純電蒸發模塊的組成及其在中藥濃縮中的應用

劉　濤　朱亞文　王　賀

（藍旺節能科技（浙江）有限公司，浙江湖州313100）

0　引言

隨著國家全面提倡節能減排以及人們節能環保意識的提高，燃煤鍋爐正在逐步關停，而天然氣鍋爐及生物質鍋爐所生產的蒸汽價格逐步上漲，勢必造成藥企蒸汽能耗成本的驟增。因此，降低能耗，對于企業降低生產成本、提升市場競爭力而言，具有重大的意義。

目前，針對易燃易爆類溶劑，主要使用傳統的單效濃縮器進行蒸發，此類設備需要消耗大量鍋爐蒸汽用于加熱中藥液，使其蒸發，而蒸發所產生的二次蒸汽需要通入大量的冷卻水用于冷凝冷卻，故此類濃縮器普遍存在能耗大、溶劑損耗率高等問題。同時，此類設備自動化程度低，人為操作等因素會對產品質量造成很大的影響。

本文將介紹一種具有顯著節能效果的純電蒸發模塊，通過闡述其工作原理，分析其在中藥濃縮中的應用，為制藥企業蒸發濃縮設備的選型提供參考。

1　純電蒸發模塊的組成

純電蒸發模塊的組成如圖1所示。

1.1　壓縮機

純電蒸發模塊采用螺桿式壓縮機，此類壓縮機被廣泛應用于制冷、熱泵行業，技術成熟，運行維護成本較低，安全可靠。為滿足不同的蒸發溫度需求，達到較高的能耗比，壓縮機選用特殊的高溫防爆機型和當前國際上最新的制冷工質，通過對工質循環過程的工藝及配置進行優化設計，壓縮機可提供80～120℃熱源，運行時的能耗比可達到6～7。

圖1　純電蒸發模塊的組成

1.2　加熱器

工質冷凝過程是放熱過程，釋放的熱量通過熱交換被中藥液吸收，中藥液吸收熱量后溫度升高，達到沸點溫度。

1.3　冷凝器

工質蒸發過程是吸熱過程，吸收的熱量來自中藥液蒸發的二次蒸汽，二次蒸汽釋放熱量后冷凝成低溫液體。

1.4　蒸發室

純電蒸發模塊采用閃蒸技術，使達到沸點溫度的中藥液在蒸發室進行快速閃蒸，溶劑汽化成二次蒸汽，中藥液逐步被濃縮。

1.5　相關輔件及附件

純電蒸發模塊還包括以下輔件及附件：料液輸送泵、溶劑輸送泵、溶劑收集罐、輔助熱交換器、各類傳感器、系統管閥件、控制柜等。

2　純電蒸發模塊的工作原理

純電蒸發模塊的工作原理如圖2所示。

純電蒸發模塊各部件通過管道連接，利用壓縮機驅動制冷工質在閉路循環過程中釋放和吸收的能量作為中藥液蒸發和二次蒸汽冷凝所需的能量，即高溫高壓的制冷工質冷凝時釋放的能量作為中藥液蒸發時吸收的能量，中藥液蒸發產生的二次蒸汽冷凝時釋放的能量作為低溫低壓的制冷工質加熱時吸收的能量。系統通過制冷工質吸熱、放熱不斷進行熱力循環，實現中藥液的蒸發濃縮及二次蒸汽的冷凝。

在整個閉路工藝中，系統內的制冷工質和物料通過相態轉化實現能量的相互充分利用，整個過程只需提供壓縮機將低溫低壓的制冷工質氣體壓縮成高溫高壓的氣體所需的那部分能量。

3　純電蒸發模塊的性能特點與優勢

3.1　純電蒸發模塊的性能特點

3.1.1機組運行時全部使用電能

純電蒸發模塊除開機需極少量的工業蒸汽預熱外（也可用電源代替），運行過程全部采用清潔型的電能，無需工業蒸汽，不產生任何污染。

3.1.2智能控制，自動化程度高

純電蒸發模塊的自動化程度高，機組采用工控機、PLC控制系統以及變頻技術，通過軟件編程，實時采集各種傳感器的狀態信號，進而自動控制電機轉速、閥門開關，調節液體流量、溫度，控制和調節壓力等，使系統工作達到動態平衡的狀態。同時，系統還具有自動報警、自動記錄參數和提供報表的功能，可實現無人值守的全自動運行。

3.1.3適用于熱敏性物料的濃縮

純電蒸發模塊采用低溫熱源，負壓蒸發，特別適用于熱敏性物料的蒸發濃縮。

3.1.4運行成本低，溶媒回收率高

與傳統的蒸發濃縮設備相比，純電蒸發模塊的熱效率高，節省能源，運行成本低，溶媒回收率可達97%以上。

3.2　純電蒸發模塊的優勢

3.2.1運行成本低

純電蒸發模塊的運行成本優勢非常顯著，裝置采用電能替換傳統蒸發時用的鍋爐蒸汽。隨著風力發電、光伏發電技術的廣泛應用，電能供應充足且價格較為平穩。表1是正常工作情況下，單效蒸發器與純電蒸發模塊的運行成本對比。

3.2.2極致安全

在純電蒸發模塊中，壓縮機壓縮的不是物料蒸汽，而是與物料進行熱交換的制冷劑，完全避免了安全隱患。純電蒸發模塊不改變原有蒸發工藝，特別適用于易燃易爆溶劑的蒸發。雖然現有的MVR蒸發設備可以解決傳統蒸發設備以蒸汽作為熱源、蒸發能耗及成本高等問題，但對于含有易燃易爆類有機溶劑的蒸發濃縮來說，如果使用MVR蒸發裝置的話，易燃易爆類溶劑的蒸汽與高速運轉的壓縮機葉輪接觸，會存有安全隱患。

表1　單效蒸發器與純電蒸發模塊的運行成本對比

3.2.3模塊化設計

純電蒸發模塊采用一體化設計，結構布局緊湊，占地面積小；出廠前已完成整機的調試，運輸至甲方工廠對接水、電、氣后即可運行。

4　結語

中藥濃縮是中藥生產過程中最基本也是最重要的環節，是一個重要的操作單元。在中藥生產中，從提取罐出來的中藥液濃度很低，通過蒸發可以提高其濃度，最大程度地濃縮出藥材中的目標物質。而利用純電蒸發模塊對中藥液進行濃縮、蒸發，可以有效地節省能源，降低企業運行成本。