專利名稱：一種節(jié)能環(huán)保的降膜式蒸發(fā)濃縮裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及天然產(chǎn)物提取裝置領(lǐng)域，具體涉及一種節(jié)能環(huán)保的降膜式蒸發(fā)濃縮裝置，還涉及一種降膜式蒸發(fā)濃縮方法，適用于生化工程上大規(guī)模的發(fā)酵液濃縮結(jié)晶、天然產(chǎn)物提取液濃縮結(jié)晶。
背景技術(shù)：
目前在生化工程和天然產(chǎn)物提取領(lǐng)域，無論是直接沸煮濃縮、真空濃縮、降膜式濃縮還是升膜式濃縮，都是直接對發(fā)酵液或者提取液進行加熱促進溶劑蒸發(fā)，加熱所使用的蒸汽和產(chǎn)生的溶劑蒸汽一般直接排放到大氣中去。由于排放的蒸汽含有大量的熱能，直接排放造成大量的能源浪費，此外，很多發(fā)酵液或天然產(chǎn)物提取液的蒸發(fā)氣體具有強烈的刺激性氣味或具有一定的毒性。這些溶劑蒸汽直接排放也引起大氣環(huán)境污染。因此，回收利用排放的蒸汽的熱能和阻斷溶劑蒸汽排放成為發(fā)酵液和天然產(chǎn)物提取液濃縮過程中需要解決的首要問題，也符合國家節(jié)能減排的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種節(jié)能環(huán)保的降膜式蒸發(fā)濃縮裝置，還提供了一種降膜式蒸發(fā)濃縮方法，將用于對蒸發(fā)管加熱后的蒸汽進行回收循環(huán)至加熱器再次加熱后對蒸發(fā)管進行加熱；對溶液蒸發(fā)產(chǎn)生的溶劑蒸汽進行回收循環(huán)至加熱器再次加熱后對蒸發(fā)管進行加熱。通過真空泵在熱交換室空間和蒸發(fā)管空間分別形成一定的高壓和一定的真空，這樣有利于熱交換室內(nèi)的蒸汽放熱、凝結(jié)，也有利于蒸發(fā)管里的溶液快速蒸發(fā)。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施
一種節(jié)能環(huán)保的降膜式蒸發(fā)濃縮裝置，包括罐體，還包括設(shè)置在罐體內(nèi)的熱交換室，熱交換室上部通過熱交換室導(dǎo)出管道與真空泵的進口連通，真空泵的出口通過加熱器與熱交換室的下部連通，熱交換室的下部還與液態(tài)溶劑儲存室連通，熱交換室的頂端至底端貫穿設(shè)置有若干個蒸發(fā)管，罐體的頂端設(shè)置有溶液噴嘴，罐體的上部通過蒸發(fā)管空間導(dǎo)出管道與真空泵的進口連通，罐體的底部與濃縮液儲存室連通。如上所述的蒸發(fā)管均垂直設(shè)置，各個蒸發(fā)管等距設(shè)置。如上所述的罐體的底面為傾斜面，熱交換室的底面為傾斜面。如上所述的熱交換室設(shè)置在罐體中部。如上所述的熱交換室與蒸發(fā)管為一體化連接。一種節(jié)能環(huán)保的降膜式蒸發(fā)濃縮裝置，所述的加熱器內(nèi)設(shè)置有壓力開關(guān)，當壓力開關(guān)檢測到加熱器內(nèi)氣壓大于預(yù)先設(shè)定的臨界氣壓值時，壓力開關(guān)控制加熱器停止加熱；當壓力開關(guān)檢測到加熱器內(nèi)的氣壓小于等于預(yù)先設(shè)定的臨界氣壓值時，壓力開關(guān)控制加熱器加熱。一種降膜式蒸發(fā)濃縮的方法，包括以下步驟 步驟1、打開閥門，開啟真空泵，循環(huán)空氣通過由熱交換室、熱交換室導(dǎo)出管道和加熱器構(gòu)成的加熱回路將蒸發(fā)管加熱到100攝氏度 200攝氏度；
步驟2、關(guān)閉閥門，打開溶液噴嘴，噴灑的溶液流經(jīng)蒸發(fā)管進行蒸發(fā)，蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽與步驟I的循環(huán)空氣共同由真空泵循環(huán)送入加熱器進行加熱；
步驟3、當加熱回路中的氣壓大于預(yù)先設(shè)定的安全氣壓值時，打開閥門；當加熱回路中的氣壓小于等于預(yù)先設(shè)定的安全氣壓值時，關(guān)閉閥門；當加熱回路中的氣壓大于預(yù)先設(shè)定的臨界氣壓值時，加熱器中的壓力開關(guān)控制加熱器停止加熱；當加熱回路中的氣壓小于等于預(yù)先設(shè)定的臨界氣壓值時，加熱器中的壓力開關(guān)控制加熱器加熱，臨界氣壓值大于安全氣壓值；
步驟4、蒸汽由于加熱回路中的壓力在熱交換室的底部凝聚，并流入液態(tài)溶劑儲存室，溶液經(jīng)過蒸發(fā)管蒸發(fā)后得到濃縮溶液，濃縮溶液流入濃縮液儲存室。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和效果1.對廢棄蒸汽進行回收再利用，操作自動化。2.充分回收熱能和廢棄溶劑，既節(jié)約能源又保護環(huán)境。3.與傳統(tǒng)蒸發(fā)濃縮工藝相比節(jié)約能源50%以上，溶劑零排放。4.與傳統(tǒng)蒸發(fā)濃縮工藝相比，每濃縮100公斤發(fā)酵液或提取液，所需時間縮短2/5。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu) 圖2是本發(fā)明的熱交換室的俯視圖。圖中1-罐體；2-蒸發(fā)管；3_濃縮液匯流室；4_濃縮液儲存室；5_熱交換室；6-閥門；7_真空泵；8_加熱器；9_液態(tài)溶劑儲存室；10-溶液噴嘴；11-熱交換室導(dǎo)出管道；12-蒸發(fā)管空間導(dǎo)出管道。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述
實施例1:
如圖廣圖2所示，一種節(jié)能環(huán)保的降膜式蒸發(fā)濃縮裝置，包括罐體1，還包括設(shè)置在罐體I內(nèi)的熱交換室5，熱交換室5上部通過熱交換室導(dǎo)出管道11與真空泵7的進口連通，真空泵7的出口通過加熱器8與熱交換室5的下部連通，熱交換室5的下部還與液態(tài)溶劑儲存室9連通，熱交換室5的頂端至底端貫穿設(shè)置有若干個蒸發(fā)管2，罐體I的頂端設(shè)置有溶液噴嘴10，罐體I的上部通過蒸發(fā)管空間導(dǎo)出管道12與真空泵7的進口連通，罐體I的底部與濃縮液儲存室4連通。蒸發(fā)管2均垂直設(shè)置，各個蒸發(fā)管2等距設(shè)置。罐體I的底面為傾斜面，熱交換室5的底面為傾斜面。熱交換室5設(shè)置在罐體I中部。熱交換室5與蒸發(fā)管2為一體化連接。加熱器8內(nèi)設(shè)置有壓力開關(guān)，當壓力開關(guān)檢測到加熱器8內(nèi)氣壓大于預(yù)先設(shè)定的臨界氣壓值時，壓力開關(guān)控制加熱器8停止加熱；當壓力開關(guān)檢測到加熱器8內(nèi)的氣壓小于等于預(yù)先設(shè)定的臨界氣壓值時，壓力開關(guān)控制加熱器8加熱。熱交換室5在運行過程中由于閥門6和真空泵7的作用而形成一定的高壓，有利于蒸汽凝結(jié)和放熱。
蒸發(fā)管空間2在運行過程中由于真空泵7的作用而形成一定的真空，有利于溶劑的快速蒸發(fā)。實施例2:
一種節(jié)能環(huán)保的降膜式蒸發(fā)濃縮方法，包括以下步驟
步驟1、打開閥門6，開啟真空泵7，循環(huán)空氣通過由熱交換室5、熱交換室導(dǎo)出管道11和加熱器8構(gòu)成的加熱回路將蒸發(fā)管2加熱到100攝氏度 200攝氏度；
步驟2、關(guān)閉閥門6，打開溶液噴嘴10，噴灑的溶液流經(jīng)蒸發(fā)管2進行蒸發(fā)，蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽與步驟I的循環(huán)空氣共同由真空泵7循環(huán)送入加熱器8進行加熱，；
步驟3、當加熱回路中的氣壓大于預(yù)先設(shè)定的安全氣壓值時，打開閥門6 ;當加熱回路中的氣壓小于等于預(yù)先設(shè)定的安全氣壓值時，關(guān)閉閥門6 ;當加熱回路中的氣壓大于預(yù)先設(shè)定的臨界氣壓值時，加熱器8中的壓力開關(guān)控制加熱器8停止加熱；當加熱回路中的氣壓小于等于預(yù)先設(shè)定的臨界氣壓值時，加熱器8中的壓力開關(guān)控制加熱器8加熱，臨界氣壓值大于安全氣壓值。步驟4、蒸汽由于加熱回路中的壓力在熱交換室5的底部凝聚，并流入液態(tài)溶劑儲存室9，溶液經(jīng)過蒸發(fā)管2蒸發(fā)后得到濃縮溶液，濃縮溶液流入濃縮液儲存室4。實施例3:
材料北蟲草發(fā)酵液。濃縮方法先打開閥門6，開啟真空泵7和加熱器8，此時，循環(huán)空氣在加熱回路循環(huán)，而在蒸發(fā)管2空間則形成一定的真空，循環(huán)的高溫空氣開始在熱交換室通過并對蒸發(fā)管2加熱，當蒸發(fā)管2的溫度達到設(shè)定的150°C時，關(guān)閉閥門6，溶液噴嘴10打開，發(fā)酵液噴入蒸發(fā)管2并沿著蒸發(fā)管2的管壁緩慢下流，并在蒸發(fā)管壁上沸騰產(chǎn)蒸汽，蒸汽由蒸發(fā)管空間導(dǎo)出管道12導(dǎo)入真空泵進入加熱器被加熱后與原有的循環(huán)熱空氣一起進入熱交換室5對蒸發(fā)管進行加熱，此時由于進入熱交換室5的氣體增加，導(dǎo)致熱交換室5的壓力增大，高壓使得熱交換室的一部分水蒸氣凝結(jié)成液態(tài)水而流入液態(tài)溶劑儲存室9中，當蒸發(fā)管2更多的水蒸氣進入熱交換室5時，壓力繼續(xù)增加，當壓力超過預(yù)先設(shè)定的安全氣壓值時，閥門6自動打開，允許一部分蒸汽通過而維持熱交換室空間的安全壓力。在蒸發(fā)管濃縮后的發(fā)酵液匯流到濃縮液儲存室4中。實施例4
材料藤茶的二氫楊梅素提取液(溶劑為60%乙醇)。操作方法先打開閥門6，開啟真空泵7和加熱器8，此時，循環(huán)空氣在加熱回路循環(huán)，而在蒸發(fā)管2則形成一定的真空；循環(huán)的高溫空氣開始在熱交換室5通過并對蒸發(fā)管2加熱，當蒸發(fā)管2的溫度達到設(shè)定的100°C時，關(guān)閉閥門6，溶液噴嘴10打開，提取液噴入蒸發(fā)管2并沿著蒸發(fā)管2的管壁緩慢下流，并在蒸發(fā)管壁上沸騰產(chǎn)酒精蒸汽，蒸汽由蒸發(fā)管空間導(dǎo)出管道12導(dǎo)入真空泵7進入加熱器8被加熱后與原有的循環(huán)熱空氣一起進入熱交換室5對蒸發(fā)管2進行加熱，此時由于進入熱交換室5的氣體增加，導(dǎo)致熱交換室5的壓力增大，高壓使得熱交換室的一部分水蒸氣凝結(jié)成液態(tài)酒精而流入液態(tài)溶劑儲存室9中，當蒸發(fā)管2更多的酒精蒸氣進入熱交換室5時，壓力繼續(xù)增加，當壓力超過預(yù)先設(shè)定的安全氣壓值時，閥門6自動打開，允許一部分蒸汽通過而維持熱交換室空間的安全壓力，當系統(tǒng)內(nèi)壓力接近安全范圍上限時，壓力開關(guān)控制加熱器8停止加熱，待壓力下降后，壓力開關(guān)控制加熱器8開始加熱。在蒸發(fā)管2濃縮后的提取液匯流到儲存罐4中。 上列詳細說明是針對本發(fā)明可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實施或變更，均應(yīng)包含于本申請的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種節(jié)能環(huán)保的降膜式蒸發(fā)濃縮裝置，包括罐體(1)，其特征在于還包括設(shè)置在罐體(I)內(nèi)的熱交換室(5 )，熱交換室(5 )上部通過熱交換室導(dǎo)出管道(11)與真空泵(7 )的進口連通，真空泵(7 )的出口通過加熱器(8 )與熱交換室(5 )的下部連通，熱交換室(5 )的下部還與液態(tài)溶劑儲存室(9)連通，熱交換室(5)的頂端至底端貫穿設(shè)置有若干個蒸發(fā)管(2)，罐體(I)的頂端設(shè)置有溶液噴嘴(10)，罐體(I)的上部通過蒸發(fā)管空間導(dǎo)出管道(12)與真空泵(7)的進口連通，罐體(I)的底部與濃縮液儲存室(4)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能環(huán)保的降膜式蒸發(fā)濃縮裝置，其特征在于所述的蒸發(fā)管(2 )均垂直設(shè)置，各個蒸發(fā)管(2 )等距設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能環(huán)保的降膜式蒸發(fā)濃縮裝置，其特征在于所述的罐體(I)的底面為傾斜面，熱交換室(5)的底面為傾斜面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能環(huán)保的降膜式蒸發(fā)濃縮裝置，其特征在于所述的熱交換室(5 )設(shè)置在罐體(I)中部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能環(huán)保的降膜式蒸發(fā)濃縮裝置，其特征在于所述的熱交換室(5)與蒸發(fā)管(2)為一體化連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能環(huán)保的降膜式蒸發(fā)濃縮裝置，其特征在于所述的加熱器(8)內(nèi)設(shè)置有壓力開關(guān)，當壓力開關(guān)檢測到加熱器(8)內(nèi)氣壓大于預(yù)先設(shè)定的臨界氣壓值時，壓力開關(guān)控制加熱器(8)停止加熱；當壓力開關(guān)檢測到加熱器(8)內(nèi)的氣壓小于等于預(yù)先設(shè)定的臨界氣壓值時，壓力開關(guān)控制加熱器(8)加熱。
7.一種利用權(quán)利要求1所述裝置進行降膜式蒸發(fā)濃縮的方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟1、打開閥門(6)，開啟真空泵(7)，循環(huán)空氣通過由熱交換室(5)、熱交換室導(dǎo)出管道(11)和加熱器(8)構(gòu)成的加熱回路將蒸發(fā)管(2)加熱到100攝氏度 200攝氏度； 步驟2、關(guān)閉閥門(6)，打開溶液噴嘴(10)，噴灑的溶液流經(jīng)蒸發(fā)管(2)進行蒸發(fā)，蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽與步驟I的循環(huán)空氣共同由真空泵(7)循環(huán)送入加熱器(8)進行加熱； 步驟3、當加熱回路中的氣壓大于預(yù)先設(shè)定的安全氣壓值時，打開閥門(6);當加熱回路中的氣壓小于等于預(yù)先設(shè)定的安全氣壓值時，關(guān)閉閥門(6);當加熱回路中的氣壓大于預(yù)先設(shè)定的臨界氣壓值時，加熱器(8 )中的壓力開關(guān)控制加熱器(8 )停止加熱；當加熱回路中的氣壓小于等于預(yù)先設(shè)定的臨界氣壓值時，加熱器(8)中的壓力開關(guān)控制加熱器(8)加熱，臨界氣壓值大于安全氣壓值； 步驟4、蒸汽由于加熱回路中的壓力在熱交換室(5)的底部凝聚，并流入液態(tài)溶劑儲存室(9 )，溶液經(jīng)過蒸發(fā)管(2 )蒸發(fā)后得到濃縮溶液，濃縮溶液流入濃縮液儲存室(4 )。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種節(jié)能環(huán)保的降膜式蒸發(fā)濃縮裝置，包括罐體和熱交換室，熱交換室上部通過熱交換室導(dǎo)出管道與真空泵連通，真空泵通過加熱器與熱交換室連通，熱交換室還與液態(tài)溶劑儲存室連通，熱交換室的頂端至底端貫穿設(shè)置有蒸發(fā)管，罐體的頂端設(shè)置有溶液噴嘴，罐體通過蒸發(fā)管空間導(dǎo)出管道與真空泵連通，罐體與濃縮液儲存室連通。還公開了一種降膜式蒸發(fā)濃縮方法，通過熱交換室進行蒸發(fā)濃縮，同時對熱交換室內(nèi)的壓力進行調(diào)節(jié)和控制。本發(fā)明對廢棄蒸汽進行回收再利用，操作自動化；充分回收熱能和廢棄溶劑，既節(jié)約能源又保護環(huán)境。
文檔編號B01D1/22GK102989184SQ20121051484
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月4日
發(fā)明者董靜洲, 艾訓(xùn)儒, 鄭小江, 王瑛, 王麒 申請人:湖北民族學(xué)院