CN205925038U - 亚临界萃取液连续蒸发系统 - Google Patents

Abstract

一种亚临界萃取液连续蒸发系统，包括通过管路依次相连的萃取液储罐(1)、过滤器(2)、多级蒸发机构、冷凝器(20)和溶剂罐(21)，多级蒸发机构进一步包括：彼此串联的一级压力蒸发单元、二级压力蒸发单元、真空蒸发单元和薄膜蒸发器(16)。本实用新型所提供的连续蒸发系统，使萃取液经过两次压力下的连续蒸发，一次真空下的连续蒸发，再经过连续的真空薄膜蒸发器脱除残溶，即得到最终萃取物，满足亚临界萃取大规模生产的需要，提高了生产效率，为后续的工艺提供安全保障的同时，使热量得到了充分的利用。

Description

亚临界萃取液连续蒸发系统

技术领域

本实用新型涉及一种亚临界萃取液连续蒸发系统，亚临界萃取工艺中的萃取液蒸发设备制造属于技术领域。

背景技术

近年来，亚临界萃取技术已经有了很大的发展，专利号为ZL90108660.6的现有技术，公开了一种《液化石油气浸出油脂工艺》，属于最早的亚临界萃取专利，最初这项技术主要应用于植物油脂的萃取。随着这项技术的发展，目前亚临界萃取技术的主要应用领域包括：1、以大豆、花生、核桃、小麦胚芽、葡萄籽、杏仁、牡丹籽、亚麻籽等为代表的植物油提取领域；2、以万寿菊叶黄素、辣椒红色素为代表的植物色素提取领域；3、以玫瑰、十香菜、沉香、檀香、茴香、大蒜等为代表的植物精油提取领域；4、灵芝孢子油、微生物油提取领域；5、烟草提取尼古丁及焦油前体物、提取烟草致香物质领域；6、原羊毛脱除羊毛脂领域；7、以茶叶、烟叶、中草药为代表的脱除农药残留领域；8、以五味子、南瓜子、艾草等为代表的中草药有效成分提取领域；9、以黄粉虫、蚕蛹为代表的昆虫类脂质的脱除；10、以鲟鱼、鱿鱼为代表的鱼虾类油脂成分的脱除等。应用的亚临界溶剂有丙烷、丁烷、异丁烷、二甲醚、R134a(1，1，1，2-四氟乙烷)和液氨等。目前使用的蒸发罐，是罐体内部设有加热管的容器，加热管主要用于加热萃取液，其主要缺点是生产效率低，只能一罐一罐地间歇地生产，无法适应大规模生产的要求；而且在萃取液浓度较高时，罐内易起沫溢出蒸发罐，使蒸发液溢入压缩机、真空泵造成事故，操作人员必须紧盯罐内蒸发情况，频繁地调节操作阀门，即使以很低的蒸发量进行蒸发操作，仍难免出现溢液现象。蒸发到最后的浓缩萃取物中，往往还含有一定量的溶剂无法进一步脱除，只能输送出来，通过后续加工脱除，由于萃取物夹带的溶剂通常都是易燃易爆的介质，这给后续的加工带来了很大风险。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种亚临界萃取液连续蒸发系统，使萃取液经过两次压力下的连续蒸发，一次真空下的连续蒸发，再经过连续的真空薄膜蒸发器脱除残溶，即得到最终萃取物，满足亚临界萃取大规模生产的需要，提高了生产效率，为后续的工艺提供安全保障的同时，使热量得到了充分的利用。

本实用新型所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

一种亚临界萃取液连续蒸发系统，包括通过管路依次相连的萃取液储罐、过滤器、多级蒸发机构、冷凝器和溶剂罐，所述多级蒸发机构进一步包括：彼此串联的一级压力蒸发单元、二级压力蒸发单元、真空蒸发单元和薄膜蒸发器。

进一步地，所述一级压力蒸发单元具体包括：第一蒸发器、第一蒸分离器、第一蒸气缓冲罐、第一蒸压缩机和第一蒸液缓冲罐；具体来说，所述过滤器的出液口连接第一蒸发器的管程底部进液口，第一蒸发器的管程顶部出口连接第一蒸分离器的切线进口，第一蒸分离器的顶部出气口连接第一蒸气缓冲罐的进气口，第一蒸气缓冲罐的出气口连接第一蒸压缩机吸气口，第一蒸压缩机的排气口连接第一蒸发器壳程上部的进气口，第一蒸发器壳程下部的出口连接冷凝器的进口；第一蒸分离器的底部出口连接第一蒸液缓冲罐的进口，第一蒸液缓冲罐的腰部出液口连接二级压力蒸发单元的进液口。

所述二级压力蒸发单元具体包括：第二蒸发器、第二蒸分离器、第二蒸气缓冲罐、第二蒸压缩机和第二蒸液缓冲罐；具体来说，所述一级压力蒸发单元的出液口连接第二蒸发器的管程底部进液口，第二蒸发器的管程顶部出口连接第二蒸分离器的切线进口，第二蒸分离器的顶部出气口连接第二蒸气缓冲罐的进气口，第二蒸气缓冲罐的出气口连接第二蒸压缩机的吸气口，第二蒸压缩机的排气口连接第二蒸发器壳程上部的进气口，第二蒸发器壳程下部出口连接冷凝器的进口；第二蒸分离器的底部出口连接第二蒸液缓冲罐的进口，第二蒸液缓冲罐腰部出液口连接真空蒸发单元的进液口。

所述真空蒸发单元具体包括：前预热器、真空脱溶器和后预热器；具体来说，所述第二蒸液缓冲罐腰部出液口连接前预热器上部进液口，前预热器下部出液口连接真空脱溶器上部进液口，真空脱溶器下部出液口连接后预热器上部进液口，后预热器下部出液口连接薄膜蒸发器上部进液口，薄膜蒸发器下部出液口是完成全部蒸发流程的萃取物产品最终出口；真空脱溶器上部的真空出气口连接脱溶真空泵的吸气口，脱溶真空泵排气口连接最后压缩机吸气口；薄膜蒸发器上部的真空出气口连接残溶真空泵的吸气口，残溶真空泵排气口连接最后压缩机的吸气口，最后压缩机的排气口连接冷凝器的进口，冷凝器的出液口连接溶剂罐顶部的进口。

为了有效滤出多余的杂质，所述萃取液储罐内安装有自清式过滤装置，由一组滤板组成，萃取液经过滤板进入下部的出液口。

根据需要，所述第一蒸发器和第二蒸发器为列管式结构。所述第一蒸分离器和第二蒸分离器为圆筒压力容器，其进液口以切线方向开在筒体上，进液口与顶部出气口之间装有飞沫捕集器。

根据萃取液的不同性质，连续蒸发系统中的蒸发压力范围包括：

所述第一蒸发器和第二蒸发器的蒸发压力范围是：0.02MPa～1.1MPa；所述真空脱溶器的蒸发压力范围是：0～-0.08MPa；所述薄膜蒸发器的蒸发压力范围是：-0.02～-0.098MPa。

综上所述，本实用新型提供一种亚临界萃取液连续蒸发系统，使萃取液经过两次压力下的连续蒸发，一次真空下的连续蒸发，再经过连续的真空薄膜蒸发器脱除残溶，即得到最终萃取物，满足亚临界萃取大规模生产的需要，提高了生产效率，为后续的工艺提供安全保障的同时，使热量得到了充分的利用。

下面结合附图和具体实施例，对本实用新型的技术方案进行详细地说明。

附图说明

图1为本实用新型亚临界萃取液连续蒸发系统整体结构示意图。

附图标记说明：

1-萃取液储罐、2-过滤器、3-第一蒸发器、4-第一蒸分离器、5-第一蒸气缓冲罐、6-第一蒸压缩机、7-第一蒸液缓冲罐、8-第二蒸发器、9-第二蒸分离器、10-第二蒸气缓冲罐、11-第二蒸压缩机、12-第二蒸液缓冲罐、13-前预热器、14-真空脱溶器、15-后预热器、16-薄膜蒸发器、17-脱溶真空泵、18-残溶真空泵、19-最后压缩机、20-冷凝器、21-溶剂罐。

具体实施方式

图1为本实用新型亚临界萃取液连续蒸发系统整体结构示意图。如图1所示，本实用新型提供一种亚临界萃取液连续蒸发系统，包括通过管路依次相连的萃取液储罐1、过滤器2、多级蒸发机构、冷凝器20和溶剂罐21，所述多级蒸发机构进一步包括：彼此串联的一级压力蒸发单元、二级压力蒸发单元、真空蒸发单元和薄膜蒸发器16。进一步地，所述一级压力蒸发单元具体包括：第一蒸发器3、第一蒸分离器4、第一蒸气缓冲罐5、第一蒸压缩机6和第一蒸液缓冲罐7。具体来说，所述过滤器2的出液口连接第一蒸发器3的管程底部进液口，第一蒸发器3的管程顶部出口连接第一蒸分离器4的切线进口，第一蒸分离器4的顶部出气口连接第一蒸气缓冲罐5的进气口，第一蒸气缓冲罐5的出气口连接第一蒸压缩机6吸气口，第一蒸压缩机6的排气口连接第一蒸发器3壳程上部的进气口，第一蒸发器3壳程下部的出口连接冷凝器20的进口；第一蒸分离器4的底部出口连接第一蒸液缓冲罐7的进口，第一蒸液缓冲罐7的腰部出液口连接二级压力蒸发单元的进液口。所述二级压力蒸发单元具体包括：第二蒸发器8、第二蒸分离器9、第二蒸气缓冲罐10、第二蒸压缩机11和第二蒸液缓冲罐12。具体来说，所述一级压力蒸发单元的出液口连接第二蒸发器8的管程底部进液口，第二蒸发器8的管程顶部出口连接第二蒸分离器9的切线进口，第二蒸分离器9的顶部出气口连接第二蒸气缓冲罐10的进气口，第二蒸气缓冲罐10的出气口连接第二蒸压缩机11的吸气口，第二蒸压缩机11的排气口连接第二蒸发器8壳程上部的进气口，第二蒸发器8壳程下部出口连接冷凝器20的进口；第二蒸分离器9的底部出口连接第二蒸液缓冲罐12的进口，第二蒸液缓冲罐12腰部出液口连接真空蒸发单元的进液口。所述真空蒸发单元具体包括：前预热器13、真空脱溶器14和后预热器15。具体来说，所述第二蒸液缓冲罐12腰部出液口连接前预热器13上部进液口，前预热器13下部出液口连接真空脱溶器14上部进液口，真空脱溶器14下部出液口连接后预热器15上部进液口，后预热器15下部出液口连接薄膜蒸发器16上部进液口，薄膜蒸发器16下部出液口是完成全部蒸发流程的萃取物产品最终出口。真空脱溶器14上部的真空出气口连接脱溶真空泵17的吸气口，脱溶真空泵17排气口连接最后压缩机19吸气口；薄膜蒸发器16上部的真空出气口连接残溶真空泵18的吸气口，残溶真空泵18排气口连接最后压缩机19的吸气口，最后压缩机19的排气口连接冷凝器20的进口，冷凝器20的出液口连接溶剂罐21顶部的进口。

为了有效滤出多余的杂质，所述萃取液储罐1内安装有自清式过滤装置，由一组滤板组成，萃取液经过滤板进入下部的出液口，滤板上过滤的杂质在萃取液打入本罐时被冲刷清理。

根据需要，所述第一蒸发器3和第二蒸发器8均为列管式结构。所述第一蒸分离器4和第二蒸分离器9为圆筒压力容器，其进液口以切线方向开在筒体上，进液口与顶部出气口之间装有飞沫捕集器。

根据萃取液的不同性质，连续蒸发系统中的蒸发压力范围包括：所述第一蒸发器3和第二蒸发器8的蒸发压力范围是：0.02MPa～1.1MPa；所述真空脱溶器14的蒸发压力范围是：0～-0.08MPa；所述薄膜蒸发器16的蒸发压力范围是：-0.02～-0.098MPa。

结合图1所示，本实用新型所提供的亚临界萃取液连续蒸发系统的具体工作过程是这样的：

从萃取工序中获得的萃取液进入萃取液储罐1，在所有压缩机、真空泵正常启动后，开启萃取液储罐1的出液口，萃取液经罐内自清式过滤器进入过滤器2，滤清的萃取液进入列管式升膜第一蒸发器3管程底部，萃取液在第一蒸压缩机6吸气的作用下，部分溶剂迅速气化，使萃取液迅速升膜上升到顶部，沿第一蒸分离器4罐体的切线方向进入第一蒸分离器4，气化的溶剂从上部被抽走，经第一蒸气缓冲罐5进入第一蒸压缩机6，被第一蒸压缩机6压缩的溶剂气体温度和压力升高，再引入第一蒸发器3的壳程，加热管程中的萃取液后，自身放热液化汇入冷凝器20；随后，进入第一蒸发器3的萃取液在壳程的加热下和第一蒸压缩机6吸气的作用下，稳定地将萃取液中大部分溶剂蒸发出去，一般能从20％浓缩到65％。第一次浓缩的萃取液从第一蒸分离罐4流入第一蒸液缓冲罐7，进入第二蒸发器8的管程下部进口，第二蒸发器8也是列管式升膜蒸发器，萃取液在第二蒸压缩机11吸气的作用下，迅速升膜到顶部，沿第二蒸分离器9罐体的切线方向进入第二蒸分离器9，气化的溶剂从上部被抽走，经第二蒸气缓冲罐10进入第二蒸压缩机11，被第二蒸压缩机11压缩的溶剂气体温度和压力升高，再引入第二蒸发器8的壳程，加热管程中的萃取液后，自身放热液化汇入冷凝器20；随后，进入第二蒸发器8的萃取液在壳程的加热下和第二蒸压缩机11吸气的作用下，稳定地将萃取液中部分溶剂蒸发出去，一般能从65％浓缩到95％。

第二次浓缩的浓萃取液从第二蒸分离罐9流入第二蒸液缓冲罐12，经第二蒸液缓冲罐12进入前预热器13，经热媒预热后浓萃取液从顶部进入真空脱溶器14，在真空环境中经内部折流板多次折流，充分蒸发出浓萃取液中的溶剂后，从底部流出时其浓度能达到99％以上，进入后预热器15，经热媒预热后从上部进入薄膜蒸发器16，在薄膜蒸发器16真空环境和转子刮膜的条件下，脱除残溶，得到最终的萃取物从底部抽出。

脱溶真空泵17从真空脱溶器14抽出的气体，与残溶真空泵18从薄膜蒸发器16中抽出的气体，打入最后压缩机19，经压缩后，进入冷凝器液化成溶剂液体，流入溶剂罐21。

第一蒸发器和第二蒸发器蒸发的萃取液中溶剂含量很高，根据亚临界萃取溶剂的不同，蒸发压力在0.02MPa～1.1MPa之间，真空脱溶器中蒸发的浓萃取液中溶剂较少，加上真空泵抽气量较大，萃取液是在0～-0.08MPa的压力下蒸发的，薄膜蒸发器在更高的真空下脱除萃取物中的残溶，内部压力为-0.02～-0.098MPa之间。

对于以丙烷、丁烷、异丁烷、二甲醚、R134a(1，1，1，2-四氟乙烷)、液氨等亚临界溶剂萃取的植物、动物、微生物的萃取液，经过本实用新型蒸发工艺蒸发后，萃取物中残留溶剂可达到0.1％的低值，真空薄膜蒸发器对液态萃取物和膏状萃取物的脱溶效果都很好，解决了亚临界萃取的叶黄素、羊毛脂、烟草、艾草等膏状萃取物脱残溶困难的问题，连续蒸发效率高，工艺稳定，节约能源。

综上所述，本实用新型提供一种亚临界萃取液连续蒸发系统，具有如下三个积极效果：一、实现了萃取液的连续蒸发，提高了生产效率，从而实现了亚临界萃取的大规模生产；二、直接在萃取工艺的蒸发工序中脱除了萃取物的残留溶剂，为后续的工作提供了安全保障；三、利用压缩机排气的较高温度，为萃取液的蒸发提供热量，实际是用溶剂气体高压力下的液化潜热加热低温蒸发的溶剂的气化潜热，热量得到了充分的利用。从实际效果看，第一蒸发器、第二蒸发器将萃取液的浓度可以从20％浓缩到95％，期间蒸发溶剂所用的热量全部靠压缩机排出的高温气液化放热提供。因此，本实用新型克服了现有亚临界萃取液蒸发罐的种种缺点，萃取液经过两次压力下的连续蒸发，一次真空下的连续蒸发，再经过连续的真空薄膜蒸发器脱除残溶，即得到最终萃取物，满足了亚临界萃取大规模生产的需要。

Claims (8)

1.一种亚临界萃取液连续蒸发系统，包括通过管路依次相连的萃取液储罐(1)、过滤器(2)、多级蒸发机构、冷凝器(20)和溶剂罐(21)，其特征在于，所述多级蒸发机构进一步包括：彼此串联的一级压力蒸发单元、二级压力蒸发单元、真空蒸发单元和薄膜蒸发器(16)。

2.如权利要求1所述的亚临界萃取液连续蒸发系统，其特征在于，所述一级压力蒸发单元具体包括：第一蒸发器(3)、第一蒸分离器(4)、第一蒸气缓冲罐(5)、第一蒸压缩机(6)和第一蒸液缓冲罐(7)；

所述过滤器(2)的出液口连接第一蒸发器(3)的管程底部进液口，第一蒸发器(3)的管程顶部出口连接第一蒸分离器(4)的切线进口，第一蒸分离器(4)的顶部出气口连接第一蒸气缓冲罐(5)的进气口，第一蒸气缓冲罐(5)的出气口连接第一蒸压缩机(6)吸气口，第一蒸压缩机(6)的排气口连接第一蒸发器(3)壳程上部的进气口，第一蒸发器(3)壳程下部的出口连接冷凝器(20)的进口；

第一蒸分离器(4)的底部出口连接第一蒸液缓冲罐(7)的进口，第一蒸液缓冲罐(7)的腰部出液口连接二级压力蒸发单元的进液口。

3.如权利要求2所述的亚临界萃取液连续蒸发系统，其特征在于，所述二级压力蒸发单元具体包括：第二蒸发器(8)、第二蒸分离器(9)、第二蒸气缓冲罐(10)、第二蒸压缩机(11)和第二蒸液缓冲罐(12)；

所述一级压力蒸发单元的出液口连接第二蒸发器(8)的管程底部进液口，第二蒸发器(8)的管程顶部出口连接第二蒸分离器(9)的切线进口，第二蒸分离器(9)的顶部出气口连接第二蒸气缓冲罐(10)的进气口，第二蒸气缓冲罐(10)的出气口连接第二蒸压缩机(11)的吸气口，第二蒸压缩机(11)的排气口连接第二蒸发器(8)壳程上部的进气口，第二蒸发器(8)壳程下部出口连接冷凝器(20)的进口；

第二蒸分离器(9)的底部出口连接第二蒸液缓冲罐(12)的进口，第二蒸液缓冲罐(12)腰部出液口连接真空蒸发单元的进液口。

4.如权利要求3所述的亚临界萃取液连续蒸发系统，其特征在于，所述真空蒸发单元具体包括：前预热器(13)、真空脱溶器(14)和后预热器(15)；

所述第二蒸液缓冲罐(12)腰部出液口连接前预热器(13)上部进液口，前预热器(13)下部出液口连接真空脱溶器(14)上部进液口，真空脱溶器(14)下部出液口连接后预热器(15)上部进液口，后预热器(15)下部出液口连接薄膜蒸发器(16)上部进液口，薄膜蒸发器(16)下部出液口是完成全部蒸发流程的萃取物产品最终出口；

真空脱溶器(14)上部的真空出气口连接脱溶真空泵(17)的吸气口，脱溶真空泵(17)排气口连接最后压缩机(19)吸气口；

薄膜蒸发器(16)上部的真空出气口连接残溶真空泵(18)的吸气口，残溶真空泵(18)排气口连接最后压缩机(19)的吸气口，最后压缩机(19)的排气口连接冷凝器(20)的进口，冷凝器(20)的出液口连接溶剂罐(21)顶部的进口。

5.如权利要求1-4任一项所述的亚临界萃取液连续蒸发系统，其特征在于：所述萃取液储罐(1)内安装有自清式过滤装置，由一组滤板组成，萃取液经过滤板进入下部的出液口。

6.如权利要求4所述的亚临界萃取液连续蒸发系统，其特征在于：所述第一蒸发器(3)和第二蒸发器(8)为列管式结构。

7.如权利要求4所述的亚临界萃取液连续蒸发系统，其特征在于：所述第一蒸分离器(4)和第二蒸分离器(9)为圆筒压力容器，进液口以切线方向开在筒体上，进液口与顶部出气口之间装有飞沫捕集器。

8.如权利要求4所述的亚临界萃取液连续蒸发系统，其特征在于：所述第一蒸发器和第二蒸发器的蒸发压力范围是：0.02MPa～1.1MPa；

所述真空脱溶器的蒸发压力范围是：0～-0.08MPa；

所述薄膜蒸发器的蒸发压力范围是：-0.02～-0.098MPa。