CN104759108A - 带机械蒸汽再压缩的三级连续降膜循环蒸发浓缩*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种带机械蒸汽再压缩的三级连续降膜循环蒸发浓缩***，其包括原液罐，原液罐依次连接进料泵、冷凝水预热器、生蒸汽预热器后与一体式降膜循环蒸发分离器连接，构成一级循环管道和二级循环管道，且具有二级蒸汽循环管、二级冷凝水循环管道以及二级不凝气循环管道，实现能量回收、蒸汽循环使用的效果，本发明能够满足连续进料和排料的浓缩生产要求，深度浓缩器的应用大大缩短物料的停留和循环时间，充分保护溶液中热敏性的成分，采用冷凝水预热回收冷凝水的余热，采用压缩机收集二次蒸汽，使二次蒸汽循环加热被蒸发物料，大大节约能源。
Description
技术领域
本发明涉及一种连续浓缩***，具体为一种节能的连续浓缩器，即带机械蒸汽再压缩的连续降膜循环蒸发浓缩***。
背景技术
浓缩是中药生产中的一个重要环节。而传统的浓缩设备是先将物料装入蒸发器，然后使设备运行一段时间后，当溶液循环浓缩到一定浓度时，再打开出料泵排出浓缩液，等浓缩液排空后再次打开进料阀装入原液，重复上述过程。这就使生产间隙进行无法连续生产，出现了蒸发效率低、生产能力小、人工强度大的弊端，无法满足现代化生产的需求。另外，传统的蒸发浓缩设备通常需要在设备里循环蒸发较长时间，受热太长，大大破坏了料液的热敏性成分。而且，传统的浓缩设备通常是将蒸发器产生的二次蒸汽和冷凝水直接排出或是经冷凝设备冷凝后排出，这样不仅浪费了二次蒸汽的潜热和冷凝水的余热，浪费了能源，还增加冷凝设备冷凝二次蒸汽和冷凝水，浪费了能源，既增加了投资又不环保和经济。为此，既能连续温和的实现物料浓缩，又可低温差蒸发的浓缩器对于提高产品质量至关重要。
如公开号为CN104307195A的中国专利双效降膜MVP蒸发***，其采用双效降膜蒸发的方式，采用两次浓缩液排放，使用两次蒸汽和冷凝水，大大的增加了设备的数量，同时浪费了二次蒸汽和冷凝水的余热，造成能源浪费，同时不能实现连续生产的需求。
发明内容
本发明的目的是：提供一种连续进料、出料并能够节约能源且在较低温度下快速蒸发的连续浓缩器。
本发明提供一种带机械蒸汽再压缩的三级连续降膜循环蒸发浓缩***，其包括原液罐，原液罐依次连接进料泵、冷凝水预热器、生蒸汽预热器后与一体式降膜循环蒸发分离器连接，所述一体式降膜循环蒸发分离器包括一级降膜加热器和一级分离器，所述一级降膜加热器分成蒸发管Ⅰ和蒸发管Ⅱ，所述一级分离器的底部分成分离室Ⅰ和分离室Ⅱ，所述分离室Ⅰ和分离室Ⅱ上端连通，所述分离室Ⅰ的底部通过一级循环泵与一体式降膜循环蒸发分离器的一级进料口连通，构成一级循环管道，所述分离室Ⅱ的底部通过二级循环泵与一体式降膜循环蒸发分离器的二级进料口连通，构成二级循环管道；
所述二级循环管道与深度浓缩器的深度浓缩器进料口连接，所述深度浓缩器包括三级降膜加热器和三级分离器，所述三级分离器的底部通过三级循环泵与深度浓缩器进料口连通，构成三级循环管道，所述三级循环管道上设有浓缩液出料管；
***设有压缩机，其与一体式降膜循环蒸发分离器以及深度浓缩器之间设有二级蒸汽循环管道，二级蒸汽循环管道如下：所述一级分离器的顶部与深度浓缩器之间设有一级二次出蒸汽管道，所述三级分离器的顶部设有二级二次出蒸汽管道，二级二次出蒸汽管道末端与压缩机连接，所述压缩机与一体式降膜循环蒸发分离器的一级壳程之间设有一级二次进蒸汽管道，所述压缩机与深度浓缩器的二级壳程之间设有二级二次进蒸汽管道；
***还设有冷凝水罐，其与一体式降膜循环蒸发分离器与深度浓缩器之间设有二级冷凝水循环管道，二级冷凝水循环管道如下：所述冷凝水罐与一体式降膜循环蒸发分离器之间设有一级冷凝水排出管道，所述冷凝水罐与深度浓缩器之间设有二级冷凝水排出管道，所述冷凝水罐的底部通过冷凝水泵与冷凝水预热器连接，所述冷凝水预热器与冷凝水排出管道连接；
***还设有不凝气冷却器、气液分离罐以及真空泵，与一体式降膜循环蒸发分离器与深度浓缩器之间设有二级不凝气循环管道，二级不凝气循环管道如下：所述不凝气冷却器一端与气液分离罐连接，所述气液分离罐的下端通过二级不凝气平衡管道与冷凝水罐连接，所述气液分离罐上端与真空泵连接，所述不凝气冷却器的另一端与一体式降膜循环蒸发分离器之间设有一级抽空管道，所述不凝气冷却器的另一端与深度浓缩器之间设有二级抽空管，冷凝水罐与一体式降膜循环蒸发分离器之间设有一级不凝气平衡管道，冷凝水罐与深度浓缩器之间设有二级不凝气平衡管道。
所述一级分离器的纵向中轴线上设有挡板，所述挡板将一级分离器分成分离室Ⅰ和分离室Ⅱ。
所述分离室Ⅰ、分离室Ⅱ以及三级分离器的真空度控制为20-85kpa。
所述蒸发管Ⅰ和蒸发管Ⅱ的顶部分别设有独立的布液器。
浓缩液出料管设有出料流量计。
所述冷凝水预热器以及生蒸汽预热器为板式换热器、列管换热器或螺旋管换热器。
所述二级循环管道与一级循环管道之间设有转料调节阀。
所述压缩机为高速离心式压缩机、罗茨式压缩机、低速离心蒸汽压缩机或螺杆式蒸汽压缩机。
所述压缩机的压缩温升为6-23℃。
所述三级循环泵的出口管道处设有密度计，所述密度计为音叉式或压力式。
发明的有益效果是：本发明能够满足连续进料和排料的浓缩生产要求，深度浓缩器的应用大大缩短物料的停留和循环时间，充分保护溶液中热敏性的成分，采用冷凝水预热回收冷凝水的余热，采用压缩机收集二次蒸汽，使二次蒸汽循环加热被蒸发物料，大大节约能源。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中A处的放大示意图。
图3是图1中B处的放大示意图。
图4是图1中C处的放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：
如图1、图2、图3和图4所示，本发明提供一种带机械蒸汽再压缩的三级连续降膜循环蒸发浓缩***，其包括原液罐30，原液罐30依次连接进料泵31、冷凝水预热器27、生蒸汽预热器34后与一体式降膜循环蒸发分离器2连接，所述一体式降膜循环蒸发分离器2包括一级降膜加热器4和一级分离器5，所述一级降膜加热器4分成蒸发管Ⅰ和蒸发管Ⅱ，所述一级分离器5的底部分成分离室Ⅰ6和分离室Ⅱ7，所述分离室Ⅰ6和分离室Ⅱ7上端连通，所述分离室Ⅰ6的底部通过一级循环泵13与一体式降膜循环蒸发分离器2的一级进料口61连通，构成一级循环管道，所述分离室Ⅱ7的底部通过二级循环泵16与一体式降膜循环蒸发分离器2的二级进料口62连通，构成二级循环管道；
第一级蒸发器即蒸发管Ⅰ中开始蒸发，经过一级浓缩的物料通过分离室Ⅰ底部的隔板溢流到二级蒸发器底部，再通过二级蒸发器即蒸发管Ⅱ进行进一步蒸发。经过两级蒸发后，物料的浓度会提高7-8倍。
所述二级循环管道与深度浓缩器3的深度浓缩器进料口63连接，所述深度浓缩器3包括三级降膜加热器9和三级分离器10，所述三级分离器10的底部通过三级循环泵20与深度浓缩器进料口63连通，构成三级循环管道，所述三级循环管道上设有浓缩液出料管22，三级循环泵20的出料口通过浓缩液出料管22与浓缩液最终储罐相连。
二级浓缩后的物料再通过向深度浓缩器进料管18上的阀门开始向三级降膜加热器9转料，在深度浓缩器内物料的浓度可以达到设定值，再通过密度计58检测测定后，由浓缩液出料管22连续的排出。
***设有压缩机1，其与一体式降膜循环蒸发分离器2以及深度浓缩器3之间设有二级蒸汽循环管道，二级蒸汽循环管道如下：所述一级分离器5的顶部与深度浓缩器之间设有一级二次出蒸汽管道52，所述三级分离器10的顶部设有二级二次出蒸汽管道53，二级二次出蒸汽管道53末端与压缩机1连接，所述压缩机1与一体式降膜循环蒸发分离器2的一级壳程8之间设有一级二次进蒸汽管道54，所述压缩机1与深度浓缩器的二级壳程11之间设有二级二次进蒸汽管道55；
本发明二次蒸汽循环过程是这样实现的：所述的二次蒸汽是来自于一体式蒸发器的一级分离器5的顶部和深度浓缩器的三级分离器10的顶部，这两部分二次蒸汽（温度在50-90℃）汇集到一起进入到压缩机1，通过压缩机1压缩后温度和压力得到升高，温度可以提升6-22℃，可根据不同的物料进行选择不同的温差，然后被压缩的二次蒸汽温度可达到58-112℃，然后这部分蒸汽又被利用分别去一体式降膜循环蒸发分离器2和深度降膜浓缩器3的壳程继续去加热被浓缩的物料。蒸汽冷凝水汇集到冷凝水罐25，再通过冷凝水泵26打出。
***还设有冷凝水罐25，其与一体式降膜循环蒸发分离器2与深度浓缩器3之间设有二级冷凝水循环管道，二级冷凝水循环管道如下：所述冷凝水罐与一体式降膜循环蒸发分离器2之间设有一级冷凝水排出管道49，所述冷凝水罐与深度浓缩器3之间设有二级冷凝水排出管道51，所述冷凝水罐25的底部通过冷凝水泵26与冷凝水预热器连接，所述冷凝水预热器与冷凝水排出管道28连接；
使用后的蒸发冷凝水温度较高，通过冷凝水泵26打出的热水进入到冷凝水预热器27去加热被浓缩的物料，回收了***的部分热能。在维持***真空的过程中，真空泵带出的部分蒸汽也可以用于加热物料，回收其中的热能。
***还设有不凝气冷却器38、气液分离罐39以及真空泵42，与一体式降膜循环蒸发分离器2与深度浓缩器3之间设有二级不凝气循环管道，二级不凝气循环管道如下：所述不凝气冷却器38一端与气液分离罐39连接，所述气液分离罐39的下端通过二级不凝气平衡管道47与冷凝水罐25连接，所述气液分离罐39上端与真空泵42连接，所述不凝气冷却器38的另一端与一体式降膜循环蒸发分离器2之间设有一级抽空管道36，所述不凝气冷却器38的另一端与深度浓缩器3之间设有二级抽空管37，冷凝水罐25与一体式降膜循环蒸发分离器2之间设有一级不凝气平衡管道46，冷凝水罐25与深度浓缩器3之间设有二级不凝气平衡管道47。
为了有效提高浓缩效率，所述一级分离器5的纵向中轴线上设有挡板64，所述挡板64将一级分离器5分成分离室Ⅰ6和分离室Ⅱ7。
所述蒸发管Ⅰ和蒸发管Ⅱ的顶部分别设有独立的布液器。
浓缩液出料管22设有出料流量计23。
所述冷凝水预热器27以及生蒸汽预热器34为板式换热器、列管换热器或螺旋管换热器。
所述二级循环管道与一级循环管道之间设有转料调节阀24。
所述压缩机为高速离心式压缩机、罗茨式压缩机、低速离心蒸汽压缩机或螺杆式蒸汽压缩机。
所述压缩机的压缩温升为6-23℃。
所述三级循环泵20的出口管道处设有密度计，所述密度计为音叉式或压力式。
经原液罐30缓冲后的原液经入料流量计33计量后用进料泵31向一体式降膜循环蒸发分离器2内供料。料液在泵送过程中，先经冷凝水预热器27换热，换热后温度接近设定的蒸发温度（50-90℃），同时使具有较高温度的冷凝水降温后经冷凝水排出管道28排出***，然后料液进入生蒸汽预热器34内进一步预热，预热到沸点的料液连续地通过进料管35由一级降膜加热器4上端的布液器均匀流至蒸发管内，呈膜状沿蒸发管内壁流下，与管外壁一级壳程8内的加热蒸汽进行热交换从而受热蒸发。由于真空的作用，二次蒸汽向下部急速流动，加快了液膜下降的速度。气液进入一体式降膜循环蒸发分离器2底部的一级分离器5，然后进入一级循环管道在一级循环泵13的作用下循环浓缩。由于比重差，在离心力作用下一级分离器5内的气液得到彻底分离，分离出的二次蒸汽经一级二次出蒸汽管道52送到压缩机1，经压缩机1压缩升温、升压后送到壳程放出潜热加热蒸发管内的溶液。浓缩液在二级循环泵16的作用下经深度浓缩器进料管18一部分进入深度浓缩器3中，另一部分继续在一体式降膜循环蒸发分离器2中参与循环。进入深度浓缩器3的料液在三级降膜加热器9中在三级循环泵20的作用下经三级循环管Ⅰ19、三级循环管Ⅱ21进行循环受热蒸发，在三级分离器10中气液分离。分离出的二次蒸汽经二级二次出蒸汽管道53、一级二次出蒸汽管道52进入压缩机1，经压缩机1压缩升温、升压后送到壳程放出潜热加热料液。三级循环管Ⅱ21的密度计58在线监测深度浓缩器3中的料液浓度。浓缩液一部分在三级循环泵20的作用下经浓缩液出料管22排出至浓缩液最终储罐，另一部分继续参与循环。浓缩液出料管22上设有出料流量计23可在线监测浓缩液排出量。
冷凝下来的冷凝水经加热器底部的一级冷凝水排出管道49和二级冷凝水排出管道51排到冷凝水罐25中。冷凝水罐25中的冷凝水在冷凝水泵26作用下进入冷凝水预热器27中对原液进行预加热。为了维持***内的压力平衡，一级壳程8、二级壳程11分别设有与冷凝水罐25相连通的一级不凝气平衡管道46和二级不凝气平衡管道47。为了使料液在低温下蒸发，***的真空度维持和不凝气的排出由抽空管道43上的真空泵42完成，在真空泵42前的抽空管道43上设有球阀40和不凝气调节阀41用来控制***的真空度。通过不凝气调节阀调节分离室Ⅰ6、分离室Ⅱ7以及三级分离器10的真空度，使真空度控制在20-85kpa。
原液罐30分别设有清洗液进管与原液进管，所述清洗液进管上设有手动球阀29，用于手动控制开启清洗液进管，以便使用后的清洗操作，然后分离室Ⅰ6和分离室Ⅱ7的底部即其循环管道上分别设有排渣口Ⅰ44和排渣口Ⅱ45，用于排出一体式降膜循环蒸发分离器的存渣。
一级冷凝水排出管道49以及二级冷凝水排出管道51上分别设有第一视镜48以及第二视镜50，用于观测是否将管道内的冷凝水排出。
本发明所提供的设备能够满足连续进料和排料的浓缩生产要求，在一体式降膜循环蒸发分离器2的基础上增加了深度浓缩器63，可在较短时间内达到较高浓缩要求，缩短物料加热浓缩时间，可以较大限度的保留产品中的热敏性物质。物料浓缩到最后变得越来越黏稠，深度浓缩器的应用减少了操作维修保养的难度，清洗方便。采用水循环真空泵来抽出不凝性气体和维持***内的真空度，保证溶液在负压下沸腾蒸发，温度低，成分不易破坏。采用冷凝水预热器对物料进行预热，回收了冷凝水的余热，采用压缩机收集二次蒸汽，重复利用了二次蒸汽的潜热，节约了能源，省却了冷凝设备，减少了冷却水的用量，降低了企业的成本，增加了企业收益，同时还能减少环境污染。计算机控制技术的应用实现了对重要生产过程中关键性工艺参数的适时检测和控制，实现了中药生产的连续化和自动化，提高了生产效率，降低了生产成本，对提高产品质量有着重要意义。
实施例不应视为对本发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种带机械蒸汽再压缩的三级连续降膜循环蒸发浓缩***，其特征在于：其包括原液罐（30），原液罐（30）依次连接进料泵（31）、冷凝水预热器（27）、生蒸汽预热器（34）后与一体式降膜循环蒸发分离器（2）连接，所述一体式降膜循环蒸发分离器（2）包括一级降膜加热器（4）和一级分离器（5），所述一级降膜加热器（4）分成蒸发管Ⅰ和蒸发管Ⅱ，所述一级分离器（5）的底部分成分离室Ⅰ（6）和分离室Ⅱ（7），所述分离室Ⅰ（6）和分离室Ⅱ（7）上端连通，所述分离室Ⅰ（6）的底部通过一级循环泵（13）与一体式降膜循环蒸发分离器（2）的一级进料口（61）连通，构成一级循环管道，所述分离室Ⅱ（7）的底部通过二级循环泵（16）与一体式降膜循环蒸发分离器（2）的二级进料口（62）连通，构成二级循环管道；
所述二级循环管道与深度浓缩器（3）的深度浓缩器进料口（63）连接，所述深度浓缩器（3）包括三级降膜加热器（9）和三级分离器（10），所述三级分离器（10）的底部通过三级循环泵（20）与深度浓缩器进料口（63）连通，构成三级循环管道，所述三级循环管道上设有浓缩液出料管（22）；
***设有压缩机（1），其与一体式降膜循环蒸发分离器（2）以及深度浓缩器（3）之间设有二级蒸汽循环管道，二级蒸汽循环管道如下：所述一级分离器（5）的顶部与深度浓缩器之间设有一级二次出蒸汽管道（52），所述三级分离器（10）的顶部设有二级二次出蒸汽管道（53），二级二次出蒸汽管道（53）末端与压缩机（1）连接，所述压缩机（1）与一体式降膜循环蒸发分离器（2）的一级壳程之间设有一级二次进蒸汽管道（54），所述压缩机（1）与深度浓缩器的二级壳程之间设有二级二次进蒸汽管道（55）；
***还设有冷凝水罐（25），其与一体式降膜循环蒸发分离器（2）与深度浓缩器（3）之间设有二级冷凝水循环管道，二级冷凝水循环管道如下：所述冷凝水罐与一体式降膜循环蒸发分离器（2）之间设有一级冷凝水排出管道（49），所述冷凝水罐与深度浓缩器（3）之间设有二级冷凝水排出管道（51），所述冷凝水罐（25）的底部通过冷凝水泵（26）与冷凝水预热器连接，所述冷凝水预热器与冷凝水排出管道（28）连接；
***还设有不凝气冷却器（38）、气液分离罐（39）以及真空泵（42），与一体式降膜循环蒸发分离器（2）与深度浓缩器（3）之间设有二级不凝气循环管道，二级不凝气循环管道如下：所述不凝气冷却器（38）一端与气液分离罐（39）连接，所述气液分离罐（39）的下端通过二级不凝气平衡管道（47）与冷凝水罐（25）连接，所述气液分离罐（39）上端与真空泵（42）连接，所述不凝气冷却器（38）的另一端与一体式降膜循环蒸发分离器（2）之间设有一级抽空管道（36），所述不凝气冷却器（38）的另一端与深度浓缩器（3）之间设有二级抽空管（37），冷凝水罐（25）与一体式降膜循环蒸发分离器（2）之间设有一级不凝气平衡管道（46），冷凝水罐（25）与深度浓缩器（3）之间设有二级不凝气平衡管道（47）。
2.根据权利要求1所述的带机械蒸汽再压缩的三级连续降膜循环蒸发浓缩***，其特征在于，所述一级分离器（5）的纵向中轴线上设有挡板（64），所述挡板（64）将一级分离器（5）分成分离室Ⅰ（6）和分离室Ⅱ（7）。
3.根据权利要求1或2所述的带机械蒸汽再压缩的三级连续降膜循环蒸发浓缩***，其特征在于，所述分离室Ⅰ（6）、分离室Ⅱ（7）以及三级分离器（10）的真空度控制为20-85kpa。
4.根据权利要求1所述的带机械蒸汽再压缩的三级连续降膜循环蒸发浓缩***，其特征在于，所述蒸发管Ⅰ和蒸发管Ⅱ的顶部分别设有独立的布液器。
5.根据权利要求1所述的带机械蒸汽再压缩的三级连续降膜循环蒸发浓缩***，其特征在于，浓缩液出料管（22）设有出料流量计（23）。
6.根据权利要求1所述的带机械蒸汽再压缩的三级连续降膜循环蒸发浓缩***，其特征在于，所述冷凝水预热器（27）以及生蒸汽预热器（34）为板式换热器、列管换热器或螺旋管换热器。
7.根据权利要求1所述的带机械蒸汽再压缩的三级连续降膜循环蒸发浓缩***，其特征在于，所述二级循环管道与一级循环管道之间设有转料调节阀（24）。
8.根据权利要求1所述的带机械蒸汽再压缩的三级连续降膜循环蒸发浓缩***，其特征在于，所述压缩机为高速离心式压缩机、罗茨式压缩机、低速离心蒸汽压缩机或螺杆式蒸汽压缩机。
9.根据权利要求8所述的带机械蒸汽再压缩的三级连续降膜循环蒸发浓缩***，其特征在于，所述压缩机的压缩温升为6-23℃。
10.根据权利要求1所述的带机械蒸汽再压缩的三级连续降膜循环蒸发浓缩***，其特征在于，所述三级循环泵（20）的出口管道处设有密度计，所述密度计为音叉式或压力式。
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