CN206252859U - 一种基于蒸汽热力增益技术的浓缩设备 - Google Patents

一种基于蒸汽热力增益技术的浓缩设备 Download PDF

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王学成
伍振峰
杨明
臧振中
冯少俊
詹娟娟
吴司琪
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一种基于蒸汽热力增益技术的浓缩设备,包括依次连接的原液预热段、一效浓缩段、二效浓缩段及真空系统,原料药液从板式换热器的原液入口进入,经预热后进入一效浓缩段、二效浓缩段,在真空系统的配合下完成药液浓缩。本实用新型设备构成简单,首期投资成本低,运行稳定,除真空系统外无运动部件,从而保证设备长期稳定运行;传热效果好,加热器列管内药液流速快,不堵管,增益传热;维护成本低,加热器可拆卸清洗,维修方便易行;目标浓度不受限制,可将中药提取液浓度一次达到目标浓度;有效解决泡沫问题,不仅可控制泡沫的产生量,且可解决泡沫带走药液的问题;噪声低,节能效果显著。

Description

一种基于蒸汽热力增益技术的浓缩设备
技术领域
[0001]本实用新型涉及中药提取浓缩技术领域,尤其涉及一种基于蒸汽热力增益技术的 浓缩设备。
背景技术
[0002]随着医药经济的不断发展,传统医药在全民健康产业中发挥的作用越来越大。以 天然药物提纯得到的中成药的需求量正在日益增加,而制成中药制剂,中药材大多需要经 过提取、浓缩、纯化等工艺操作;中药提取液的浓缩过程是能耗最高的化工操作单元之一, 大约占总耗能的6〇%-70%。虽然中药提取液浓缩技术和设备通过不断改进和创新,在节约能 耗和浓缩效率上取得了一定的进步。然而,目前中药制药企业应用最多的仍然是上世纪6〇 年代使用的单效、双效、多效浓缩器,普遍存在能源消耗与投资成本的矛盾关系。
[0003]近年来,国内药机企业从德国引入MVR (Mechanical vapor recompression)技术 并尝试将其应用到中药的浓缩工艺中,MVR技术的基本原理是将蒸发器出来的二次蒸汽,经 压缩机压缩,压力温度升高,热焓增加,然后送到蒸发器的加热室当做加热蒸汽使用,使料 液也维持沸腾状态,而加热蒸汽本身则冷凝成水、使原先要废弃的蒸汽得到利用,提高了热 效率。然而,MVR技术应用到中药提取液的浓缩工艺中普遍存在一些共性的问题,使其在该 领域的推广应用受限,比如:(1)初期投资高,采用进口压缩机每1吨蒸发量的机组均价在60 万元人民币左右;(2)浓缩比重达不到目标浓度,使用MVR技术浓缩药液比重达1.05之后就 难以再增加,通常还是要利用传统的双效或多效浓缩器进行进一步浓缩,无形中增加了成 本;(3)维修保养成本高,蒸汽压缩机含高速运动部件,难以保证机器能长期稳定地运行,一 旦蒸汽压缩机发生故障,不仅维修成本较高,且停机将造成损失;(4)加热器列管堵塞问题, 由于药液在蒸发器和加热器中之间的循环速度比较低,加热器列管中的药液长时间受热造 成粘着问题,不仅导致传热热阻变大,且容易堵塞列管导致浓缩无法进行;(5)噪声大,由机 械蒸汽压缩机产生的噪声远超GMP对制药车间的噪声限度要求;(6)泡沫问题,有些中药提 取液中含有皂苷类成分,这些成分在水分受热蒸发的时候容易产生大量的泡沫,不仅带走 药液造成损失,且附着在冷凝器中影响传热效果。 实用新型内容
[0004]本实用新型所解决的技术问题在于提供一种基于蒸汽热力增益技术的浓缩设备, 以解决上述背景技术中的缺点。
[0005]本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
[0006] —种基于蒸汽热力增益技术的浓缩设备,包括依次连接的原液预热段、一效浓缩 段、二效浓缩段及真空系统,原料药液从板式换热器的原液入口进入,经预热后进入一效浓 缩段、二效浓缩段,在真空系统的配合下完成药液浓缩,具体结构如下:
[0007] —效蒸发器与一效加热器通过管道并联,并在一效加热器上部一侧设置有蒸汽增 益器,且蒸汽增益器与一效蒸发器连接;一效加热器与一级气液分离罐连接,一级气液分离 罐与二效加热器连接,二效加热器与二效蒸发器通过管道并联,同时二效加热器下部通过 管道与二级气液分离罐连接,二效蒸发器、二级气液分离罐的上部分别与冷凝器连接,冷凝 器底部设置有冷凝液集罐,二级气液分离罐下部与冷凝液集罐连接,冷凝液集罐与真空泵 连^;此外,一效加热器与二效加热器通过管道连接,且一效蒸发器、一效加热器、一级气液 分离罐、二效加热器及二级气液分离罐分别与板式换热器连接,板式换热器与磁力栗连接, 通过磁力泵将板式换热器中的水排出。
[0008] 在本实用新型中,蒸汽增益器上设置有蒸汽入口,通过蒸汽入口通入蒸汽进行补 热。
[0009]在本实用新型中,一级气液分离罐顶部设置有一级蝶阀。
[0010] 在本实用新型中,在一效加热器与二效加热器连接的管道上设置有止回阀。
[0011]在本实用新型中,板式换热器一侧设置有原液入口,磁力泵设置在板式换热器另 一侧。
[0012] 在本实用新型中,二效蒸发器上设置有二级蝶阀。
[0013] 在本实用新型中,冷凝器上部设置有冷凝水出口,冷凝器下部设置有冷凝水进口。 [00M] 在本实用新型中,一效蒸发器与二效蒸发器顶部分别设置有丝网除沫器。
[0015] 在本实用新型中,原料药液从板式换热器的原液入口进入,通过板式换热器进行 加热,板式换热器的热源为一级气液分离罐和二级气液分离罐分离出来的热水,在初次运 行时可通过蒸汽增益器上设置的蒸汽入口通入蒸汽进行补热,预热后的药液随后进入一效 蒸发器、一效加热器、二效加热器;
[0016]经预热的药液进入一效蒸发器、一效加热器后,在一效蒸发器与一效加热器之间 循环,一效加热器对药液进行加热,药液受热后水分蒸发并在一效蒸发器中进行气液分离, 从一效蒸发器顶端分离出来的蒸汽仍具有很高的温度,在通过蒸汽增益器的蒸汽入口蒸汽 进行温度补偿后重新送入一效加热器对药液进行加热,一次余汽和热水进入一级气液分离 罐中;
[0017]经预热的药液进入二效加热器后,在二效加热器和二效蒸发器之间循环,二效加 热器对药液进行加热,热量由从一级气液分离罐分离的余汽提供,从二效加热器中出来的 二次余汽和热水进入二级气液分离罐中,最终的部分余汽经冷凝器后冷凝;
[0018]不凝气经冷凝液集罐后由真空泵抽离。
[0019]有益效果:
[0020] 本实用新型设备构成简单,首期投资成本低,仅为进口MVR设备的20%、国产MVR设 备的30%〜40%;运行稳定,除真空系统外无运动部件,从而保证设备长期稳定运行;传热效果 好,加热器列管内药液流速快,不堵管,增益传热;维护成本低,加热器可拆卸清洗,维修方 便易行;目标浓度不受限制,可将中药提取液浓度一次达到目标浓度;有效解决泡沫问题, 同时由于蒸发器内压力可调节且蒸发器顶部设置有丝网除沫器,不仅可控制泡沫的产生 量,且可解决泡沫带走药液的问题;噪声低,相比MVR技术,本设备无机械压缩机,运行噪声 低;节能效果显著,相比单效浓缩器,节能比重达70%〜80%。
附图说明
[0021]图1为本实用新型的较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0022] 为了使本实用新型实现的技术手段、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,进一步阐述本实用新型。
[0023] 参见图1的一种基于蒸汽热力增益技术的浓缩设备,包括一效蒸发器1、蒸汽增益 器2、一效加热器3、一级蝶阀4、一级气液分离罐5、板式换热器6、磁力栗7、二效加热器8、二 效蒸发器9、二级蝶阀10、二级气液分离罐11、冷凝器12、冷凝液集罐I3、真空泵14及丝网除 沫器15。
[0024] 在本实施例中,一效蒸发器1与一效加热器3通过管道并联,并在一效加热器3上部 设置有蒸汽增益器2,且蒸汽增益器2通过管道与一效蒸发器1连接;一效加热器3与一级气 液分离罐5连接,一级气液分离罐5与二效加热器8连接,二效加热器8与二效蒸发器9通过管 道并联,同时二效加热器8下部通过管道与二级气液分离罐11连接,二效蒸发器9、二级气液 分离罐11的上部分别与冷凝器12连接,冷凝器12底部设置有冷凝液集罐13,二级气液分离 罐11下部与冷凝液集罐13连接,冷凝液集罐13与真空栗14连接;此外,一效加热器3与二效 加热器8通过管道连接,且一效蒸发器1、一效加热器3、一级气液分离罐5、二效加热器8及二 级气液分离罐11分别与板式换热器6连接,板式换热器6与磁力泵7连接,通过磁力栗7将板 式换热器6中的水排出。
[0025] 在本实施例中,蒸汽增益器2上设置有蒸汽入口。
[0026] 在本实施例中,一级气液分离罐5顶部设置有一级蝶阀4。
[0027] 在本实施例中,在一效加热器3与二效加热器8连接的管道上设置有止回阀。
[0028] 在本实施例中,板式换热器6—侧设置有原液入口。
[0029] 在本实施例中,二效蒸发器9上设置有二级蝶阀10。
[0030] 在本实施例中,冷凝器12上部设置有冷凝水出口,冷凝器12下部设置有冷凝水进 □。
[0031] 在本实施例中,一效蒸发器1与二效蒸发器9顶部分别设置有丝网除沫器15。
[0032] 在本实施例中,原料药液从板式换热器6的原液入口进入,通过板式换热器6进行 加热,板式换热器6的热源为一级气液分离罐5和二级气液分离罐11分离出来的热水,在初 次运行时可通过蒸汽增益器2上设置的蒸汽入口通入蒸汽进行补热,预热后的药液随后进 入一效蒸发器1、一效加热器3、二效加热器8,该过程利用了冷凝液的热量,最大程度节约能 量;
[0033] 经预热的药液进入一效蒸发器1、一效加热器3后在一效蒸发器1与一效加热器3之 间循环,一效加热器3对药液进行加热,药液受热后水分蒸发并在一效蒸发器1中进行气液 分离,从一效蒸发器1顶端分离出来的蒸汽仍具有很高的温度,在通过蒸汽增益器2的蒸汽 入口蒸汽进行温度补偿后重新送入一效加热器3对药液进行加热,一次余汽和热水进入一 级气液分离罐5中,该过程消耗的热能大部分来自药液中蒸发出来水蒸气,仅仅通入少量的 蒸汽对其温度补偿,使得蒸汽使用量大大减少,节能效果显著;
[0034]经预热的药液进入二效加热器8后在二效加热器8和二效蒸发器9之间循环,二效 加热器8对药液进行加热,热量由从一级气液分离罐5分离的余汽提供,从二效加热器8中出 来的二次余汽和热水进入二级气液分离罐11中,最终的部分余汽经冷凝器12后冷凝,该过 程实现了蒸汽热量的多级利用,提高了能效;
[0035] 不凝气经冷凝液集罐13后由真空泵14抽离。
[0036] 本实施例基于高效再利用二次蒸汽的基本原理,原液预热段利用一级气液分离罐 5和二级气液分离罐11排出的热水中的热量通过板式换热器6对原液进行预热;
[0037] —效浓缩段中所需的热量由一效蒸发器1中药液蒸发的水蒸气通过蒸汽增益器2 中补充的少量蒸汽后的混合蒸汽提供;
[0038] 二效浓缩段中所需的能量由一级气液分离罐5中的余汽提供;
[0039] 真空系统用于降低一效浓缩段和二效浓缩段中的操作压力,使蒸发温度降低,使 一效蒸发器1和二效蒸发器9中的药液在低于常压时水的蒸发温度维持i〇〇°c蒸发;
[0040] —级蝶阀4和二级蝶阀10分别调节一效浓缩段中的一效蒸发器1和二效浓缩段中 的二效蒸发器9中的真空度(因一级气液分离罐5内的空间与一效加热器3的壳程空间及一 效蒸发器1的空间相通,故调节一级蝶阀4的开度可控制一效蒸发器1的真空度),促使一效 蒸发器1和二效蒸发器9中的药液达到最大的蒸发效率,而采用热力再压缩蒸汽的方法,使 蒸发器中出来的二次蒸汽升温之后完全再次进入加热器对药液进行加热,部分冷凝的水和 余汽进入二效加热器对热能进一步地利用,最大限度地利用热能。
[0041]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行 业的技术人员应该了解,本实用新型不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述 的只是说明本实用新型的原理,在不脱离本实用新型精神和范围的前提下,本实用新型还 会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型 要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1. 一种基于蒸汽热力增益技术的浓缩设备,包括依次连接的原液预热段、一效浓缩段、 二效浓缩段及真空系统,其特征在于,具体结构如下: 一效蒸发器与一效加热器通过管道并联,并在一效加热器上部一侧设置有蒸汽增益 器,且蒸汽增益器与一效蒸发器连接;一效加热器与一级气液分离罐连接,一级气液分离罐 与二效加热器连接,二效加热器与二效蒸发器通过管道并联,同时二效加热器下部通过管 道与二级气液分离罐连接,二效蒸发器、二级气液分离罐的上部分别与冷凝器连接,冷凝器 底部设置有冷凝液集罐,二级气液分离罐下部与冷凝液集罐连接,冷凝液集罐与真空泵连 接;此外,一效加热器与二效加热器通过管道连接,且一效蒸发器、一效加热器、一级气液分 离罐、二效加热器及二级气液分离罐分别与板式换热器连接,板式换热器与磁力泵连接。
2. 根据权利要求1所述的一种基于蒸汽热力增益技术的浓缩设备,其特征在于,蒸汽增 益器上设置有蒸汽入口。
3. 根据权利要求1所述的一种基于蒸汽热力增益技术的浓缩设备,其特征在于,一级气 液分离罐顶部设置有一级蝶阀。
4. 根据权利要求1所述的一种基于蒸汽热力增益技术的浓缩设备,其特征在于,在一效 加热器与二效加热器连接的管道上设置有止回阀。
5. 根据权利要求1所述的一种基于蒸汽热力增益技术的浓缩设备,其特征在于,板式换 热器一侧设置有原液入口,磁力泵设置在板式换热器另一侧。
6. 根据权利要求1所述的一种基于蒸汽热力增益技术的浓缩设备,其特征在于,二效蒸 发器上设置有二级蝶阀。
7. 根据权利要求1所述的一种基于蒸汽热力增益技术的浓缩设备,其特征在于,冷凝器 上部设置有冷凝水出口,冷凝器下部设置有冷凝水进口。
8. 根据权利要求1所述的一种基于蒸汽热力增益技术的浓缩设备,其特征在于,一效蒸 发器与二效蒸发器顶部分别设置有丝网除沫器。
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