低成本低能耗高回收率减压浓缩回收机组及其设计方案制造技术

低成本低能耗高回收率减压浓缩回收机组及其设计方案应用于食品、化工、制药领域。将减压浓缩冷凝回收等功能在一个密闭设备中实现，利用制冷压缩机组提供的热源和冷源浓缩和回收，利用真空泵的抽吸和压缩分别对浓缩进行减压和对冷凝进行加压，通过对本发明专利技术的改进可以在能耗、真空指标、防爆性能、温差范围等方面进一步改善，还可增加真空干燥回收和冷冻干燥回收功能。采用本发明专利技术的低成本低能耗高回收率的浓缩回收设备可以节约五分之四的一次性开支，节约四分之三的长期运行消耗和管理开支。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种食品、化工、制药领域所用的蒸发、蒸馏、精馏、浓缩回收设备及其设计方案，尤其涉及一种在减压低温的条件下进行蒸发、蒸馏、精馏、浓缩回收的设备系统及其设计方法。化工制药行业常用到减压蒸发、蒸馏、精馏、浓缩回收设备，现有的技术方案中，常用到减压浓缩罐42(或多效浓缩罐等蒸发、浓缩设备)、酒精回收塔44、抽真空和冷却设备组合成一个系统来实现低温减压浓缩回收功能，加热的方法除极少数用电加热外一般都是用硬气加热的方法。因此，系统组成一般还要有蒸汽锅炉及硬气供应设施。传统方案通常包括冷却塔36、冷却风机35、水箱38、水冲泵37、水泵39、减压浓缩罐42、酒精回收塔44(由气液分离器39、水冷凝器41、水冷却器43、冷凝液收集槽45等部分组成)和硬气锅炉等部分，整个系统的占地大，需要的基建设施比较多，硬件设施多，人力物力投入大，系统比较庞大复杂，一次性投资很大；从能量的观点来看，系统进行加热浓缩回收的过程中，用于浓缩的热能通过浓缩蒸发出的蒸汽的载能物流传递给冷却水，最终由冷却塔将能量向外界转移，这部分能量的浪费是属于按现有技术进行生产不能避免的；另外在冷凝、冷却、抽真空以至于溶剂的再回收和提纯的过程中都需要有能量的消耗。所以，系统的能耗非常大，能效比很低；酒精回收塔44对溶剂的回收是溶剂蒸汽在低压下流经酒精回收塔44的水冷凝器41和水冷却器43时被回收的，回收率比较低，一般只有50％左右，因此溶剂浪费的现象也很严重，有时为了提高溶剂回收率，又要在系统中增加了蒸馏提纯设备，不仅提高成本投入，又增加了能源消耗。中国专利技术专利(申请号00132205.2)公开了一种低成本低能耗真空冷却机组及其设计方案，可以将抽真空、冷却、冷凝、回收在一个设备中实现，但是，要想实现减压浓缩回收的功能，仍然需要配备减压浓缩设备和硬气锅炉、硬气供应设备，系统仍然十分庞大，能耗仍然很大，并且只能完成浓缩回收功能。从上述介绍可以看出，现有的技术方案有以下几个缺点1．系统占地大，基建设施多，硬件设备多，管路多而复杂，控制线路及部件多，一次性投资费用高，生产折旧成本高。2．系统耗能部件多，能源消耗大，能效比低，能源浪费严重，生产运行的能源消耗成本高。3．溶剂回收率低，生产原材料浪费严重，生产原料消耗成本高。4．热源是采用燃煤或燃气锅炉的用户，还会有较大的环境污染和不安全隐患；未完全回收的溶剂最终被排放到周围环境中，不仅浪费，还会造成严重的环境污染和不安全隐患；环境高温和溶剂蒸汽使工作环境恶劣，对生产工作人员的健康和安全有害，相应的损失或者开支会增加；消防设施和开支也会相应增加。5．操做不便，并且需要较多的操做和维护人员，生产运行的人力消耗成本高，管理成本高。6．故障点多，故障率高，容易因此影响生产甚至造成损失。7．施工保养维修成本高，周期长，对生产影响大，不可预见的成本开支大。8．只能实现浓缩功能。本专利技术的目地在于克服现有技术方案的缺点，提供一种占地小、成本造价低、节约能源、运行成本低、原料回收率高、无污染、安全、操作方便、人力消耗成本低、施工保养周期短且费用低、故障点少、可靠性高、可增加其它功能的低成本低能耗高回收率减压浓缩回收机组及其设计方案。本专利技术的低成本低能耗高回收率减压浓缩回收机组的设计方法是将加热浓缩、减压抽真空、冷凝回收等功能在一个密闭设备中实现，设备包括两个与外界绝热且相互绝热的密闭工作区，即减压浓缩区和加压冷凝回收区；利用制冷压缩机组能够同时提供热源和冷源，通过换热器将热源和冷源分别用于对减压浓缩区的溶液进行浓缩加热和对加压冷凝回收区内来自减压浓缩区的溶剂蒸汽进行冷凝回收，使系统在浓缩回收的全过程中不向外界释放溶液浓缩所消耗的热量，同时也不用外界额外提供用于冷凝回收的冷源，使能源利用率提高，因此能效比高；利用真空泵30的抽吸端能够提供抽真空功能和排气端能够提供气体压缩功能，抽吸端用于对减压浓缩区内的溶液进行减压浓缩，而排气端则用于对加压冷凝回收区内的溶剂蒸汽进行补充蒸汽加压冷凝回收，使浓缩温度降低，保护热敏物质成分，浓缩效率提高，同时将回收温度提高，回收率提高。为了降低真空泵30的负载，也可以再加上一个与减压浓缩区和外界绝热的减压冷凝回收工作区，使被抽吸蒸汽在进入真空泵30之前提前被制冷机组的冷凝器16冷凝成液态回收。另外还可以增加一个与其它区绝热的设备区，用于放置真空泵30和制冷压缩机26。由于制冷机组能量流动的热力学特性，较低的电功率可以同时产生较高的制冷和制热功率，即能效比较高(一般可以达到1.5至4之间)，并且制冷量和制热量在本机组方案中被同时利用起来，同时又创造了减压浓缩蒸发和加压冷凝回收的有利条件，也简化了设备。因此，这样的设计方案可以实现节能的低温减压浓缩回收的功能，使生产的一次性投资大幅度降低，能效比成倍提高，能源消耗成本大幅度减少，使溶剂回收率几乎为100％，原材料消耗成本降至接近为零，人力消耗降低，可靠性提高，安全性能提高，消除环境污染，降低生产的附加成本开支，经济效益显著。附图说明图1是本专利技术的低成本低能耗高回收率减压浓缩回收机组及其设计方案的一实施例示意图。图2是现有技术的减压浓缩回收机组的一实施例示意图。下面结合图一，进一步说明本专利技术的低成本低能耗高回收率浓缩回收机组及其设计方案(以下简称机组方案)。机组方案由内到外分为三层即内壳8、保温层7、外壳6；机组方案由上到下分为四个区域即减压浓缩区(需要与其它区及外界绝热)、设备区(需要与其它区绝热)、减压冷凝回收区(需要与减压浓缩区及外界绝热)、加压冷凝回收区(需要与减压浓缩区及外界绝热)。减压浓缩区由人孔盖35、人孔1、抽气管2、视镜3、浓缩室4、撕液器5、外壳6、保温层7、内壳8、外加热器9、循环加热器13、循环加热器加热管10、循环加热器支杆11、循环加热器内制热工质流动区12、浓缩室进出料阀31、加热器进气管33构成。减压浓缩区内的人孔盖35、人孔1、抽气管2、浓缩室4、外壳6、保温层7、内壳8、外加热器9、循环加热器13都是以同一个竖直线为旋转轴的旋转体结构。浓缩室4有上下两部分结构上半部分为圆柱体结构，其内壳8的内表面上在不同的水平面上均匀的分布着与内壳8沿同一时针方向相切并且向内弯曲的金属片，即撕液器5，相同水平面上的所有撕液器5的形状结构和空间角度位置相同；下半部分为倒置的空心圆锥台体结构，其内部结构实际上是一个换热器，即外加热器9，加热工质为制冷压缩机提供的高温高压制热工质。浓缩室4的下半部分还有一个结构，即同样是倒置的空心圆锥台体结构循环加热器13，循环加热器支架11将循环加热器13固定在外加热器9的内部，两个加热器之间留有可以使流体自由流动的空隙，支架11为板形(或园杆、椭圆杆)结构，支架11对流体流动的阻力要尽可能的小。外加热器9和循环加热器13的轴切面的形状可以是倒立的等腰梯形、部分圆形、椭圆形或其它以轴心线对称的曲线，循环加热器加热管10的横切面可以是圆或者其它封闭曲面，所有横切面的重心所构成的轨迹可以是直线段、圆弧或者其它平滑曲线段。循环加热器13的内外壁之间被循环加热器加热管10穿透，循环加热器13的内外壁和循环加热器加热管10所围成的并与外加热器9和压缩机26及膨胀阀14相通的区域为可以使制热工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蒸发、蒸馏、精馏、浓缩、回收设备的设计方案，其特征在于，将加热浓缩、减压抽真空、冷凝回收等功能在一个密闭设备中实现；设备包括两个相互绝热的密闭工作区，即减压浓缩区和加压冷凝回收区；利用制冷压缩机组能够同时提供热源和冷源，通过换热器将热源和冷源分别用于对减压浓缩区的溶液进行浓缩加热和对加压冷凝回收区内来自减压浓缩区的溶剂蒸汽进行冷凝回收；利用真空泵的抽吸端能够提供抽真空功能和排气端能够提供气体压缩功能，抽吸端用于对减压浓缩区内的溶液进行减压浓缩，而排气端则用于对加压冷凝回收区内的溶剂蒸汽进行补充蒸汽加压冷凝回收，使浓缩温度降低，保护热敏物质成分，浓缩效率提高，同时将回收温度提高，回收率提高；为了降低真空泵的负载，也可以再加上一个与减压浓缩区绝热的减压冷凝回收工作区使被抽吸蒸汽在进入真空泵之前提前被冷凝成液态回收；另外还可以增加一个与其它区绝热的设备区，用于放置真空泵和制冷压缩机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于佳辉，
申请(专利权)人：于佳辉，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]