[实用新型]多级升温与热循环的负压蒸发式溶液浓缩装置

说明书

本实用新型提供一种多级升温与热循环的负压蒸发式溶液浓缩装置，包括：冷媒循环组件；升温液循环组件；浓缩液输送组件，包括负压蒸发室、水环真空泵及输出装置；循环泵用于将加热后的升温液送入第一换热器后，又送回储液箱；第一换热器用于将升温液的热量传递至待浓缩的溶液，水环真空泵用于将该溶液经冷凝器抽入负压蒸发室，以实现该溶液吸收冷凝器中冷媒冷凝过程中所释放的热量；水环真空泵还用于使将负压蒸发室中待浓缩的溶液负压蒸发产生的水汽送入储液箱，以提升储液箱内升温液的温度；输出装置用于将浓缩后的溶液自负压蒸发室内排出。本实用新型提供的溶液浓缩装置实现高效低成本浓缩工艺，可广泛应用于各领域溶液浓缩处理。

技术领域

本实用新型涉及溶液浓缩技术领域，尤其涉及一种多级升温与热循环的负压蒸发式溶液浓缩装置。

背景技术

现有技术有许多研究如何充分利用二次蒸汽的热量，无论是多效蒸发方式，还是热泵蒸发方式；主要是围绕如何充分利用二次蒸汽的潜热，防止蒸发水汽的潜热被直接排放所带来的能源浪费，以及减少物料损失等相关问题而进行低温浓缩技术研究。

多效是利用上一效的二次蒸汽作为下一效的加热热源，最后一效由于温度和压力均低冷凝后的温度可由真空泵排到环境中。热泵蒸发主要是以二次蒸汽作为低温热源，这样可以回收二次蒸汽部分热量，这比早期化工过程的蒸发迈进了一大步。目前很多化工领域中经常采用这两种形式，但均未考虑到医药食品蒸发浓缩过程的特殊性。

在蒸发浓缩操作中，热敏性物料蒸发操作应当引起足够重视，因为，热敏物料一遇到高温就变性，如在医药食品工业生产中，其产品大多不怎么耐温，由于其产品具有生物活性，不适合高温下蒸发浓缩，基于这个特点，热敏物料一般要求在低温工况下蒸发。

现行热泵型溶液浓缩技术其工作过程是低温位的蒸汽经压缩机压缩使其温度压力提高，热焓增加，然后进入换热器冷凝，并充分利用蒸汽的潜热去加热被浓缩的溶液，工作运行中无蒸汽排出。多效蒸发过程中，蒸发器某一效的二次蒸汽不能直接作为本效热源，只作为次效或次几效的热源。如作为本效热源必须额外给其能量，使其温度(压力)提高。蒸汽喷射泵只压缩部分二次蒸汽，而mvr蒸发器则可压缩蒸发器中所有的二次蒸汽。溶液在一个降膜蒸发器里，通过物料循环泵在加热管内循环。初始蒸汽用新鲜蒸汽在管外给热，将溶液加热沸腾产生二次汽，产生的二次汽由涡轮增压风机吸入，经增压后，二次汽温度提高，作为加热热源进入加热室循环蒸发。正常启动，涡轮压缩机将二次蒸汽吸入，经增压后变为加热蒸汽，就这样源源不断进行循环蒸发。蒸发出的水分最终变成冷凝水排出。

由于成本原因，单级离心压缩机和高压风机被普遍用于机械蒸汽再压缩系统。因此离心压缩机是体积控制机器，即无论吸入压力多大，体积流率几乎保持恒定。而质量流量的变化与吸入压力成比例，而吸入压力大小与被蒸汽浓缩的溶液温度大小相关联，温度越高其压力越大，而压力越大其比容积就越小。

蒸汽温度越低其比容积越大，例如，100℃的饱和蒸汽与20℃饱和蒸汽比容相差约20倍。如果直接压缩水蒸气则需要大容量压缩机，这样设备费用及操作费用都会增加，反而不经济，因此采用冷媒循环式热泵式低温蒸发装置较好。另外在蒸发过程中，由于很多物料沸点较低，产生二次蒸汽夹有物料，而这些物料往往是有很强的腐蚀性(维生素C，果酸等)，若用来浓缩氯化钙防冻液将对设备腐蚀极其严重，直接压缩二次蒸汽就意味着压缩机要和含有强腐蚀性物料的二次蒸汽接触，这样压缩机就会被腐蚀，严重影响压缩机使用寿命。在多效低温蒸发在低温蒸发中也暴露出其弱点，在多效蒸发中，由于效与效之间需要一定温度差，其温度差要求不小于12℃以保证每效的蒸发强度，如果温差太小而增加的效数的节能效果抵不了输送时的热损失，加上由于物料浓缩而导致的沸点升高，使得温差有较大的损失，要想在低温情况下蒸发，在末效的温度就会变得很低，需要一个大的真空系统才能维持一定的真空度，就算减小效与效之间的温差，那也会使换热面积增加许多，而且由于热量损失的存在，温差不可以很小，因此在低温蒸发中，特别是对热敏物料蒸发中，多效蒸发是不适用的。多效蒸发一般是用于80℃以上的蒸发。另外，由于在多效蒸发中，还需要引入蒸汽，随着能源价格的上涨蒸汽费用不菲，因此多效蒸发是不如热泵蒸发来得经济。