有机溶剂回收用的多效逆流降膜蒸发系统技术方案

本发明专利技术提供一种有机溶剂回收用多效逆流降膜蒸发系统。主要用于食品工业和生物制药的植物提取液的浓缩生产过程中，有机溶剂水溶液中的溶剂回收。本发明专利技术采用传热系数大，传热温差小的降膜蒸发器组成多效蒸发系统。各效蒸发器都设有溶液循环泵，增大传热管内降液量，防止传热面干壁并强化传热，蒸发能力大，效率高。各效蒸汽冷凝液分别进入各自凝液罐，有泵排出回收利用。各效凝液罐与汽液分离器间设有气相连通管，确保真空操作条件下不凝气的排出，有利于冷凝传热效率提高。本发明专利技术是一种有机溶剂提取液浓缩过程和溶剂回收利用的新工艺、新技术、新装置，回收率高，耗能小，操作方便，连续和间歇生产操作都可使用的真空低温蒸发浓缩生产装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化学工程领域中，用多效逆流降膜蒸发系统回收有机溶剂的新工艺，新 技术，新装置。主要用于有机溶剂水溶液植物提取液蒸发浓縮过程的溶剂回收，同时获 得浓縮液或结晶产品。技术背景从植物资源中提取有效成分，品种繁多，性能各异。这些有效成分提取液往往是功 能性食品、化妆品及生物制药的原料。植物提取应根据植物中有效成分的性质，选择溶剂水或有机溶剂例如乙醇、乙醚、 丙酮、石油醚等作提取剂。根据提取物的性质及伴生杂质的选择性，选择不同的溶剂和 提取方法，通过实验研究，确定生产工艺条件。目前，食品工业及制药工业提取液的浓縮普遍使用外循环蒸发器，这种蒸发器传热 系数低，传热温差大。若采用单效蒸发，效率低，能耗大，只能间歇操作。中药材提取 液，多使用这种蒸发器，选用水作溶剂，采用蒸煮法，提取后分离液固，收集药液进行浓縮。通常用的单效外循环蒸发器为wz型，多效外循环蒸发器为顺流式wzs型。外循环蒸发器有以下几方面缺点1、 这种蒸发器只能间歇生产操作，当原料液的溶剂蒸出后，需要停机卸料， 生产能力低。2、 这种外循环蒸发器蒸发过程溶液流动为自然循环，其推动力受加热蒸汽的 温度或压力影响很大。当蒸汽的温度(或压力)高时，传热温差大，循环 速度大，蒸发量大。这种蒸发器传热温差不宜低于7'C，当温差小于7'C时， 传热量小，循环速度低，蒸发量很小。3、 这种蒸发器如果不做成多效，单效蒸发器能耗大，冷却水用量也大。4、 这种外循环多效顺流蒸发器，加热蒸汽与原料液由一效进入平行流动至末 效，末效溶液浓度高，粘度大，末效温度还低，当遇有高粘性物料时，溶 液流动缓慢，传热不好，蒸发量小，甚至停止蒸发，不能工作。5、 采用这种外循环多效顺流蒸发器，不能用于含水有机溶剂提取液的蒸发浓 縮。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决使用外循环蒸发器或常规蒸发器，用于含水有机溶剂提 取液蒸发浓縮过程，有机溶剂回收带来的困难。本专利技术提供的有机溶剂回收用的多效逆 流降膜蒸发系统新工艺，新技术可设计制造一种真空低温蒸发，能耗低，高收率，有机 溶剂回收浓度高的蒸发浓縮装置，该生产装置连续和间歇生产都可使用，操作简单，控 制方便。本专利技术的技术方案是多效逆流降膜蒸发系统包括首效蒸发器(1)、汽液分离器(2)、凝液罐(3)、结晶室(4)、末效蒸发器(5)、循环泵(6)、凝液泵(12)和阀门(V)，末效蒸发器还带 有原料液A的过滤器(11)、流量计(10)、预热器(7)、冷却器(8)、盘管低温冷却器 (9)和凝液泵(12);在具有2 6效逆流降膜蒸发系统中，各个设备的连接是各效 降膜蒸发器均与各自的循环泵(6)连接，蒸发器中出来的二次蒸汽出口与各自的汽液 分离器(2)连接，加热蒸汽冷凝液的出口管与各自的凝液罐(3)连接并各带l台凝液 泵(12)构成一效，首效蒸发器的下端与结晶室(4)连接；各效间蒸汽通过汽液分离 器二次蒸汽出口管与后效连接，溶液通过循环泵分支管路与前一效连接；首效蒸发器与 外来蒸汽E的管连接;末效蒸发器的汽液分离器二次蒸汽出口管与原料液A的预热器(7) 连接，冷凝液管连于冷却器(8)，冷却器又连接盘管低温冷却器(9)，盘管低温冷却器 再连接凝液泵(12)和真空泵G;原料液管线经过过滤器(11)、流量计(10)进入原料 液预热器(7)，组成了多效逆流降膜蒸发系统。降膜蒸发器的结构顶部有溶液分配室(13)，内设置两层筛板(14)，筛孔(15) 交错布置，构成溶液分布装置，中部为列管式加热室(16)，壳程为加热蒸汽空间并收 集冷凝液；管程为溶液降液管(17)，由列管组成；底部为汽液分离室(18),连接处开 有长方形二次蒸汽出口 (19)，分离室汽壁有汽液分离器回流液入口 (20)和原料液进 口接管(21)，室底开有溶液出口 (22)。位于蒸发器旁的汽液分离器(2)为园筒型， 二次蒸汽进口管道为涡旋式，截面为长方形，顶部二次蒸汽出口设有档液板。末效降膜蒸发器设置的盘管低温冷却器，它分上下两层，中间用档板(23)隔开， 上下层设有汽相连通管道(24)和液相连通管道(25)，冷却管由园型管盘十圈，盘管 (26)套成四层，冷却水进出口各汇集为一条管子引出，盘管低温冷却器上层顶部开有 真空管道出口 (27)，下层底部开有溶剂出口 (28)并接有溢流出口管(29)。各效降膜蒸发器凝液罐顶与汽液分离器出口管之间，设置气相连通管。下面用三效 逆流降膜蒸发系统(见图2)说明工艺流程原料液A经过过滤器11除去机械杂质，通过流量计IO、控制阀V,9,进入原料液预 热器7，被第三效蒸发二次蒸汽预热后进入第三效蒸发器5底部的汽液分离室。第三效蒸发器5工作时，原料液由泵6循环，由阀Vu控制进入蒸发器项部的分配 室，由分布器分布，循环液沿加热管周边均匀成膜流下，被管外壳程蒸汽加热，管内降 膜液体部分汽化并与未汽化的液体一同流下，进入蒸发器底部的汽液分离室汽液分离， 二次蒸汽进入汽液分离器2，在汽液分离器中将二次蒸汽中夹带的液滴分离，液滴收集 后由分离器底部的连通管返回蒸发器底部的汽液分离室。干净的二次蒸汽由汽液分离器 顶部出口进入原料液预热器7，被冷凝后进入冷却器8，冷却的冷凝液溶剂流入一盘管 式低温冷却器9，将溶剂及不凝气进一步冷却降温。盘管低温冷却器分上下两层，溶剂先流入下层，被盘管冷却，未被冷凝的溶剂蒸汽 和不凝气经上下层气相连通管进入上层，与上层盘管接触进一步冷凝冷却，冷凝的溶剂 由上下层液相连通管回流下层。盘管低温冷却器下层的溶剂由泵12送出系统。上层的 不凝气体及与液相成平衡的溶剂蒸汽，由真空泵抽出排放或经水洗、吸附处理后排放， 降低污染及损失。正常生产操作时，第三效的溶液由阀Vu控制送入第二效降膜蒸发器的汽液分离室， 溶液由泵6循环。溶液在第二效蒸发器被二次蒸发浓縮，产生的二次蒸汽，送入第三效 蒸发器的管外壳程作加热蒸汽。未蒸发的溶液由阀Vs控制，送入第一效蒸发器的汽液分 离室，由泵6带动循环，溶液被第三次蒸发浓縮，产生的二次蒸汽送入第二效蒸发器管 外壳程作为加热蒸汽。当一效蒸发器溶液蒸发浓縮达到规定要求，合格的浓縮液，可打开阀V2送出蒸发器 系统。如果第一效蒸发器的溶液蒸发浓縮时有结晶生成，可由结晶室4收集，当结晶产 品装满结晶室，可关闭阀Vs，开真空Vn阀，开阀Ve将结晶产品排出系统。然后调整各 阀进入正常操作状态。第一效蒸发器使用锅炉水蒸气加热，开启蒸汽总阀V。，控制调节蒸汽阀Vp调节加 热蒸汽的压力，加热蒸汽进入一效蒸发器加热管壳程。 一效蒸发器加热管内产生的二次 蒸汽进入第二效蒸发器作为加热蒸汽，如上所述，加热蒸汽由一效至末效逐效加热，原 料液由末效至一效逐效向前蒸发浓縮，合格产品由一效排出，故此流程为逆流操作流程。 原理说明原料液A是一种含有机溶剂和水的植物提取液(稀液)，浓縮时由末效进入，蒸出 来的蒸汽含有较高的有机溶剂浓度，回收后可作提取剂直接使用，不必进入蒸馏塔再加 工处理，减少了加热蒸汽和冷却水的使用量。溶剂含量减少后的提取液进入前一效进一步蒸发溶剂，如此逐效向前，溶剂含量逐效降低，浓縮液由第一效排出时，溶剂基本蒸 出。利用多效蒸发方法蒸出溶剂，热量得到充分利用，溶剂回收率高，单位能耗低。随着溶液向前效流动时，溶剂含量逐效降低，沸点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由蒸发器、汽液分离器、冷却器、预热器、流量计和泵组成的多效逆流降膜蒸发系统，其特征在于该系统包括：首效蒸发器（１）、汽液分离器（２）、凝液罐（３）、结晶室（４）、末效蒸发器（５）、循环泵（６）、凝液泵（１２）和阀门（Ｖ），末效蒸发器还带有原料液Ａ的过滤器（１１）、流量计（１０）、预热器（７）、冷却器（８）、盘管低温冷却器（９）和凝液泵（１２）；在具有２～６效逆流降膜蒸发系统中，各个设备的连接是：各效降膜蒸发器均与各自的循环泵（６）连接，蒸发器中出来的二次蒸汽出口与各自的汽液分离器（２）连接，加热蒸汽冷凝液的出口管与各自的凝液罐（３）连接并各带１台凝液泵（１２）构成一效，首效蒸发器的下端与结晶室（４）连接；各效间蒸汽通过汽液分离器二次蒸汽出口管与后效连接，溶液通过循环泵分支管路与前一效连接；首效蒸发器与外来蒸汽Ｅ的管连接；末效蒸发器的汽液分离器二次蒸汽出口管与原料液Ａ的预热器（７）连接，冷凝液管连于冷却泵（８），冷却器又连接盘管低温冷却器（９），盘管低温冷却器再连接凝液泵（１２）和真空泵Ｇ；原料液管线经过过滤器（１１）、流量计（１０）进入原料液预热器（７），组成了多效逆流降膜蒸发系统。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马学虎，白涛，孙力，刘春祥，林载祁，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]