淺析MVR濃縮技術(shù)在中藥方面的應(yīng)用

王谷洪郭亮周齊

（1.江中藥業(yè)股份有限公司，江西南昌330000；2.深圳市瑞升華科技股份有限公司，廣東深圳518000）

淺析MVR濃縮技術(shù)在中藥方面的應(yīng)用

王谷洪1郭亮2周齊2

（1.江中藥業(yè)股份有限公司，江西南昌330000；2.深圳市瑞升華科技股份有限公司，廣東深圳518000）

MVR濃縮技術(shù)相比傳統(tǒng)的中藥濃縮技術(shù)具有很大優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)根據(jù)某公司的中藥濃縮項(xiàng)目資料，設(shè)計(jì)了一種強(qiáng)制循環(huán)工藝的MVR蒸發(fā)器，其運(yùn)行成本相對(duì)于傳統(tǒng)蒸發(fā)器可節(jié)省3 044 804.4元，同時(shí)有效解決了中藥濃縮過程中易結(jié)垢的問題。

MVR；濃縮；節(jié)能；環(huán)保

0 引言

傳統(tǒng)的中藥濃縮蒸發(fā)技術(shù)溫度偏高，浸膏顏色偏深，不適合熱敏性中藥濃縮，且蒸發(fā)器管道結(jié)垢嚴(yán)重，結(jié)垢后清洗的勞動(dòng)強(qiáng)度大，公用系統(tǒng)投資大?；诖?，我們采用了新型的中藥提取技術(shù)——MVR。

MVR是蒸汽機(jī)械再壓縮（Mechanical Vapor Recompression）的英文縮寫，它是將從分離器中抽取出來的低品味蒸汽經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮后（溫度和壓力升高），以作為蒸發(fā)器的熱源，用于加熱液體，蒸發(fā)器不需要再從其他地方補(bǔ)充熱源，從而減少了其對(duì)外界能源的需求。

1 MVR在中藥濃縮方面的應(yīng)用情況

根據(jù)某公司提供的中藥濃縮項(xiàng)目資料信息，我們開展了相關(guān)的研究工作。宗旨是完成中藥MVR濃縮技術(shù)研究，使之達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。由于中藥液的進(jìn)料濃度較低，考慮到系統(tǒng)投資和運(yùn)行能耗，同時(shí)為了減少M(fèi)VR系統(tǒng)的儲(chǔ)液量，達(dá)到中藥的濃縮濃度，采用一段降膜和一段強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的形式。采用降膜蒸發(fā)的工藝，可減少循環(huán)泵的裝機(jī)功率，減少設(shè)備換熱面積，同時(shí)減少了系統(tǒng)的儲(chǔ)液量，減少了系統(tǒng)啟動(dòng)能耗，縮短了預(yù)熱的時(shí)間。后端使用強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)的方法，不斷地使物料蒸發(fā)濃縮，這種方法不僅有較高的濃縮比，穩(wěn)定料液的濃度，而且也適用于高黏度、易起泡、易結(jié)垢、熱敏性差、有結(jié)晶析出的料液。

1.1 工藝流程

中藥濃縮系統(tǒng)的工藝流程圖如圖1所示。

圖1 中藥濃縮系統(tǒng)工藝流程圖

具體的工藝步驟包括：

（1）提取：將1 t藥材加入提取罐T01中，并加入7 t水，通過向提取罐T01夾層通入鮮蒸汽，對(duì)中藥進(jìn)行煮提，煎煮產(chǎn)生的蒸汽由放空管排出，藥煎好后，因下蓋裝有篩板，藥液可直接從放液口放出，藥渣仍留罐內(nèi)。藥液放凈后，第二次加水，再進(jìn)行第二、第三次煮提，煮提三次完畢，放凈藥液，揭開下蓋，排出藥渣，罐內(nèi)用水沖洗干凈。

（2）進(jìn)料：提取罐T01中提取的中藥液儲(chǔ)存到原液罐T02中，原液罐T02中出來的提取液由進(jìn)料泵P01打入板式換熱器，在板式換熱器HE01內(nèi)進(jìn)料液與5 000 kg/h的蒸汽冷凝水進(jìn)行熱交換，再經(jīng)蒸汽板換HE02升溫至蒸發(fā)溫度，進(jìn)入降膜蒸發(fā)器，進(jìn)行蒸發(fā)濃縮。

（3）物料通過降膜蒸發(fā)器HE03，在降膜蒸發(fā)器HE03列管內(nèi)，物料從上而下，受熱蒸發(fā)，濃縮液落下至下管箱，用降膜循環(huán)泵P02將濃縮液送回降膜蒸發(fā)器HE03的頂部，濃縮至物料達(dá)到較高的濃度。由轉(zhuǎn)料泵P03輸送至強(qiáng)制循環(huán)換熱器HE04內(nèi)繼續(xù)蒸發(fā)濃縮。

（4）二次蒸汽在下管箱以及降膜分離器SE01內(nèi)氣液分離。分離后的二次蒸汽進(jìn)入壓縮機(jī)機(jī)組C01、C02。

（5）物料進(jìn)入強(qiáng)制循環(huán)換熱器HE04升溫升壓，而后在分離器SE02內(nèi)進(jìn)行閃蒸，此時(shí)提取液被進(jìn)一步濃縮。氣液分離后的濃縮液被強(qiáng)制循環(huán)泵P04打入強(qiáng)制循環(huán)換熱器HE04，濃縮液在強(qiáng)制循環(huán)換熱器HE04內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行升溫，后進(jìn)入分離器SE02，在分離器SE02內(nèi)進(jìn)行閃蒸，如此循環(huán)，當(dāng)提取液在強(qiáng)制循環(huán)換熱器HE04內(nèi)濃縮到所需濃度后從分離器SE02底部排料，用出料泵P05打出系統(tǒng)。

（6）從分離器SE02出來的85 ℃二次蒸汽，進(jìn)入MVR壓縮系統(tǒng)C01、C02。二次蒸汽被壓縮后，溫度可升高到95 ℃左右，壓縮后的蒸汽再打入到降膜蒸發(fā)器HE03的殼程和強(qiáng)制循環(huán)換熱器HE04的殼程作為加熱介質(zhì)加熱物料。加熱物料的過程中，這部分溫度約為95 ℃的蒸汽冷凝成水流至凝水罐并由蒸餾水泵泵入板式換熱器HE01與原料液換熱后排出系統(tǒng)。

（7）經(jīng)預(yù)熱后的物料進(jìn)入降膜蒸發(fā)器HE03后，和壓縮后升高到95 ℃的蒸汽進(jìn)行換熱蒸發(fā)，整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡。

（8）整套蒸發(fā)系統(tǒng)通過PLC軟件來控制，所有的輸出和輸入信號(hào)，系統(tǒng)的操作都可由配套的計(jì)算機(jī)完成。

1.2 中藥MVR濃縮設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)

1.2.1 節(jié)約能源

MVR系統(tǒng)采用一段降膜加一段強(qiáng)制循環(huán)的蒸發(fā)工藝，降低了壓縮機(jī)的過氣量；另一方面，壓縮機(jī)采用高效的離心壓縮機(jī)組，提供10 ℃溫差即可滿足使用要求，和傳統(tǒng)多效蒸發(fā)器相比，大大降低了系統(tǒng)的能耗。MVR系統(tǒng)中冷凝液進(jìn)提取罐T01做溶媒，充分回收利用了水資源及熱能。

1.2.2 系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行度較高

一個(gè)大型的連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶裝置要想穩(wěn)定的運(yùn)行，一定要有一個(gè)好的工藝流程來做支持，好的工藝是設(shè)備成敗的關(guān)鍵。工藝設(shè)計(jì)主要是解決整體流程之間的配套和合理性，它既要考慮設(shè)備選型的合理，同時(shí)還要考慮設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化，減少不必要的非標(biāo)因素，從而避免不成熟的工藝和設(shè)備出現(xiàn)故障而影響系統(tǒng)整體穩(wěn)定運(yùn)行。我們?cè)谶@套系統(tǒng)中充分考慮了各種在結(jié)晶中常見的問題并制定了相應(yīng)的解決方法，即增設(shè)了強(qiáng)制循環(huán)的工藝過程。

1.2.3 蒸汽壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行

二次蒸汽的壓縮機(jī)有開式葉輪和閉式葉輪兩種形式。由于開式葉輪多采用高速運(yùn)行的葉輪，線速度可以達(dá)到400 m/s，因此可以產(chǎn)生高的壓比，但它對(duì)進(jìn)入葉輪的氣體有嚴(yán)格要求，如果出現(xiàn)小水滴會(huì)對(duì)葉輪產(chǎn)生巨大的沖擊，因此必須進(jìn)行有效的保護(hù)，所以，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮此問題，在壓縮機(jī)的入口處做特殊處理，以保證壓縮機(jī)良好的使用工況，延長壓縮機(jī)的使用壽命。

1.2.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)余量和彈性較大

由于系統(tǒng)進(jìn)料的濃度有波動(dòng)，故在工藝設(shè)計(jì)過程中系統(tǒng)余量留有較大空間，可以調(diào)整系統(tǒng)總的過氣量和溫差，因此蒸發(fā)量可有所增加和減少。最大可以達(dá)到設(shè)計(jì)的110％，最小可以達(dá)到60％～70％。這樣用戶可以充分根據(jù)產(chǎn)量調(diào)整設(shè)備運(yùn)行參數(shù)。

1.2.5 強(qiáng)制循環(huán)換熱效果好保證蒸發(fā)器能夠正常連續(xù)工作的關(guān)鍵零配件，而采用了本公司獨(dú)有技術(shù)的布膜器，能夠保證其液膜均勻，表面完全濕潤，杜絕了因布膜器設(shè)計(jì)不合理而導(dǎo)致的換熱管結(jié)垢現(xiàn)象。

2 運(yùn)行成本

MVR蒸發(fā)器和三效蒸汽蒸發(fā)器兩者之間的運(yùn)行成本對(duì)比如表1所示。

表1 MVR蒸發(fā)器和三效蒸汽蒸發(fā)器運(yùn)行成本對(duì)比

由于濃縮液在不斷的循環(huán)過程中，其黏度會(huì)逐漸升高，若采用升膜或降膜蒸發(fā)器，容易結(jié)垢堵管，若換熱管管徑較小，管道較長，易造成管阻過大，強(qiáng)制循環(huán)泵過載的情況，所以，強(qiáng)制循環(huán)換熱器的換熱管我們選取Φ38 mm的換熱管，以避免強(qiáng)制循環(huán)泵過載造成停機(jī)。

1.2.6 易監(jiān)測(cè)維護(hù)

系統(tǒng)采用全自動(dòng)操作控制，通過使用變頻器對(duì)馬達(dá)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，對(duì)閥門、流量計(jì)、溫度、壓力以及液位的控制，以達(dá)到自動(dòng)蒸發(fā)、清洗、停機(jī)等操作。自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)不受損壞，保持系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡，若某處故障，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，并顯示報(bào)警位置，方便檢測(cè)維護(hù)。

1.2.7 成膜效果好

作為降膜蒸發(fā)器的重要設(shè)備——布膜器，其是

3 結(jié)語

MVR設(shè)備耗能低，能夠提升企業(yè)的競(jìng)爭力；其不屬于壓力容器范疇，只利用電能，不需要安監(jiān)部門的監(jiān)管；安全性能高；自動(dòng)化程度高，節(jié)省人力成本；基于MVR設(shè)備的濃縮工藝流程短，所以更容易避免設(shè)備及管道的堵塞，是中藥濃縮節(jié)能領(lǐng)域突破性的新技術(shù)。

2015-11-10

王谷洪（1962—），男，江蘇儀征人，高級(jí)工程師，研究方向：醫(yī)藥化工工藝及化工設(shè)備。