CN204973110U - 一种料液浓缩装置及其料液蒸发器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种料液浓缩装置及其料液蒸发器，其中料液蒸发器包括用于料液加热的加热器、蒸发室和用于使所述蒸发室产生负压环境的真空泵；所述加热器和所述蒸发室间具有将料液从所述加热器输送至所述蒸发室的第一管路和使得料液从所述蒸发室回流至所述加热器的第二管路；所述第二管路还具有用于推动料液流动的助力循环装置。设置助力循环装置，可较好的实现料液在加热器中的生膜，也提高了料液的流速，增加了单位时间料液进入加热器的体积，增加了料液的蒸发速率；同时助力循环装置可减少料液中的溶质贴附于加热器内壁使液体流动速度降低从容影响蒸发速度及料液颜色和品质的问题。

Description

一种料液浓缩装置及其料液蒸发器

技术领域

本实用新型涉及药液浓缩技术领域，特别涉及一种料液浓缩装置及其料液蒸发器。

背景技术

在制药、化工等技术领域，为实现有效物质的提纯浓缩，一般需采用料液浓缩装置进行浓缩提纯处理。药液浓缩装置一般采用加热器对低浓度料液进行加热，利用生膜技术在加热器中产生泡沫混合体并通过管道将泡沫混合体输送到蒸发室中，在负压条件下使得药液快速蒸发。

现有的料液浓缩装置中，料液完全通过加热器加热生膜推动料液从加热器进入到蒸发室进行蒸发，流动速率较慢、影响了蒸发效率；且料液在加热器中流速较慢还带来了另外一个问题，料液中的部分溶质贴附于加热器的换热壁上、在高温作用下碳化，重新溶解至料液中影响了料液的颜色和品质。

实用新型内容

为解决现有的料液浓缩装置中料液流速较慢，使得溶剂蒸发速度较慢，且料液溶质在加热器中容易粘接碳化的问题，本实用新型提供了一种新的料液蒸发器以及此采用此料液蒸发器的料液浓缩装置。

本实用新型提供了一种料液蒸发器，包括用于料液加热的加热器、蒸发室和用于使所述蒸发室产生负压环境的真空泵；所述加热器和所述蒸发室间具有将料液从所述加热器输送至所述蒸发室的第一管路和使得料液从所述蒸发室回流至所述加热器的第二管路；所述第二管路还具有用于推动料液流动的助力循环装置。

设置助力循环装置，可较好的实现料液在加热器中的生膜，也提高了料液的流速，增加了单位时间料液进入加热器的体积，增加了料液的蒸发速率；同时助力循环装置可减少料液中的溶质贴附于加热器侧壁而碳化影响料液颜色和品质的问题。

可选的，所述助力循环装置为离心泵、轴流泵或混流泵中的一种。

可选的，还具有泡沫分离器；所述泡沫分离器安装于所述蒸发室的上侧。

设置泡沫分离器，可使在蒸发室中产生的泡沫破碎形成料液液体回流至蒸发室、防止进入到后续设备提高料液的使用效率。

本实用新型还提供一种料液浓缩装置，具有至少一级如前所述的料液蒸发器。

可选的，具有两级或多级所述料液蒸发器；前一级所述料液蒸发器的所述蒸发室与后一级所述料液蒸发器的所述加热器的加热输入管路导通。

料液浓缩装置设置两级或两级以上的料液蒸发器，可充分使用前一级蒸发室料液蒸发产生的蒸汽作为后一级加热热源，减少整个料液浓缩装置的热量输入，进而减少能量消耗。

可选的，还具有搅拌蒸发器；所述搅拌蒸发器具有搅拌器、与所述搅拌器循环导通的搅拌蒸发室和用于使所述搅拌蒸发室产生负压环境的真空泵；所述搅拌器与最后一级所述料液蒸发器的蒸发室底部导通。

设置搅拌蒸发器，将流动性较差、不能通过料液蒸发器蒸发溶剂的料液搅拌循环流动，在搅拌蒸发室的负压环境蒸发，可进一步提高料液的浓缩程度，适应某些特殊要求。

可选的，还包括冷却组件；所述冷却组件与最后一级的所述料液蒸发器的所述蒸发室导通和/或与所述搅拌蒸发室导通。

设置冷却组件将料液蒸发其或料液搅拌器中的热量回收，减少热量排放，提高能源利用效率的同时也减少了热污染和其他污染。

可选的，所述冷却组件包括第一冷却器、第二冷却器和第一气液分离器；所述第一冷却器和最后一级的所述料液蒸发器的所述蒸发室导通和/或与所述搅拌蒸发室导通；所述第一冷却器和所述第二冷却器通过所述第一气液分离器导通。

可选的，所述冷却组件还具有第二气液分离器；所述第二气液分离器与最后一级所述料液蒸发器的蒸发室导通。

附图说明

图1为本实用新型实施例料液浓缩装置示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型中的料液浓缩装置，通过加热和负压真空的共同作用共同促进低浓度料液中溶剂的蒸发，实现料液的浓缩提纯。

图1为本实用新型料液浓缩装置示意图，从图中可看出其具有料液蒸发器和与料液蒸发器串联连接的冷却组件。其中料液蒸发器实现料液的浓缩提纯，冷却组件实现后续热量的回收利用。

具体来说，料液蒸发器包括加热器1、蒸发室2和使蒸发室2产生负压环境的真空泵。加热器1用于对灌注在其中的料液进行加热，提高料液的温度，并通过加热使得溶剂挥发产生的气泡带动周围的溶液膨胀生膜。蒸发室2是一密封罐体结构，体积较大，在真空泵负压作用下，蒸发室2形成低于大气压压强的负压环境；根据液体的挥发和气压成反比的关系，负压环境利于料液的蒸发。

在加热器1和蒸发室2之间具有两个连通管路，分别为位于上侧的、用于将料液从加热器1输送到蒸发室2的第一管路3和位于下侧的、使蒸发室2中料液回流至加热器1的第二管路4。料液在加热器1、第一管路3、蒸发室2和第二管路4之间循环并挥发溶剂、溶质浓度逐渐增加。

根据蒸发原理，提高料液的流动速度，增加单位时间进入到蒸发室2中的料液量可提高料液中溶剂的蒸发速率。为增加料液的循环流动速率，本实用新型在第二管路4中设置了推动料液流动的助力循环装置5，通过助力循环装置5的作用，增加料液的生膜效率和循环速率的同时，也提高了进入蒸发室2的料液量，提高了单位体积料液中溶剂的蒸发量。

另可想到，由于助力循环装置5的推动作用增加了料液的流动，还可防止在加热器1的换热壁上贴附黏度较大的料液溶质而降低换热效率以及防止溶质在加热器1换热壁侧高温碳化而影响浓缩液颜色、品质。

实际应用中，助力循环装置5可以为本领域常用的各种加压泵，例如可为离心泵、轴流泵或混流泵中的一种。若采用离心泵，则采用了离心加速原理推动料液转动，可使得料液流速很高，但相对密封要求也较高；根据实际需要达到的料液速度，离心泵可以选择一级离心泵或多级离心泵。若采用轴流泵，则是利用叶轮推动的形式实现料液的循环流动，其相对功率低些，但工作密封性相对离心泵较好。混流泵则采用离心泵和轴流泵的结合，具有二者的共同优点。当然，也可采用其他类型能够推进料液循环的装置，例如实现周期性加热推动的各种气压泵。

在本实用新型的料液蒸发器中，加热器1可以采用传统技术中使用的蒸汽加热或高压热水加热，也可采用其他领域使用的电加热等方式，只要实现提高料液温度并生膜即可。但考虑采用高温蒸汽或高压热水加热方式能够较为稳定地维持加热温度、减少加热过程中温度波动对料液的影响，优选为蒸汽加热或高压热水加热方式。此外，从加热器1的结构考虑，其可以为管式加热器，也可为板式加热器，但应当保证能够较好的生膜，防止因空间较小而使气泡快速破碎、降低生膜效率。

蒸发室2可以为截面为圆形的蒸发室2，也就是整个蒸发室2主体(排除两端连接、密封部分)可为圆柱结构；当然，其截面也可为其他外凸的多边形结构，并不妨碍蒸发室功能的形成。

在料液蒸发器中，由于第一管路3和蒸发室2导通而处在负压状态下，从加热器1流出的气液混合料液在第一管路3中即可实现溶剂蒸发。为增加在第一管路3中的蒸发率，可将第一管路3的长度加大、提高在第一管路3的蒸发率；第一管路的截面可设置为矩形、圆形或其他形状，并不妨碍其功能的实现，只是相对改变了气液分离面的面积。

本实用新型中的料液浓缩装置可设置多级以上所说的料液蒸发器。当然，根据应用需求，也可仅设置一级料液蒸发器。多级料液蒸发器串联连接，实现料液的逐级浓缩，充分利用热量。在图1中的料液浓缩装置就是采用了两级料液蒸发器，并采用了水作为料液介质。其中位于前侧的料液蒸发器为第一料液蒸发器，位于后侧的料液蒸发器为第二料液蒸发器，第一料液蒸发器的蒸发室2和第二料液蒸发器的加热器1的加热输入管路导通，也就是从第一料液蒸发器排除的蒸汽作为第二料液蒸发器的热源，经第二料液蒸发器的加热器1传递至位于第二料液蒸发器中的料液。当然，在第一级蒸发室热量不能达到工作要求时，也可引入外界蒸汽至后一级加热器。

第二料液蒸发器的料液是由第一料液蒸发器蒸发部分溶剂得到。为将第一料液蒸发器的料液转送至第二料液蒸发器，二者在底部区域设置连通管路，连通管路上设置有控制是否导通的阀门。此外，在第一料液蒸发器前端还具有平衡罐和输送泵和相应的阀门，用于存储前序生产工序生产的低浓度料液，并根据第一料液蒸发器的液位情况和浓缩情况向第一料液蒸发器泵送新料液。以上阀门可均采用电磁阀，通过协同控制各个电磁阀的开闭，实现不同浓度料液的输送。从图1中管路还可看出，各个料液蒸发器中的助力循环装置5也可作为向后一级蒸发器输送料液的动力源。

图1不仅表示出了本实用新型的料液浓缩装置的核心部分，还将其配套热源供应管路显示出来。对应的蒸汽供应管路直接向第一料液蒸发器中的加热器1提供饱和蒸汽，回流管路回流剩余蒸汽和凝结水；由第一料液蒸发器中蒸发室2上部排除的高温蒸汽经管路供传输至第二料液蒸发器的加热器1进口给第二料液蒸发器中的料液加热、并经过回流管路回流至热源供应管路的回流管路。此外，在蒸汽供应管路和回流管路中设置了蒸汽疏水阀装置，自动排出加热设备和管路中的蒸汽凝结水和不凝气体。

以上所说的料液浓缩装置采用了水作为料液溶剂，因此可以直接将前一级蒸发室2的蒸汽导通至后一级加热器1。如采用其他介质如乙醇、酮类作为溶剂，为实现这一类溶剂的回收利用、减少污染，则不能如上述的连接方法设置，而是设置完全独立的热源供应管路和料液管路，不能实现二者的交叉连通，也就不能将前一级产生的蒸汽作为后一级加热器的热源，相应的前一级蒸发室2和后一级加热器连通管路中的阀门需要关闭。

同时，还应注意，由于部分料液在前一级蒸发室2中会膨胀为泡沫，泡沫中含有大量的料液溶质，直接通过管路导通至后一级料液蒸发器的加热器1会造成有效物质的大量浪费。为此，如图1，在前一级蒸发室2的上侧还设置有泡沫分离器6，利用泡沫分离器6将携带有效物质的泡沫破碎成料液液体并使料液液体回流至蒸发室2，而仅使得蒸汽通过管路传输到后一级的加热器1。作为一种可能情况，如工艺参数或料液特性不会在蒸发室2中形成大量泡沫，也可不设置泡沫分离器6。

针对某些领域，虽然料液浓度已经很高，但仍不能满足其使用要求(如中药行业中常见的中药颗粒或山楂丸等)，需要进一步浓缩。而由于浓度很高，采用前述的料液蒸发器并不能生膜、料液流动性也很差。为此，本实用新型的料液浓缩装置针对这一应用情况还设置了搅拌蒸发器8。

搅拌蒸发器8具有搅拌器81、与搅拌器81循环导通的搅拌挥发室82和用于使搅拌挥发室82产生负压环境的真空泵。真空泵可采用前面料液蒸发器使用的真空泵，也可为单独设置的真空泵。

搅拌蒸发器8通过管路与最后一级的料液蒸发器连接。最后一级料液蒸发器中达到一定浓度的料液输送至搅拌蒸发器8的搅拌器81后，利用搅拌器81搅拌并输送至搅拌挥发室82，在负压环境下实现料液中的溶剂蒸发；待整个搅拌蒸发器8中料液浓度达标后，就可排出达标的浓缩料液。为提高搅拌蒸发器8料液流动效率，也可在管路中设置相应的加压泵。当然，如没有进一步浓缩料液的需求，也可不设置搅拌蒸发器8，仅采用料液蒸发器。

为实现能量的回收利用，图1中的料液浓缩装置还设置了冷却组件7。在使用搅拌蒸发器8的情况下，冷却组件7可设置在搅拌蒸发器8的搅拌挥发室82和最后一级料液蒸发器的蒸发室2排气口处，将搅拌蒸发器8和料液最后一级料液蒸发器排除的蒸汽中的热量回收；相对于冷却组件7，搅拌蒸发器8和最后一级料液蒸发器最好为并列设置。如不设置搅拌蒸发器8，可直接将冷却组件7设置在最后一级料液蒸发器的蒸发室2的排气口处。从蒸发浓缩的功能角度考虑，冷却组件7并不是实现这一功能的必备部件，如整个浓缩装置最后向外排出的热量很少，也可不设置冷却组件7。

冷却组件7可仅为仅具有一级冷却器、也可设置二级或多级冷却器。图1中的冷却组件7采用二级冷却器，包括第一冷却器71、第二冷却器72、第一气液分离器73、第二气液分离器74和第三气液分离器75。第一气液分离器73将经第一冷却器71和第二冷却器72冷却产生的冷凝水收集排出，将第一冷却器71没有冷却的气体传送至第二冷却器72；第三气液分离器75设置在第二冷却器72上侧、将经过第二冷却器72的不凝气体排出；第二气液分离器74则将从最后一级料液蒸发器的蒸发室2排出的冷凝水收集并传送至第一气液分离器73排出。

当然，也可不设置第二气液分离器74、第三气液分离器75，直接采用第一气液分离器73分离水气；但考虑应当防止冷凝水沿着管路流回至最后一级蒸发室，最好设置第二气液分离器74。

冷却组件7中的冷却器可以采用水冷方式，也可采用其他高性能冷媒制冷方式。特别是针对采用乙醇等溶剂的料液浓缩装置，冷却组件7最好采用高性能冷媒制冷、提高乙醇的回收效率。可以想到，如采用乙醇等作为溶剂，则每一级料液蒸发器的蒸发室均应当直接连接后续的冷却组件7。

本实用新型一种实施例中，采用以上所述的各个部件制作的一种大体结构如图1所述的料液浓缩装置，在需要实现特定时间导通、特定时间断开的管路处设置了电磁阀，通过中控机协同控制各个电磁阀的工作。料液经平衡灌输送至第一料液蒸发器后一个小时后开始持续不断地产出符合工艺要求浓度的浓缩料液。

以上对本实用新型实施例中的料液浓缩装置及其料液蒸发器进行了详细介绍。本文应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想，在不脱离本实用新型原理的情况下，还可对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种料液蒸发器，包括用于料液加热的加热器(1)、蒸发室(2)和用于使所述蒸发室(2)产生负压环境的真空泵；所述加热器(1)和所述蒸发室(2)间具有将料液从所述加热器(1)输送至所述蒸发室(2)的第一管路(3)和使得料液从所述蒸发室(2)回流至所述加热器(1)的第二管路(4)；其特征在于：所述第二管路(4)还具有用于推动料液流动的助力循环装置(5)。

2.根据权利要求1所述的料液蒸发器，其特征在于：所述助力循环装置(5)为离心泵、轴流泵或混流泵中的一种。

3.根据权利要求1或2任一项所述的料液蒸发器，其特征在于：还具有泡沫分离器(6)；所述泡沫分离器(6)安装于所述蒸发室(2)的上侧。

4.一种料液浓缩装置，其特征在于：具有至少一级如权利要求1-3任一项所述的料液蒸发器。

5.根据权利要求4所述的料液浓缩装置，其特征在于：具有两级或多级所述料液蒸发器；前一级所述料液蒸发器的所述蒸发室(2)与后一级所述料液蒸发器的所述加热器(1)的加热输入管路导通。

6.根据权利要求4所述的料液浓缩装置，其特征在于：还具有搅拌蒸发器(8)；所述搅拌蒸发器(8)具有搅拌器(81)、与所述搅拌器(81)循环导通的搅拌挥发室(82)和用于使所述搅拌挥发室(82)产生负压环境的真空泵；所述搅拌器(81)与最后一级所述料液蒸发器的蒸发室(2)的底部导通。

7.根据权利要求6所述的料液浓缩装置，其特征在于：还包括冷却组件(7)；所述冷却组件(7)与最后一级的所述料液蒸发器的所述蒸发室(2)导通和/或与所述搅拌挥发室(82)导通。

8.根据权利要求7所述的料液浓缩装置，其特征在于：所述冷却组件(7)包括第一冷却器(71)、第二冷却器(72)和第一气液分离器(73)；所述第一冷却器(71)和最后一级的所述料液蒸发器的所述蒸发室(2)导通和/或与所述搅拌挥发室(82)导通；所述第一冷却器(71)和所述第二冷却器(72)通过所述第一气液分离器(73)导通。

9.根据权利要求8所述的料液浓缩装置，其特征在于：所述冷却组件还具有第二气液分离器(74)；所述第二气液分离器(74)与最后一级所述料液蒸发器的蒸发室导通。