一種料液濃縮裝置及其料液蒸發(fā)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及藥液濃縮技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種料液濃縮裝置及其料液蒸發(fā)器。
【背景技術(shù)】
[0002]在制藥、化工等技術(shù)領(lǐng)域，為實(shí)現(xiàn)有效物質(zhì)的提純濃縮，一般需采用料液濃縮裝置進(jìn)行濃縮提純處理。藥液濃縮裝置一般采用加熱器對(duì)低濃度料液進(jìn)行加熱，利用生膜技術(shù)在加熱器中產(chǎn)生泡沫混合體并通過(guò)管道將泡沫混合體輸送到蒸發(fā)室中，在負(fù)壓條件下使得藥液快速蒸發(fā)。
[0003]現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備中，加熱器和蒸發(fā)室之間通過(guò)較短的直通管路導(dǎo)通，生膜產(chǎn)生的泡沫混合體直接進(jìn)入到蒸發(fā)器并快速跌落到蒸發(fā)器底部回流至換熱器，無(wú)法有效的增加蒸發(fā)面積，降低了蒸發(fā)效率，增加能源消耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為提高現(xiàn)有的料液濃縮裝置的濃縮效率、降低能量消耗，本發(fā)明提供了一種料液蒸發(fā)器；另本發(fā)明還提供了一種采用前述料液蒸發(fā)器的料液濃縮裝置。
[0005]本發(fā)明提供一種料液蒸發(fā)器，包括用于料液加熱的加熱器、蒸發(fā)室和用于使所述蒸發(fā)室產(chǎn)生負(fù)壓環(huán)境的真空栗；所述加熱器和所述蒸發(fā)室間具有將料液從所述加熱器輸送至所述蒸發(fā)室的第一管路和使得料液從所述蒸發(fā)室回流至所述加熱器的第二管路；所述第一管路連接所述蒸發(fā)室的一端為使料液在所述蒸發(fā)器側(cè)壁內(nèi)側(cè)形成渦流的螺旋段。
[0006]在第一管路上設(shè)置螺旋段，使得經(jīng)過(guò)螺旋段后進(jìn)入到蒸發(fā)室的料液能夠在蒸發(fā)室側(cè)壁上形成螺旋向下運(yùn)動(dòng)的渦流，增加了進(jìn)入蒸發(fā)室的料液的蒸發(fā)比表面積，提高了蒸發(fā)效率。
[0007]可選的，所述第一管路與所述加熱器連接端為直線段；所述直線段和所述螺旋段密封導(dǎo)通。
[0008]在第一管路上設(shè)置直線段，方便螺旋段和加熱器的連接。
[0009]可選的，所述第一管路的截面為矩形。
[0010]可選的，所述第二管路還具有用于推動(dòng)料液流動(dòng)的助力循環(huán)裝置。
[0011]設(shè)置助力循環(huán)裝置，可較好的實(shí)現(xiàn)料液在加熱器中的生膜，也提高了料液的流速，在增加形成渦流螺旋數(shù)量的同時(shí)，增加了料液的循環(huán)速度；同時(shí)還可減少料液中的溶質(zhì)貼附于加熱器側(cè)壁而碳化影響料液顏色和品質(zhì)的問(wèn)題。
[0012]可選的，所述料液蒸發(fā)器還具有泡沫分離器；所述泡沫分離器安裝于所述蒸發(fā)室的上側(cè)。
[0013]設(shè)置泡沫分離器，可使在蒸發(fā)室中產(chǎn)生的泡沫破碎形成料液液體回流至蒸發(fā)室、防止進(jìn)入到后續(xù)設(shè)備提高料液的使用效率。
[0014]本發(fā)明還提供了一種料液濃縮裝置，具有至少一級(jí)如前所述的料液蒸發(fā)器。
[0015]可選的，所述料液濃縮裝置具有兩級(jí)或多級(jí)所述料液蒸發(fā)器；前一級(jí)所述料液蒸發(fā)器的所述蒸發(fā)室與后一級(jí)所述料液蒸發(fā)器的所述加熱器的加熱輸入管路導(dǎo)通。
[0016]料液濃縮裝置設(shè)置兩級(jí)或兩級(jí)以上的料液蒸發(fā)器，可充分使用前一級(jí)蒸發(fā)室料液蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽作為后一級(jí)加熱熱源，減少整個(gè)料液濃縮裝置的熱量輸入，進(jìn)而減少能量消耗。
[0017]可選的，所述料液濃縮裝置還具有攪拌蒸發(fā)器；所述攪拌蒸發(fā)器具有攪拌器、與所述攪拌器循環(huán)導(dǎo)通的攪拌蒸發(fā)室和用于使所述攪拌蒸發(fā)室產(chǎn)生負(fù)壓環(huán)境的第二真空栗；所述攪拌器與最后一級(jí)所述料液蒸發(fā)器底部導(dǎo)通。
[0018]設(shè)置攪拌蒸發(fā)器，將流動(dòng)性較差、不能通過(guò)料液蒸發(fā)器蒸發(fā)溶劑的料液攪拌循環(huán)流動(dòng)，在攪拌蒸發(fā)室的負(fù)壓環(huán)境蒸發(fā)，可進(jìn)一步提高料液的濃縮程度，適應(yīng)某些特殊要求。
[0019]可選的，所述料液濃縮裝置還包括冷卻組件；所述冷卻組件與最后一級(jí)的所述料液蒸發(fā)器的所述蒸發(fā)室導(dǎo)通和/或與所述攪拌蒸發(fā)室導(dǎo)通。
[0020]設(shè)置冷卻組件將料液蒸發(fā)其或料液攪拌器中的熱量回收，減少熱量排放，提高能源利用效率的同時(shí)也減少了熱污染和其他污染。
[0021]可選的，所述冷卻組件包括第一冷卻器、第二冷卻器和第一氣液分離器；所述第一冷卻器和最后一級(jí)的所述料液蒸發(fā)器的所述蒸發(fā)室導(dǎo)通和/或與所述攪拌蒸發(fā)室導(dǎo)通；所述第一冷卻器和所述第二冷卻器通過(guò)所述第一氣液分離器導(dǎo)通。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明料液濃縮裝置示意圖
[0023]圖2為圖1中A-A面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0025]本發(fā)明中的料液濃縮裝置，通過(guò)加熱和負(fù)壓真空的共同作用共同促進(jìn)低濃度料液中溶劑的蒸發(fā)，實(shí)現(xiàn)料液的濃縮提純。
[0026]圖1為本發(fā)明料液濃縮裝置示意圖，從圖中可看出其具有料液蒸發(fā)器和與料液蒸發(fā)器串聯(lián)連接的冷卻組件。其中料液蒸發(fā)器實(shí)現(xiàn)料液的濃縮提純，冷卻組件實(shí)現(xiàn)后續(xù)熱量的回收利用(冷卻組件并不是實(shí)現(xiàn)料液濃縮功能)。
[0027]具體來(lái)說(shuō)，料液蒸發(fā)器包括加熱器1、蒸發(fā)室2和使蒸發(fā)室2產(chǎn)生負(fù)壓環(huán)境的真空栗。加熱器I用于對(duì)灌注在其中的料液進(jìn)行加熱，提高料液的溫度，并通過(guò)加熱使得溶劑揮發(fā)產(chǎn)生的氣泡帶動(dòng)周?chē)娜芤号蛎浬?。蒸發(fā)室2是一密封罐體結(jié)構(gòu)，體積較大，在真空栗負(fù)壓作用下，蒸發(fā)室2形成低于大氣壓壓強(qiáng)的負(fù)壓環(huán)境；根據(jù)液體的揮發(fā)和氣壓成反比的關(guān)系，負(fù)壓環(huán)境利于料液的蒸發(fā)。
[0028]在加熱器I和蒸發(fā)室2之間具有兩個(gè)連通管路，分別為位于上側(cè)的、用于將料液從加熱器I輸送到蒸發(fā)室2的第一管路3和位于下側(cè)的、使蒸發(fā)室2中料液回流至加熱器I的第二管路4。料液在加熱器1、第一管路3、蒸發(fā)室2和第二管路4之間循環(huán)并揮發(fā)溶劑、溶質(zhì)濃度逐漸增加。
[0029]傳統(tǒng)的料液蒸發(fā)器，連接加熱器I和蒸發(fā)室2的管路為較短的直線管路，生膜產(chǎn)生的泡沫料液經(jīng)過(guò)較短的直線管路快速進(jìn)入到蒸發(fā)室2并在重力作用下快速下落、沉積在蒸發(fā)室2底部。這樣，料液并沒(méi)有足夠的表面積在負(fù)壓環(huán)境中蒸發(fā)，需要較長(zhǎng)的循環(huán)時(shí)間和較多的熱量消耗才能達(dá)到一定的濃度值。
[0030]為提高料液的蒸發(fā)效率，可通過(guò)增加料液蒸發(fā)的比表面積的方法提高蒸發(fā)效率。為此，本發(fā)明將第一管路3的末端，也就是第一管路3導(dǎo)通蒸發(fā)室2的部分設(shè)置為螺旋段31。采用這一結(jié)構(gòu)，從加熱器I中生膜產(chǎn)生的氣液混合料液在螺旋段31產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)，在螺旋段31的末端切入到蒸發(fā)室2的內(nèi)部，沿蒸發(fā)室2表面形成旋轉(zhuǎn)的渦流，而不是如傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的直接墜落方式下落，提高了料液蒸發(fā)的比表面積，也就是提高了單位體積料液的蒸發(fā)面積，加大了料液的蒸發(fā)速度。
[0031]圖2為圖1中A-A面示意圖，其截取了蒸發(fā)室2和第一管路3的連接部分的水平截面，可看出圖中第一管路3的螺旋段31為末端與蒸發(fā)室2側(cè)壁相切半圓?？上氲剑菪┒搜由旆较蚺c蒸發(fā)室2的表面相切并不是代表二者完全相切，理想條件下螺旋段31的外延可相切于蒸發(fā)室2的側(cè)壁，而其他位置的螺旋段31并不能相切于蒸發(fā)室2。應(yīng)當(dāng)注意，圖2中螺旋段31為半圓只是一種特殊情況，也可為其他角度或特性的螺旋段31。
[0032]從圖2中還可看出，蒸發(fā)室2可以為截面為圓形的蒸發(fā)室2，也就是整個(gè)蒸發(fā)室2主體(排除兩端連接、密封部分)可為圓柱結(jié)構(gòu)；當(dāng)然，其截面也可為其他外凸的多邊形結(jié)構(gòu)，并不妨礙渦流螺旋的形成；但可以想到，在相同的截面積和體積前提下，其他多邊形結(jié)構(gòu)相對(duì)于圓柱結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)室2的蒸發(fā)效率要小些。
[0033]另需要注意，本發(fā)明的加熱器I可以采用傳統(tǒng)技術(shù)中使用的蒸汽加熱或高壓熱水加熱，也可采用其他領(lǐng)域使用的電加熱等方式，只要實(shí)現(xiàn)提高料液溫度并生膜即可。但考慮采用高溫蒸汽或高壓熱水加熱方式能夠較為穩(wěn)定地維持加熱溫度、減少加熱過(guò)程中溫度波動(dòng)對(duì)料液的影響，優(yōu)選為蒸汽加熱或高壓熱水加熱方式。此外，從加熱器I的結(jié)構(gòu)考慮，其可以為管式加熱器I，也可為板式加熱器I，但應(yīng)當(dāng)保證在加熱器I中能夠較好的生膜，防止因加熱器I空間較小而使氣泡快速破碎、降低生膜效率。
[0034]從力學(xué)角度分析，為形成渦流，從第一管路3螺旋段31進(jìn)入到蒸發(fā)室2中的料液應(yīng)當(dāng)具有一定的速度，且速度越大越好；而單單經(jīng)過(guò)螺旋段31可能并不能使得料液速度足夠大。
[0035]為增加料液的循環(huán)流動(dòng)速率，本發(fā)明在第二管路4中設(shè)置了推動(dòng)料液流動(dòng)的助力循環(huán)裝置5，通過(guò)助力循環(huán)裝置5的作用，增加料液的生膜效率和循環(huán)速率的同時(shí)，也提高了進(jìn)入蒸發(fā)室2料液速度，使得形成的螺旋數(shù)量增加，提高了蒸發(fā)比表面積。另可想到，由于助力循環(huán)裝置5的推動(dòng)作用增加了料液的流動(dòng)，還可防止在加熱器I的換熱壁上貼附黏度較大的料液溶質(zhì)而降低換熱效率以及防止溶質(zhì)在加熱器I換熱壁側(cè)高溫碳化而影響濃縮液顏色、品質(zhì)。助力循環(huán)裝置5可以為較為常見(jiàn)的離心栗、軸流栗或混流栗。當(dāng)然，也可不設(shè)置助力循環(huán)裝置5，僅采用加熱器I加熱產(chǎn)生的生膜作用推動(dòng)料液的流動(dòng)循環(huán)。
[0036]還可想到，由于第一管路3和蒸發(fā)室2導(dǎo)通而處在負(fù)壓狀態(tài)下，從加熱器I流出的氣液混合料液在第一管路3中即可實(shí)現(xiàn)溶劑蒸發(fā)。為增加在第一管路3中的蒸發(fā)率，可將第一管路3設(shè)置為矩形管路，增加氣液分離面的面積；當(dāng)然，其他類(lèi)型的截面如傳統(tǒng)的圓形管道也可實(shí)現(xiàn)前述料液在第一管路中的蒸發(fā)，但蒸發(fā)效果可能不如矩形管路。
[0037]本發(fā)明中的料液濃縮裝置可設(shè)置多級(jí)以上所說(shuō)的料液蒸發(fā)器。多級(jí)料液蒸發(fā)器串聯(lián)連接，實(shí)現(xiàn)料液的逐級(jí)濃縮，充分利用熱量；當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際需求也可僅采用一級(jí)料液蒸發(fā)器。在圖1中的料液濃縮裝置就是采用了兩級(jí)料液蒸發(fā)器。圖1中的料液濃縮裝置采用了水作為料液介質(zhì)，其中位于前側(cè)的料液蒸發(fā)器為第一蒸發(fā)器，位于后側(cè)的料液蒸發(fā)器為第二蒸發(fā)器，第一料液蒸發(fā)器的蒸發(fā)室2和第二料液蒸發(fā)器