CN112657219A - 蒸发浓缩系统和蒸发浓缩方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种蒸发浓缩系统和蒸发浓缩方法，所述蒸发浓缩系统包括：依次通过管道连接的第一加热器、第一蒸发器、第一气液分离器、第二加热器、第二蒸发器、第二气液分离器、第一冷凝器、回收容器；所述蒸发浓缩系统还包括与所述第二气液分离器连接的预热器，且所述预热器通过管道与所述第一加热器或所述第二加热器连通以将预热的料液输送至所述第一加热器或所述第二加热器中。该蒸发浓缩系统可以大大地降低能耗以降低生产成本，并且在蒸发浓缩过程中，系统可以充分利用废热对料液进行加热，进一步降低了生产成本。

Description

蒸发浓缩系统和蒸发浓缩方法

技术领域

本发明涉及浓缩系统技术领域，尤其涉及一种蒸发浓缩系统和蒸发浓缩方法。

背景技术

在中药、化工、食品、生物发酵等工业生产中，通常需要对料液进行浓缩，以去除料液中多余的水分或其他杂质，来实现提高料液中特定成分的含量或延长保存期。为实现上述目的，可以采用高温蒸发的方法，但这种方法会消耗大量的加热流体，从而间接增加生产成本。

目前，双效浓缩器是主要的蒸发浓缩设备，其一般由依次连通的一效加热器、一效蒸发室、二效加热器、二效蒸发室、汽液分离器、收液罐、冷凝器等构成。在该浓缩器中，可以利用一效加热料液中产生的蒸汽对二效中的料液进行加热，从而能够降低蒸发浓缩料液所需要消耗的加热流体，来降低生产成本。

然而，在大规模工业生产中，上述浓缩器依然需要大量的加热流体，并且在蒸发浓缩过程中，废热的利用率不高，导致生产成本居高不下。

发明内容

本发明的目的就是提供一种蒸发浓缩系统和蒸发浓缩方法，以解决现有技术中双效浓缩器对废热利用率不高的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一个方面，本发明提供了一种蒸发浓缩系统，包括：依次通过管道连接的第一加热器、第一蒸发器、第一气液分离器、第二加热器、第二蒸发器、第二气液分离器、第一冷凝器、回收容器；

所述蒸发浓缩系统还包括与所述第二气液分离器连接的预热器，且所述预热器通过管道与所述第一加热器或所述第二加热器连通以将预热的料液输送至所述第一加热器或所述第二加热器中。

在本发明的一些实施方案中，所述预热器包括第一预热器和第二预热器；

所述第一预热器通过管道与所述第二加热器连通，且还通过管道连接于所述第二气液分离器和所述第一冷凝器之间的管道；

所述第二预热器通过所述第二气液分离器和所述第一冷凝器之间的管道与所述第二气液分离器和所述第一冷凝器连通。

在本发明的一些实施方案中，所述第一预热器内的预热管通过管道与所述第二预热器内的预热管连通。

在本发明的一些实施方案中，还包括汽水分离器，所述汽水分离器分别连通于所述第一加热器和所述第二加热器。

在本发明的一些实施方案中，所述汽水分离器分别与所述第二加热器的顶部和中部连接。

在本发明的一些实施方案中，还包括进料泵及与进料泵连接的进料罐。

在本发明的一些实施方案中，还包括第二冷凝器，所述第二冷凝器与所述回收容器连通。

在本发明的一些实施方案中，所述第二冷凝器还与真空泵连接。

在本发明的一些实施方案中，所述第一气液分离器的底部与所述第一蒸发器连通；所述第二气液分离器的底部与所述第二蒸发器连通。

第二个方面，本发明还提供了一种蒸发浓缩方法，所述蒸发浓缩方法使用了上述任一实施方案中所述的蒸发浓缩系统，所述蒸发浓缩方法包括如下步骤：

1)将第一料液和第二料液分别通入至所述第一加热器和所述第二加热器内，并通入加热流体对所述第一料液和第二料液进行加热，所述第一料液在所述第一加热器和所述第一蒸发器之间循环流通以形成第一浓缩液，所述第二料液在所述第二加热器和所述第二蒸发器之间循环流通形成第二浓缩液；

2)所述预热器内的第三料液通过所述第二加热器内的热流体和/或所述第二气液分离器和所述第一冷凝器之间的管道内热流体进行预热，预热后的第三料液被输送至所述第一加热器或所述第二加热器内继续加热；

3)待反应一段时间后，得到第三浓缩液。

本发明提供一种蒸发浓缩系统，其包括：依次通过管道连接的第一加热器、第一蒸发器、第一气液分离器、第二加热器、第二蒸发器、第二气液分离器、第一冷凝器、回收容器；所述蒸发浓缩系统还包括与所述第二气液分离器连接的预热器，且所述预热器通过管道与所述第一加热器或所述第二加热器连通以将预热的料液输送至所述第一加热器或所述第二加热器中。该蒸发浓缩系统可以大大地降低能耗以降低生产成本，并且在蒸发浓缩过程中，系统可以充分利用废热对料液进行加热，降低了生产成本。由此可知，上述蒸发浓缩系统可以适用于有需求的大规模工业生产中。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的蒸发浓缩系统的结构示意图；

图2为本发明另一实施例提供的蒸发浓缩系统的结构示意图。

附图标记说明：

11-第一加热器；

12-第一蒸发器；

13-第一气液分离器；

14-第二加热器；

15-气水分离器；

16-第二蒸发器；

17-第二气液分离器；

18-第一冷凝器；

19-回收容器；

21-第一预热器；

22-第二预热器；

23-配料罐；

24-进料泵；

25-第二冷凝器；

26-排液泵。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

现有技术中的双效浓缩器在大规模工业生产中，依然需要大量的加热流体，并且在蒸发浓缩过程中，废热的利用率不高，导致生产成本居高不下。鉴于此，本发明提供了一种蒸发浓缩系统，该蒸发浓缩系统可以大大地降低能耗以降低生产成本，并且在蒸发浓缩过程中，系统可以充分利用废热对料液进行加热，进一步降低了生产成本。

下面结合附图对本公开的几种可选地实现方式进行介绍，当本领域技术人员应当理解，下述实现方式仅是示意性的，并非是穷尽式的列举，在这些实现方式的基础上，本领域技术人员可以对某些特征或者某些示例进行替换、拼接或者组合，这些仍应视为本公开的公开内容。

实施例1

如图1所示，蒸发浓缩系统包括第一加热器11、第一蒸发器12第一气液分离器13、第二加热器14、第二蒸发器16、第二气液分离器17、第一冷凝器18、回收容器19和预热器等。

其中，第一加热器11可以对第一料液进行加热，本领域技术人员可以理解的是，第一料液可以是制药、化工、食品等行业的料液，为了方便描述，以下实施例中的第一料液、第二料液及料液均指制药行业中的料液。当第一料液从进料口注入第一加热器11内后，关闭进料口，然后通入加热流体(例如蒸汽、热水等)对第一加热器11中的第一料液加热，在此需要说明的是，加热流体与第一加热器11中的第一料液是通过管壁进行热传导来实施加热。

第一蒸发器12可以通过管道与第一加热器11连通，可以使第一料液在第一加热器11和第一蒸发器12之间循环流通，在第一加热器11内加热后的第一料液会进入第一蒸发器12中，并产生蒸汽，该蒸汽是第一料液在高温下蒸发形成的，其中，蒸汽内主要含有大量的水分、少量易挥发的药物成分及气体。当第一蒸发器12内的料液温度下降后，可以再次流入第一加热器11内获得热量，或通过第一加热器11内的高温料液将热量传递给第一蒸发器12内温度较低的料液，继续蒸发其含有的水分及易挥发成分，从而达到蒸发浓缩的目的。

第一蒸发器12内产生的蒸汽会通过管道流入第一气液分离器13中，通过第一气液分离器13可以将蒸汽中的气体和液体进行分离，分离后的气体依然具有较高的温度，因此，可以将其通入到第二加热器14内对第二料液进行加热。而分离后的液体再次通过管道通入到第一蒸发器12或第一加热器11内进行蒸发浓缩，以提高生产产量。

如上所述，第一气液分离器13内分离的气体会通过管道流入与其连通的第二加热器14内，由于上述气体具有较高的温度，因此，可以用于对第二加热器14中的第二料液进行加热，进而可以减少加热流体的用量，实现降低生产成本的目的。

第二蒸发器16通过管道与第二加热器14连通，可以使第二料液在第二加热器14和第二蒸发器16之间循环流通，在第二加热器14内加热后的第二料液会进入第二蒸发器16中，并产生蒸汽，该蒸汽中会含有大量的水分、少量易挥发的药物成分及气体。当第二蒸发器16内的料液温度下降后，可以再次流入第二加热器14内获得热量，或通过第二加热器14内的高温料液将热量传递给第二蒸发器16内温度较低的料液，继续蒸发其含有的水分及易挥发成分，从而达到蒸发浓缩的目的。

第二蒸发器16产生的蒸汽会通过管道流入第二气液分离器17中，通过第二气液分离器17可以将蒸汽中的气体和液体进行分离，分离后的气体依可以将其通入到预热器内对料液进行预加热或通入第一冷凝器18中。而分离后的液体再次通过管道通入到和第一蒸发器12和第一加热器11内进行蒸发浓缩，以提高生产产量。

为了能够提高废热的利用率，本发明设置了预热器，该预热器可以通过管道与第二气液分离器17连通，并且预热器还通过管道与第一加热器11和第二加热器14连通以将预热的料液输送至第一加热器11和第二加热器14中。可以理解的是，预热器通过管道与第二气液分离器17连通，第二气液分离器17内分离的气体可以流入预热器中对料液进行预加热，预加热后的料液可以通入第一加热器11和第二加热器14内再次加热进行蒸发浓缩，这样可以进一步降低加热流体的用量。此外，预热器通过管道与第二加热器14连通，第一气液分离器13中分离的气体对第二加热器14中的第二料液加热后，会形成废热水，该废热水依然具有一定的热量，为了充分利用这部分热量，可以将其通入预热器内对料液进行预加热，预加热后的料液可以通过管道通入第一加热器11或第二加热器14内再次加热进行蒸发浓缩，这样可以进一步降低蒸发浓缩系统所需加热流体的用量。

综上所述，预热器可以通过管道分别与第二加热器14和第二气液分离器17连通，同时利用第二加热器14内的废热水和第二气液分离器17中的热气体对预热器中的料液进行预加热，从而可以明显降低蒸发浓缩系统所需加热流体的用量。

待第二气液分离器17对预热器中的料液预加热后，会依然存在部分气体从预热器流出，该流出的气体热量较低，已无法满足加热料液的需求，因此，通过第一冷凝器18使上述气体形成冷凝液，并将该冷凝液排入到回收容器19内进行回收。从第二加热器14通入预热器的废热水经过对料液预加热后，也需要排入到回收容器19内进行回收。

在本发明的一些实施方案中，预热器包括第一预热器21和第二预热器22，第一预热器21通过管道与第二加热器14连通，用于将第二加热器14中的加热流体和第二气液分离器17中的部分气体引入至第一预热器21内，以对第一预热器21内的料液进行预加热。此外，第一预热器21还通过管道连接于第二气液分离器17和第一冷凝器18之间的管道，可将第二气液分离器17中分离出的部分蒸汽引入至第一预热器21中对料液进行预热。

第二预热器22通过第二气液分离器17和所述第一冷凝18之间的管道分别与第二气液分离器17和第一冷凝器18连通，进而从第二气液分离器17引入蒸汽对第二预热器22内的料液进行预热。

在本发明的一些实施方案中，如图2所示，第一预热器21内的预热管通过管道与第二预热器22内的预热管连通。

在本发明的一些实施方案中，蒸发浓缩系统还包括汽水分离器15，该汽水分离器15分别与第一加热器11和第二加热器14连通，并且在汽水分离器15与第一加热器11连通的管路中依次设置了截止阀、过滤器及疏水阀，汽水分离器15与上述阀门和过滤器的协同作用，将加热流体与第一加热器11热交换过程产生的蒸汽和废热水进行分离，而具有较高温(例如80-90℃)的废热水会引入至第二加热器14中对第二料液进行加热，进一步提高了废热的利用率。

进一步的，汽水分离器15可以通过管道分别与第二加热器14的顶部和中部连通，其中，汽水分离器15通过第二加热器14的中部将废热水通入其腔室内对第二料液进行加热，而与第二加热器14顶部的连通是方便将蒸汽通入其腔室内对第二料液进行加热，从而能够充分利用这些蒸汽和废热水的余热。

在本发明的一些实施方案中，蒸发浓缩系统还包括进料罐23和进料泵24，进料罐23内的料液可以通过进料泵24分别输送至第一加热器11、第二加热器14、第一预热器21和第二预热器22。

在本发明的一些实施方案中，第一预热器21内预加热后的料液通过泵可以输送至第一蒸发室12和/或第二蒸发室16内；第二预热器22内预加热后的料液通过泵输送至第一蒸发室12和/或第二蒸发室16内。

在此需要说明的是，第一预热器21和第二预热器22内预加热后的料液也可以输送至第一加热器11和/或第二加热器14内。

为了能够将预热器或第二气液分离器17中的蒸汽完全形成冷凝液，在本发明的一些实施方案中，蒸发浓缩系统还包括第二冷凝器25，第二冷凝器25分别与第一冷凝器18和回收容器19连通。此外，第二冷凝器25上设有抽真空的开口，通过真空泵与上述开口连通，可以使整个蒸发浓缩系统中具有密封空间的部件形成真空，以提高流体的输送速率，来达到提高工作效率的目的。

在本发明的一些实施方案中，第一加热器11和第二加热器14可以为列管式加热器。

综上所述，本发明提供的蒸发浓缩系统，相比现有技术中的双效浓缩器，节能效果更佳，其中废热的利用率可以达到50％以上，加热流体的用量可以至少降低20％，从而使可以大大地降低生产成本。

实施例2

本发明还提供了一种蒸发浓缩方法，所述蒸发浓缩方法使用了上述任一实施方案中的蒸发浓缩系统，该蒸发浓缩方法包括如下步骤：

1)将第一料液和第二料液分别通入至第一加热器和第二加热器内，并通入加热流体对第一料液和第二料液进行加热，第一料液在第一加热器和第一蒸发器之间循环流通以形成第一浓缩液，第二料液在第二加热器和第二蒸发器之间循环流通形成第二浓缩液；

2)预热器内的第三料液通过第二加热器内的热流体和/或第二气液分离器和第一冷凝器之间的管道内热流体进行预热，预热后的第三料液被输送至第一加热器或第二加热器内继续加热；

3)待反应一段时间后，得到第三浓缩液。

具体的，进料罐内的料液可以通过进料泵输送至第一加热器、第二加热器、第一预热器和第二预热器内，然后向第一加热器内通入蒸汽对第一加热器内的第一料液进行加热。

在该加热过程中，第一料液在第一加热器和第一蒸发器之间循环流通，最后形成第一浓缩液。而蒸汽通入第一加热器中对第一料液加热的过程中，会有部分蒸汽冷凝形成废热水，该废热水及部分蒸汽会进入汽水分离器内进行分离，分离后蒸汽和废热水分别通过第二加热器的顶部和中部进入第二加热器内对第二料液进行加热，同时第一蒸发器内的第一料液会在加热过程中会产生部分蒸汽，该蒸汽经过第一气液分离器后分离得到的蒸汽也会通入第二加热器内对第二料液进行加热，在该加热过程中，第二料液在第二加热器和第二蒸发器之间循环流通，最后形成第二浓缩液。

第一预热器和第二预热器内的第三料液可以通过第二加热器内的废热水和第二气液分离器中分离得到的蒸汽进行预热，预热后的第三料液被输送至第一加热器和第二加热器内继续加热，最后得到第三浓缩液。

在本发明提供的蒸发浓缩方法中，获得浓缩液所需消耗的加热流体大约为400kg，而现有技术中的双效浓缩器获得相同浓缩液所需消耗的加热流体大约为600kg。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种蒸发浓缩系统，其特征在于，包括：依次通过管道连接的第一加热器(11)、第一蒸发器(12)、第一气液分离器(13)、第二加热器(14)、第二蒸发器(16)、第二气液分离器(17)、第一冷凝器(18)、回收容器(19)；

所述蒸发浓缩系统还包括与所述第二气液分离器(17)连接的预热器(21，22)，且所述预热器(21，22)通过管道与所述第一加热器(11)或所述第二加热器(14)连通以将预热的料液输送至所述第一加热器(11)或所述第二加热器(14)中。

2.根据权利要求1所述的蒸发浓缩系统，其特征在于，所述预热器包括第一预热器(21)和第二预热器(22)；

所述第一预热器(21)通过管道与所述第二加热器(14)连通，且还通过管道连接于所述第二气液分离器(17)和所述第一冷凝器(18)之间的管道；

所述第二预热器(22)通过所述第二气液分离器(17)和所述第一冷凝器(18)之间的管道与所述第二气液分离器(17)和所述第一冷凝器(18)连通。

3.根据权利要求2所述的蒸发浓缩系统，其特征在于，所述第一预热器(21)内的预热管通过管道与所述第二预热器(22)内的预热管连通。

4.根据权利要求1所述的蒸发浓缩系统，其特征在于，还包括汽水分离器(15)，所述汽水分离器(15)分别连通于所述第一加热器(11)和所述第二加热器(14)。

5.根据权利要求4所述的蒸发浓缩系统，其特征在于，所述汽水分离器(15)分别与所述第二加热器(14)的顶部和中部连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的蒸发浓缩系统，其特征在于，还包括进料泵(24)及与进料泵(24)连接的进料罐(23)。

7.根据权利要求1-5任一项所述的蒸发浓缩系统，其特征在于，还包括第二冷凝器(25)，所述第二冷凝器(25)与所述回收容器(19)连通。

8.根据权利要求7所述的蒸发浓缩系统，其特征在于，所述第二冷凝器(25)还与真空泵连接。

9.根据权利要求1-5任一项所述的蒸发浓缩系统，其特征在于，所述第一气液分离器(13)的底部与所述第一蒸发器(12)连通；所述第二气液分离器(17)的底部与所述第二蒸发器(16)连通。

10.一种蒸发浓缩方法，其特征在于，所述蒸发浓缩方法使用了权利要求1-9任一项所述的蒸发浓缩系统，所述蒸发浓缩方法包括如下步骤：

1)将第一料液和第二料液分别通入至所述第一加热器和所述第二加热器内，并通入加热流体对所述第一料液和第二料液进行加热，所述第一料液在所述第一加热器和所述第一蒸发器之间循环流通以形成第一浓缩液，所述第二料液在所述第二加热器和所述第二蒸发器之间循环流通形成第二浓缩液；

2)所述预热器内的第三料液通过所述第二加热器内的热流体和/或所述第二气液分离器和所述第一冷凝器之间的管道内热流体进行预热，预热后的第三料液被输送至所述第一加热器或所述第二加热器内继续加热；

3)待反应一段时间后，得到第三浓缩液。

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