的左布液口，流经相应左侧的降膜管落回TVR下管箱左分室循环，部分物料从下管箱隔板的顶部溢流进入TVR下管箱右分室，由TVR降膜循环泵二送至TVR降膜蒸发器的右布液口，流经相应右侧的降膜管落回TVR下管箱右分室循环。由于浓度越高，蒸发时结焦结垢的几率越大，为防止TVR降膜管内浓缩过头，TVR降膜循环泵一的流量远大于从下管箱隔板顶部的溢流量，TVR降膜循环泵二的流量远大于出料量，提高了各TVR降膜管的喷淋密度，使各TVR降膜管入口处单位周长的流量保持在0.02~0.03kg/(m.s)，减少浓缩倍率，减缓结焦结垢，降低污垢热阻。

作为本发明的进一步改进，TVR分离器的顶部连接有TVR二次汽管，TVR二次汽管的出口与蒸汽喷射器的射流口相连，蒸汽喷射器的主入口与生蒸汽管二相连，蒸汽喷射器的出口通过TVR蒸汽循环管与TVR降膜蒸发器的热媒进口相连。0.7MPa生蒸汽作为动力蒸汽从生蒸汽管二进入蒸汽喷射器的主入口，TVR分离器排出的二次汽进入蒸汽喷射器的射流口，蒸汽喷射器出口的蒸汽温度为59~63℃，压力为19~23KPa，通过TVR蒸汽循环管进入TVR降膜蒸发器循环使用，TVR降膜蒸发器内的蒸发温度为44~48℃。蒸汽压缩机为大型增压设备，压比不容易调节，烟草浓缩液密度需控制在1.185±0.003g/cm³的范围内，靠蒸汽压缩机难以控制，采用蒸汽喷射器便于调节蒸汽压力，从而精确控制烟草浓缩液的出料密度。传统两效强制循环真空浓缩工艺，蒸发每吨水的生蒸汽耗量为0.7吨/吨水；本发明采用MVR蒸发+TVR蒸发，蒸发每吨水的生蒸汽耗量为0.05吨/吨水，生蒸汽耗量可降低87.23%，实现单位能耗的大幅度下降。

作为本发明的进一步改进，MVR降膜蒸发器及TVR降膜蒸发器的不凝气排出口均通过不凝气抽气管与表面冷凝器一的进气口相连；TVR二次汽管还与表面冷凝器二的进气口相连，表面冷凝器一及表面冷凝器二的排气口均与真空泵的入口相连。对于固定压比而言，实际控制的变量为蒸汽压缩机的进汽压力即MVR降膜蒸发器的蒸发压力；TVR压力控制的方法也类似，也是靠控制混合蒸汽的压力，从而控制TVR降膜蒸发器的蒸发温度。这样的控制方法不仅节省管道，而且可以降低表面冷凝器一及表面冷凝器二的换热面积，合用一台真空泵，但是由于进料温度的不同，对于低温蒸发，进料温度在泡点附近，这种情况多余的热量必须排出，否则蒸汽压缩机的蒸汽进出口温度会增加，从而使得这部分热量转化为物料温度升高的热能，MVR降膜蒸发器抽出的二次汽主要是换热后为带出不凝气的二次汽，而TVR降膜蒸发器抽出的二次汽的量相当于生蒸汽的量，本发明MVR系统和TVR系统配备相互独立的表面冷凝器一及表面冷凝器二，两表面冷凝器均采用循环冷却水作为冷媒，在低温蒸发且输送压差非常小的情况下，可以解决MVR系统和TVR系统抽出二次汽的匹配问题，便于稳定控制。

作为本发明的进一步改进，表面冷凝器一、表面冷凝器二的冷凝水出口连接有表冷器冷凝水管，MVR降膜蒸发器的冷凝水出口连接有MVR冷凝水管，TVR降膜蒸发器的冷凝水出口连接有TVR冷凝水管，蒸汽压缩机的排液口与积液罐相连，积液罐的出口与积液泵的入口相连，积液泵的出口连接有压缩机冷凝水管，表冷器冷凝水管、MVR冷凝水管、TVR冷凝水管和压缩机冷凝水管分别设有存水弯且分别与冷凝水罐相连；冷凝水罐的出口与冷凝水泵的入口相连，冷凝水泵的出口与凝水预热器的热媒入口及所述雾化喷头供水管相连，凝水预热器的热媒出口与冷凝水回收管相连，冷凝水回收管的出口与冷凝水回收系统及缓存罐补水管相连，缓存罐补水管的出口与所述原料缓存罐的入口相连；进料泵的出口与凝水预热器的进料口相连，凝水预热器的出料口与MVR降膜蒸发器的布液口一相连。各处冷凝水均进入冷凝水罐收集，由冷凝水泵抽出并作为凝水预热器的热媒，对进料泵出口的烟草提取液进行预热，进一步降低系统的能耗。换热后的冷凝水通过冷凝水回收管回收，以及通过缓存罐补水管作为原料缓存罐的热水源。冷凝水泵抽出的冷凝水还作为压缩机的雾化冷凝水的水源。

本发明的另一个目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种烟草提取液的蒸发浓缩系统，物料的停留时间短，蒸发温度低，产品品味高。

为解决以上技术问题，本发明的一种烟草提取液蒸发浓缩方法，依次包括如下步骤：⑴原料缓存罐中的烟草提取液由进料泵送至凝水预热器预热；⑵预热后的烟草提取液送入MVR降膜蒸发器的布液口一喷淋，流经相应的降膜管落入MVR下管箱分室一，被MVR提升泵一提升并送至布液口二喷淋，流经相应的降膜管落入MVR下管箱分室二，再被MVR提升泵二提升并送至布液口三喷淋，以此类推；⑶从MVR分离器底部排出的浓缩物料由转料泵送出，与从TVR降膜蒸发器的下管箱左分室流出的物料共同由TVR降膜循环泵一送至TVR降膜蒸发器的左布液口，流经相应左侧的降膜管落回TVR下管箱左分室循环，部分物料从下管箱隔板的顶部溢流进入TVR下管箱右分室，由TVR降膜循环泵二送至TVR降膜蒸发器的右布液口，流经相应右侧的降膜管落回TVR下管箱右分室循环；⑷从TVR分离器底部排出的烟草浓缩液由TVR出料螺杆泵送入浓缩液储罐中暂存，再由浓缩液出料螺杆泵通过浓缩液输出管输出。

相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：本发明采用MVR蒸发装置低温蒸发完成主要的蒸发量，烟草提取液不回到流过的布液口进行循环蒸发，一次蒸发浓缩即达到要求，系统内停留时间短，工艺简洁，可以减小下管箱的容积，进一步减少物料的停留时间，停留时间可缩短至8分钟，可以减少烟草提取液中热敏性物质的损耗，蒸发温和避免系统结焦，且利于工艺过程的控制与调整，大大降低了故障率。采用TVR蒸发装置低温蒸发可以实现浓缩液出料密度的精确控制；由于浓度越高，蒸发时结焦结垢的几率越大，为防止TVR降膜管内浓缩过头，TVR降膜循环泵一的流量远大于从下管箱隔板顶部的溢流量，TVR降膜循环泵二的流量远大于出料量，提高了各TVR降膜管的喷淋密度，减少浓缩倍率，减缓结焦结垢，降低污垢热阻。

作为本发明的改进，蒸汽压缩机出口的蒸汽温度为56~60℃，MVR降膜蒸发器的蒸发温度为48~52℃，各MVR降膜管入口处单位周长的流量不小于0.01kg/(m.s)；蒸汽喷射器出口的蒸汽温度为59~63℃，TVR降膜蒸发器内的蒸发温度为44~48℃，各TVR降膜管入口处单位周长的流量保持在0.02~0.03kg/(m.s)，烟草浓缩液密度需控制在1.185±0.003g/cm³。在如此低温下蒸发，及流量大、停留时间短，可以减少烟草提取液中热敏性物质的损耗及非热敏性物质的结焦，保持烟草浓缩液的高品味及稳定性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本发明。

图1为本发明烟草提取液的蒸发浓缩系统的流程图。

图中：1.原料缓存罐；2.进料泵；3.凝水预热器；4.MVR降膜蒸发器；4a.MVR提升泵一；4b.MVR提升泵二；4c.MVR提升泵三；5.MVR分离器；6.转料泵；7.TVR降膜蒸发器；7a.TVR降膜循环泵一；7b.TVR降膜循环泵二；8.TVR分离器；9.TVR出料螺杆泵；10.浓缩液储罐；11.浓缩液出料螺杆泵；12.回用罐；13.回用泵；14.蒸汽压缩机；15.蒸汽喷射器；16.表面冷凝器一；17.表面冷凝器二；18.真空泵；19.积液罐；20.积液泵；21.冷凝水罐；22.冷凝水泵；G1.提取液原料管；G2.不凝气抽气管；G3.生蒸汽管一；G4.生蒸汽管二；G5.MVR蒸汽循环管；G6.MVR二次汽管；G7.TVR蒸汽循环管；G8.TVR二次汽管；G9a.MVR冷凝水管；G9b.TVR冷凝水管；G9c.表冷器冷凝水管；G9d.压缩机冷凝水管；G9e.雾化喷头供水管；G9f.冷凝水回收管；G10.缓存罐补水管；G11.浓缩液输出管；G12.浓缩液回流管；G13.冷却水供水管；G14.冷却水回水管；Q1.流量计。

具体实施方式

如图1所示，本发明的烟草提取液的蒸发浓缩系统包括原料缓存罐1和进料泵2，提取液原料管G1的出口与原料缓存罐1的入口相连，原料缓存罐1的出口与进料泵2的入口相连，进料泵2的出口与MVR蒸发装置的入口相连，MVR蒸发装置的出口与转料泵6的入口相连，转料泵6的出口与TVR蒸发装置的入口相连，MVR蒸发装置与TVR蒸发装置均与抽真空系统相连，TVR蒸发装置的出口与TVR出料螺杆泵9的入口相连，TVR出料螺杆泵9的出口与浓缩液储罐10的入口相连，浓缩液储罐10的出口通过浓缩液出料螺杆泵11与浓缩液输出管G11相连。

烟草提取液从提取液原料管G1流入原料缓存罐1中，进料泵2将烟草提取液送至MVR蒸发装置中进行大蒸发量的浓缩，浓缩物料由转料泵6送入TVR蒸发装置继续进行小蒸发量的浓缩，使烟草浓缩液符合出料密度要求后，TVR出料螺杆泵9将烟草浓缩液送入浓缩液储罐10中暂存，再由浓缩液出料螺杆泵11通过浓缩液输出管G11输出。抽真空系统使MVR蒸发装置与TVR蒸发装置内维持负压实现低温蒸发，本发明采用MVR蒸发装置低温蒸发完成主要的蒸发量，低温蒸发可以减少烟草提取液中热敏性物质的损耗及非热敏性物质的结焦。烟草浓缩液的密度要求极其苛刻，密度误差必须控制在±0.003g/cm³以内，否则会引起烟草风味的较大差异，造成严重的质量问题，本发明采用TVR蒸发装置低温蒸发可以实现浓缩液出料密度的精确控制。

TVR出料螺杆泵9的出口还与回用罐12的入口相连，回用罐12的出口与回用泵13的入口相连，回用泵13的出口与浓缩液回流管G12相连，浓缩液回流管G12的出口与原料缓存罐1的入口相连。系统运行之初，TVR出料螺杆泵9输出的烟草浓缩液尚不符合要求，浓缩未完成液进入回用罐12暂存；等系统运行稳定且出料符合质量要求后，TVR出料螺杆泵9输出的烟草浓缩完成液进入浓缩液储罐10，由浓缩液出料螺杆泵11送出。回用罐12的浓缩未完成液由回用泵13送出，经浓缩液回流管G12送回原料缓存罐1并逐步添加，实现浓缩未完成液的完全回收，减少废液量。

MVR蒸发装置包括下部相连的MVR降膜蒸发器4和MVR分离器5，MVR降膜蒸发器4的上管箱设有多个布液口，MVR降膜蒸发器4的下管箱被分隔为与布液口分别对应的多个MVR下管箱分室；进料泵2的出口与MVR降膜蒸发器4的布液口一相连，MVR下管箱分室一的出口与MVR提升泵一4a的入口相连，MVR提升泵一4a的出口与MVR降膜蒸发器4的布液口二相连，MVR下管箱分室二的出口与MVR提升泵二4b的入口相连，MVR提升泵二4b的出口与MVR降膜蒸发器4的布液口三相连，以此类推，末级MVR下管箱分室的出口与MVR分离器5的底部出口共同与转料泵6的入口相连。

进料泵2将烟草提取液送至布液口一喷淋，流经相应的降膜管落入MVR下管箱分室一，被MVR提升泵一4a提升并送至布液口二喷淋，流经相应的降膜管落入MVR下管箱分室二，再被MVR提升泵二4b提升并送至布液口三喷淋，流经相应的降膜管落入MVR下管箱分室三，如此循环，MVR降膜蒸发器4被分隔成依次串联的多段。以四段为例，从MVR下管箱分室三流出的物料被MVR提升泵三4c提升并送至布液口四喷淋，流经相应的降膜管落入MVR下管箱分室四，MVR下管箱分室四的出口与MVR分离器5的底部出口相连。分段后，提高了各MVR降膜管的喷淋密度，使各MVR降膜管入口处单位周长的流量不小于0.01kg/(m.s)，提高喷淋密度可加快降膜的更新，减少浓缩倍率，避免降膜出现核状沸腾，减缓结焦结垢，降低污垢热阻。停留时间=下管箱容积/出料量，以四段为例，停留时间能降低至一段式的四分之一。烟草提取液不回到流过的布液口进行循环蒸发，一次蒸发浓缩即达到要求，系统内停留时间短，工艺简洁，可以减小下管箱的容积，进一步减少物料的停留时间，停留时间可缩短至8分钟，可以减少烟草提取液中热敏性物质的损耗，蒸发温和避免系统结焦，且利于工艺过程的控制与调整，大大降低了故障率。

MVR分离器5的顶部连接有MVR二次汽管G6，MVR二次汽管G6的出口与蒸汽压缩机14的入口相连，蒸汽压缩机14的入口还设有冷凝水雾化喷头，冷凝水雾化喷头与雾化喷头供水管G9e相连，雾化喷头供水管G9e中设有流量计Q1；蒸汽压缩机14的出口通过MVR蒸汽循环管G5与MVR降膜蒸发器4的热媒进口相连，MVR蒸汽循环管G5还与生蒸汽管一G3相连。抽真空系统使MVR降膜蒸发器4内维持负压，将烟草提取液的蒸发温度控制在48~52℃，有利于维持烟草提取液的高品位；蒸汽压缩机14相当于流量大、压比小的真空装置，对MVR分离器5排出的二次汽进行压缩，使其温度升高至56~60℃，压力在16.5~20KPa，通过MVR蒸汽循环管G5回到MVR降膜蒸发器4中作为蒸发热源循环使用，可显著降低生产能耗；生蒸汽管一G3提供0.1MPa生蒸汽作为热源补充。蒸汽压缩机14的压比不容易调节，进入MVR蒸汽循环管G5的蒸汽参数不容易调节，通过冷凝水雾化喷头在蒸汽压缩机14的入口喷入适量的水雾，可以调节压缩蒸汽的温度，使其准确符合工艺要求，通过流量计准确掌握喷雾流量。

TVR蒸发装置包括下部相连的TVR降膜蒸发器7和TVR分离器8，TVR降膜蒸发器7的上管箱设有两个布液口，TVR降膜蒸发器7的下管箱被隔板分隔成两个分室；TVR下管箱左分室的循环口及转料泵6的出口管道均与TVR降膜循环泵一7a的入口相连，TVR降膜循环泵一7a的出口与TVR降膜蒸发器7的左布液口相连；TVR下管箱右分室的循环口与TVR降膜循环泵二7b的入口相连，TVR降膜循环泵二7b的出口与TVR降膜蒸发器7的右布液口相连；TVR下管箱分室二的出料口与TVR分离器8的底部出口共同与TVR出料螺杆泵9的入口相连。

转料泵6出口的浓缩物料与从TVR下管箱左分室流出的物料共同由TVR降膜循环泵一7a送至TVR降膜蒸发器7的左布液口，流经相应左侧的降膜管落回TVR下管箱左分室循环，部分物料从下管箱隔板的顶部溢流进入TVR下管箱右分室，由TVR降膜循环泵二7b送至TVR降膜蒸发器7的右布液口，流经相应右侧的降膜管落回TVR下管箱右分室循环。由于浓度越高，蒸发时结焦结垢的几率越大，为防止TVR降膜管内浓缩过头，TVR降膜循环泵一7a的流量远大于从下管箱隔板顶部的溢流量，TVR降膜循环泵二7b的流量远大于出料量，提高了各TVR降膜管的喷淋密度，使各TVR降膜管入口处单位周长的流量保持在0.02~0.03kg/(m.s)，减少浓缩倍率，减缓结焦结垢，降低污垢热阻。

TVR分离器8的顶部连接有TVR二次汽管G8，TVR二次汽管G8的出口与蒸汽喷射器15的射流口相连，蒸汽喷射器15的主入口与生蒸汽管二G4相连，蒸汽喷射器15的出口通过TVR蒸汽循环管G7与TVR降膜蒸发器7的热媒进口相连。0.7MPa生蒸汽作为动力蒸汽从生蒸汽管二G4进入蒸汽喷射器15的主入口，TVR分离器8排出的二次汽进入蒸汽喷射器15的射流口，蒸汽喷射器15出口的蒸汽温度为59~63℃，压力为19~23KPa，通过TVR蒸汽循环管G7进入TVR降膜蒸发器7循环使用，TVR降膜蒸发器7内的蒸发温度为44~48℃。蒸汽压缩机14为大型增压设备，压比不容易调节，烟草浓缩液密度需控制在1.185±0.003g/cm³的范围内，靠蒸汽压缩机14难以控制，采用蒸汽喷射器15便于调节蒸汽压力，从而精确控制烟草浓缩液的出料密度。传统两效强制循环真空浓缩工艺，蒸发每吨水的生蒸汽耗量为0.7吨/吨水；本发明采用MVR蒸发+TVR蒸发，蒸发每吨水的生蒸汽耗量为0.05吨/吨水，生蒸汽耗量可降低87.23%，实现单位能耗的大幅度下降。

MVR降膜蒸发器4及TVR降膜蒸发器7的不凝气排出口均通过不凝气抽气管G2与表面冷凝器一16的进气口相连；TVR二次汽管G8还与表面冷凝器二17的进气口相连，表面冷凝器一16及表面冷凝器二17的排气口均与真空泵18的入口相连。表面冷凝器一16及表面冷凝器二17的冷却水入口均与冷却水供水管G13相连，表面冷凝器一16及表面冷凝器二17的冷却水出口均与冷却水回水管G14相连。

对于固定压比而言，实际控制的变量为蒸汽压缩机14的进汽压力即MVR降膜蒸发器4的蒸发压力；TVR压力控制的方法也类似，也是靠控制混合蒸汽的压力，从而控制TVR降膜蒸发器7的蒸发温度。这样的控制方法不仅节省管道，而且可以降低表面冷凝器一16及表面冷凝器二17的换热面积，合用一台真空泵18，但是由于进料温度的不同，对于低温蒸发，进料温度在泡点附近，这种情况多余的热量必须排出，否则蒸汽压缩机14的蒸汽进出口温度会增加，从而使得这部分热量转化为物料温度升高的热能，MVR降膜蒸发器4抽出的二次汽主要是换热后为带出不凝气的二次汽，而TVR降膜蒸发器7抽出的二次汽的量相当于生蒸汽的量，本发明MVR系统和TVR系统配备相互独立的表面冷凝器一16及表面冷凝器二17，两表面冷凝器均采用循环冷却水作为冷媒，在低温蒸发且输送压差非常小的情况下，可以解决MVR系统和TVR系统抽出二次汽的匹配问题，便于稳定控制。

表面冷凝器一16、表面冷凝器二17的冷凝水出口连接有表冷器冷凝水管G9c，MVR降膜蒸发器4的冷凝水出口连接有MVR冷凝水管G9a，TVR降膜蒸发器7的冷凝水出口连接有TVR冷凝水管G9b，蒸汽压缩机14的排液口与积液罐19相连，积液罐19的出口与积液泵20的入口相连，积液泵20的出口连接有压缩机冷凝水管G9d，表冷器冷凝水管G9c、MVR冷凝水管G9a、TVR冷凝水管G9b和压缩机冷凝水管G9d分别设有存水弯且分别与冷凝水罐21相连；冷凝水罐21的出口与冷凝水泵22的入口相连，冷凝水泵22的出口与凝水预热器3的热媒入口及雾化喷头供水管G9e相连，凝水预热器3的热媒出口与冷凝水回收管G9f相连，冷凝水回收管G9f的出口与冷凝水回收系统及缓存罐补水管G10相连，缓存罐补水管G10的出口与原料缓存罐1的入口相连；进料泵2的出口与凝水预热器3的进料口相连，凝水预热器3的出料口与MVR降膜蒸发器4的布液口一相连。

各处冷凝水均进入冷凝水罐21收集，由冷凝水泵22抽出并作为凝水预热器3的热媒，对进料泵2出口的烟草提取液进行预热，进一步降低系统的能耗。换热后的冷凝水通过冷凝水回收管G9f回收，以及通过缓存罐补水管G10作为原料缓存罐1的热水源。冷凝水泵22抽出的冷凝水还作为压缩机的雾化冷凝水的水源。

本发明的烟草提取液蒸发浓缩方法，依次包括如下步骤：⑴原料缓存罐1中的烟草提取液由进料泵2送至凝水预热器3预热；⑵预热后的烟草提取液送入MVR降膜蒸发器4的布液口一喷淋，流经相应的降膜管落入MVR下管箱分室一，被MVR提升泵一4a提升并送至布液口二喷淋，流经相应的降膜管落入MVR下管箱分室二，再被MVR提升泵二4b提升并送至布液口三喷淋，以此类推；⑶从MVR分离器5底部排出的浓缩物料由转料泵6送出，与从TVR降膜蒸发器7的下管箱左分室流出的物料共同由TVR降膜循环泵一7a送至TVR降膜蒸发器7的左布液口，流经相应左侧的降膜管落回TVR下管箱左分室循环，部分物料从下管箱隔板的顶部溢流进入TVR下管箱右分室，由TVR降膜循环泵二7b送至TVR降膜蒸发器7的右布液口，流经相应右侧的降膜管落回TVR下管箱右分室循环；⑷从TVR分离器8底部排出的烟草浓缩液由TVR出料螺杆泵9送入浓缩液储罐10中暂存，再由浓缩液出料螺杆泵11通过浓缩液输出管G11输出。

蒸汽压缩机14出口的蒸汽温度为56~60℃，MVR降膜蒸发器4的蒸发温度为48~52℃，各MVR降膜管入口处单位周长的流量不小于0.01kg/(m.s)；蒸汽喷射器15出口的蒸汽温度为59~63℃，TVR降膜蒸发器7内的蒸发温度为44~48℃，各TVR降膜管入口处单位周长的流量保持在0.02~0.03kg/(m.s)，烟草浓缩液密度需控制在1.185±0.003g/cm³。在如此低温下蒸发，及流量大、停留时间短，可以减少烟草提取液中热敏性物质的损耗及非热敏性物质的结焦，保持烟草浓缩液的高品味及稳定性。

以上所述仅为本发明之较佳可行实施例而已，非因此局限本发明的专利保护范围。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。

Claims (7)

1.一种烟草提取液的蒸发浓缩系统，包括原料缓存罐和进料泵，提取液原料管的出口与原料缓存罐的入口相连，原料缓存罐的出口与进料泵的入口相连，其特征在于：进料泵的出口与MVR蒸发装置的入口相连，MVR蒸发装置的出口与转料泵的入口相连，转料泵的出口与TVR蒸发装置的入口相连，MVR蒸发装置与TVR蒸发装置均与抽真空系统相连，TVR蒸发装置的出口与TVR出料螺杆泵的入口相连，TVR出料螺杆泵的出口与浓缩液储罐的入口相连，浓缩液储罐的出口通过浓缩液出料螺杆泵与浓缩液输出管相连；所述MVR蒸发装置包括下部相连的MVR降膜蒸发器和MVR分离器，MVR降膜蒸发器的上管箱设有多个布液口，MVR降膜蒸发器的下管箱被分隔为与布液口分别对应的多个MVR下管箱分室；所述进料泵的出口与MVR降膜蒸发器的布液口一相连，MVR下管箱分室一的出口与MVR提升泵一的入口相连，MVR提升泵一的出口与MVR降膜蒸发器的布液口二相连，MVR下管箱分室二的出口与MVR提升泵二的入口相连，MVR提升泵二的出口与MVR降膜蒸发器的布液口三相连，以此类推，末级MVR下管箱分室的出口与MVR分离器的底部出口共同与所述转料泵的入口相连；MVR分离器的顶部连接有MVR二次汽管，MVR二次汽管的出口与蒸汽压缩机的入口相连，蒸汽压缩机的入口还设有冷凝水雾化喷头，冷凝水雾化喷头与雾化喷头供水管相连，雾化喷头供水管中设有流量计；所述TVR蒸发装置包括下部相连的TVR降膜蒸发器和TVR分离器，TVR降膜蒸发器的上管箱设有两个布液口，TVR降膜蒸发器的下管箱被隔板分隔成两个分室；TVR下管箱左分室的循环口及所述转料泵的出口管道均与TVR降膜循环泵一的入口相连，TVR降膜循环泵一的出口与TVR降膜蒸发器的左布液口相连；TVR下管箱右分室的循环口与TVR降膜循环泵二的入口相连，TVR降膜循环泵二的出口与TVR降膜蒸发器的右布液口相连；TVR下管箱右分室的出料口与TVR分离器的底部出口共同与所述TVR出料螺杆泵的入口相连。

2.根据权利要求1所述的烟草提取液的蒸发浓缩系统，其特征在于：TVR出料螺杆泵的出口还与回用罐的入口相连，回用罐的出口与回用泵的入口相连，回用泵的出口与浓缩液回流管相连，浓缩液回流管的出口与所述原料缓存罐的入口相连。

3.根据权利要求1所述的烟草提取液的蒸发浓缩系统，其特征在于：蒸汽压缩机的出口通过MVR蒸汽循环管与MVR降膜蒸发器的热媒进口相连，MVR蒸汽循环管还与生蒸汽管一相连。

4.根据权利要求1所述的烟草提取液的蒸发浓缩系统，其特征在于：TVR分离器的顶部连接有TVR二次汽管，TVR二次汽管的出口与蒸汽喷射器的射流口相连，蒸汽喷射器的主入口与生蒸汽管二相连，蒸汽喷射器的出口通过TVR蒸汽循环管与TVR降膜蒸发器的热媒进口相连。

5.根据权利要求4所述的烟草提取液的蒸发浓缩系统，其特征在于：MVR降膜蒸发器及TVR降膜蒸发器的不凝气排出口均通过不凝气抽气管与表面冷凝器一的进气口相连；TVR二次汽管还与表面冷凝器二的进气口相连，表面冷凝器一及表面冷凝器二的排气口均与真空泵的入口相连。

6.根据权利要求5所述的烟草提取液的蒸发浓缩系统，其特征在于：表面冷凝器一、表面冷凝器二的冷凝水出口连接有表冷器冷凝水管，MVR降膜蒸发器的冷凝水出口连接有MVR冷凝水管，TVR降膜蒸发器的冷凝水出口连接有TVR冷凝水管，蒸汽压缩机的排液口与积液罐相连，积液罐的出口与积液泵的入口相连，积液泵的出口连接有压缩机冷凝水管，表冷器冷凝水管、MVR冷凝水管、TVR冷凝水管和压缩机冷凝水管分别设有存水弯且分别与冷凝水罐相连；冷凝水罐的出口与冷凝水泵的入口相连，冷凝水泵的出口与凝水预热器的热媒入口及所述雾化喷头供水管相连，凝水预热器的热媒出口与冷凝水回收管相连，冷凝水回收管的出口与冷凝水回收系统及缓存罐补水管相连，缓存罐补水管的出口与所述原料缓存罐的入口相连；进料泵的出口与凝水预热器的进料口相连，凝水预热器的出料口与MVR降膜蒸发器的布液口一相连。

7.一种采用权利要求1所述烟草提取液的蒸发浓缩系统进行烟草提取液蒸发浓缩方法，其特征在于，依次包括如下步骤：⑴原料缓存罐中的烟草提取液由进料泵送至凝水预热器预热；⑵预热后的烟草提取液送入MVR降膜蒸发器的布液口一喷淋，流经相应的降膜管落入MVR下管箱分室一，被MVR提升泵一提升并送至布液口二喷淋，流经相应的降膜管落入MVR下管箱分室二，再被MVR提升泵二提升并送至布液口三喷淋，以此类推；⑶从MVR分离器底部和末级MVR下管箱分室排出的浓缩物料由转料泵送出，与从TVR降膜蒸发器的下管箱左分室流出的物料共同由TVR降膜循环泵一送至TVR降膜蒸发器的左布液口，流经相应左侧的降膜管落回TVR下管箱左分室循环，部分物料从下管箱隔板的顶部溢流进入TVR下管箱右分室，由TVR降膜循环泵二送至TVR降膜蒸发器的右布液口，流经相应右侧的降膜管落回TVR下管箱右分室循环；⑷从TVR分离器底部和TVR下管箱右分室排出的烟草浓缩液由TVR出料螺杆泵送入浓缩液储罐中暂存，再由浓缩液出料螺杆泵通过浓缩液输出管输出；蒸汽压缩机出口的蒸汽温度为56~60℃，MVR降膜蒸发器的蒸发温度为48~52℃，各MVR降膜管入口处单位周长的流量不小于0.01kg/(m· s)；蒸汽喷射器出口的蒸汽温度为59~63℃，TVR降膜蒸发器内的蒸发温度为44~48℃，各TVR降膜管入口处单位周长的流量保持在0.02~0.03kg/(m·s)，烟草浓缩液密度控制在1.185±0.003g/cm³。

Images