中药提取工艺节能降耗设计探讨

谢松林

（中国医药集团联合工程有限公司广州分公司，广东广州 510641）

中药提取工艺节能降耗设计探讨

谢松林

（中国医药集团联合工程有限公司广州分公司，广东广州 510641）

中药提取的能耗在中药生产中占主要部分。当前，能源消耗、环境污染问题与中药企业快速发展存在的矛盾越来越大。我国提出医药产业集约化发展，作为能耗大户的中药企业节能降耗意义重大。对中药提取工艺节能降耗必要性进行了论述，分析了中药提取过程中的主要能耗，从中药提取工艺中节能设备的应用、节能工艺的应用以及生产管理等方面对提取节能降耗措施进行了详细探讨，为设计节约技术型中药企业提供思路。

中药提取；提取工艺设备；工艺设计；节能降耗

中药产业是我国医药工业的重要组成部分，对保护和增进人民健康、提高生活质量及促进经济发展等具有十分重要作用。近几年中药快速发展的同时，能耗高、环境污染、生产成本高等问题日益突出。新修订的《环境保护法》自2015年实施以来，环保标准进一步提高，环保监督检查日益加强，对中药产业的绿色发展提出新要求，环保及能耗问题的解决既要开源，又需要节流。中药提取在中药生产中的能耗占比非常大，降低中药提取能耗对企业的意义非常重大。基于先进的工艺技术、生产设备以及管理，使得提取工艺的能耗降低，既降低成本，又保护环境，增加企业的经济效益与社会效益。

1 中药提取节能降耗的必要性

1.1 中药提取节能降耗适应中药企业的可持续发展需要

伴随经济发展和人民生活水平提高，对能源的需求日益增加。我国能源资源有限，特别是天然气、石油等能源存在结构性短缺，很多中药生产企业的动力蒸汽由燃煤或燃油锅炉转为燃天然气锅炉生产，中药提取生产企业受到天然气供应紧张影响特别大。另外，过去政府从片面追求GDP 的经济发展模式转变到现在人类与自然环境和谐可持续发展，环境问题逐渐成为决定中药企业生存的关键因素之一。因此，节能降耗对于中药企业而言意义重大，为中药企业的可持续发展提供保障。

1.2 中药提取节能降耗能够使得中药企业经济效益提高

中药提取生产过程中，中药提取的能耗成本占整个中药生产非常高，可达70 %左右，控制好能耗至关重要。因此节能降耗使得企业的成本降低，提升中药企业在日趋激烈的医药市场中的竞争力具有深远的意义。

1.3 中药提取节能降耗对环境保护有利

中药提取节能能够使得能源的消耗降低，使得锅炉尾气的排放减少。通过增加有机溶媒回收及减少有机废气废液的排放，有利于减轻环保处理压力和成本。因此，在保护环境和增加效益方面节能降耗的作用巨大。

2 中药提取工艺的能耗分析

通常，中药提取工艺可分为提取、过滤、分离、浓缩、醇沉、干燥以及收粉包装等环节。其中提取、浓缩需要使用大量的蒸汽以及循环冷却水，是中药提取能耗最大最集中的生产工序，能否降低提取浓缩的能耗直接影响到中药生产企业的效益。中药生产过程中的能耗主要包括两方面，一方面，理论最小功，受工艺限制的最小功，是为了使生产推进得到保证产生的推动力，这部分能耗不能控制，当前也缺乏相应节能措施[1]。另外一方面，中药提取生产过程中，因为落后的设备装备、不合理的生产工艺以及不规范的人为操作等原因造成的能耗损失及污染物排放，基于对生产设备改进、生产工艺的改善、强化人员管理等措施使得能量损耗降低。

3 中药提取节能降耗的措施

3.1 中药提取节能设备的应用

第一，水提浓缩工艺过程中MVR（机械式蒸汽再压缩技术）的应用。浓缩设备是中药提取必不可少的重要设备，从能耗方面来看，浓缩工序一直也是中药提取能耗的最大部分。MVR是利用设备蒸发系统产生的二次蒸汽，经蒸汽压缩机压缩做功，二次蒸汽的热能提升，并循环向蒸发系统供热，从而降低对外界能耗需求的一项节能技术[2]。MVR技术已成功应用于中药提取浓缩，通过压缩原料液蒸发出来的二次蒸汽，提升二次蒸汽热焓后进入蒸发器加热原料液，这样不但可以回收余热、降低能耗，而且整个蒸发过程温和，能够最大限度的保证药品质量。MVR系统只需要在预热物料启动时消耗少量蒸汽，且对比真空浓缩消耗的冷却水小的多，相比传统中药提取的单效浓缩蒸发器，可以节约运行费用70 %以上；对于双效浓缩蒸发器，节约运行费用60 % ～ 70 %；对于三效浓缩蒸发器，节约运行费用约40 %[3]，MVR具有显著的节能效果。

第二，醇（沉）提浓缩工艺过程中CLHPE（闭环式热泵蒸发机组）的应用。MVR蒸发装置的出现虽然可以在一定程度上降低能耗，但由于MVR的压缩机采用高速离心式压缩机或风机，对于常见的中药醇提或醇沉药液浓缩则存在较大的防爆安全隐患，现行业内也尚没有MVR直接蒸发有机溶媒的成功案例。针对现有蒸发装置的不足，CLHPE利用压缩机驱动工质在闭合循环过程释放和吸收的能量作为原料蒸发和二次蒸汽冷凝所需能量，也即工质冷凝时释放的能量作为原料蒸发时吸收的能量，原料蒸发产生的二次蒸汽冷凝时释放的能量为工质蒸发时吸收的能量。系统通过工质吸热放热不断进行热力循环，实现原料蒸发浓缩及二次蒸汽的冷凝。闭环式热泵蒸发机组适合各种液体原料的蒸发浓缩，特别是含乙醇等有机溶媒的中药浓缩工艺，低能耗、低成本、清洁环保，成本低，与常规单效浓缩蒸发器比较，2.5 m3/h的闭环式热泵蒸发机组每年节省运行费用70 % ～ 80 %，节能增效优势明显。

第三，随着中药干燥设备发展，传统能耗大的厢式干燥设备已慢慢被新式干燥设备取代，目前主流选用的干燥设备为喷雾干燥和真空干燥两种，特别是真空带式干燥因在真空条件下降低物料蒸发温度，既能避免高温对药物质量的影响，也能减少加热能耗，在中药提取收膏干燥生产中应用越来越广泛。

第四，有机溶媒真空浓缩过程中的干泵应用。醇（提）沉液常规采用单效浓缩器，醇沉液产生的二次乙醇蒸汽经列管冷凝器冷凝后，一部分乙醇被冷凝下来，一部分被真空抽走当尾气排走，由于传统采用的水环真空机组，含乙醇的尾气不能被回收，既增加溶剂损耗也增加环保处理压力。相比使用水环真空机组，采用干泵使被真空抽走的乙醇经压缩后冷凝回收，乙醇回收率理论上基本可达百分之百，增加了乙醇的回收利用率和减少有机废液的排放。

3.2 中药提取节能工艺的应用

3.2.1 提取工艺优化

目前中药提取环节最常用的提取设备为多功能提取罐，该装置密封性好、废渣排放方便而应用最广，但也存在能耗大，溶剂使用多等缺点。热回流提取浓缩机组用于中药材的提取浓缩工序，改变了传统先提取后浓缩的工艺。该设备视提取物的种类不同，最多可缩短生产时间50 %左右，节约蒸汽50 %以上，减少溶剂投入量50 %左右，收膏比率比传统工艺提高10 % ～ 20 %[4]。

3.2.2 提取溶媒回收重复利用

中药提取使用大量溶媒使药用成分从中药溶解出来，如水提中药与水的比例为1∶( 10 ～ 25 )不等，传统落后的提取工艺除了需花费大量能耗浓缩有效中药成分外，分离出的溶媒因含有一些提取物成分，直接排放既加大溶媒损耗，也大大增加污水环保处理压力，如对这些溶媒进行收集处理，达到提取溶媒的标准要求，经GMP验证不影响产品质量的条件下重复回收利用，既减排又降成本。

3.2.3 加大蒸汽加热过程中的冷凝水回收

中药提取车间的饱和蒸汽使用量大，使用点比较集中，蒸汽基本都是通过设备换热器进行换热，产生的冷凝水比较干净，有利于冷凝水回收利用，达到节能减耗增效目的。

3.2.4 提取工艺优化布局

根据中药提取工艺，车间垂直化布置，利用重力输送物料及料液，减少各个环节之间物料，时间以及动力的损耗。减少真空使用点，输送泵的使用数量和管道的横穿，既符合物料输送路程宜短的原则也达到节能的宗旨[5]。提取浓缩等设备散热大的区域，在工艺布局时尽量使散热设备靠外墙，或把车间设计成南北通透，充分利用自然补风散热，降低机械排风带来的能耗，也减少通排风管路。

3.3 加强中药提取生产管理

中药企业对新设备、新技术的使用，基于生产工艺的进步使得能耗降低。中药生产企业的新设备改进、新工艺的应用都是通过人的操作实现，因此，中药生产中需要重视管理工作，强化人员的培训，提升员工综合素质，增强生产人员的专业技术水平，从而减少或避免中药生产过程中人员操作失误，减少能耗损失与废弃物排放，同时也保证了中药生产质量的一致性要求。制定岗位责任执行，做到权责明确，规范中药生产过程中的管理，建立科学完善的奖惩制度，使得中药企业生产人员生产积极性提高，从而提高生产人员对中药过程节能降耗的支持。

4 结束语

中药提取生产企业为了实现可持续发展，在满足GMP规范要求的同时改善中药企业的生产工艺，构建技术型、节约型企业。将传统中药的优势特色与现代科学技术相结合，降低中药企业生产过程中的能耗，一方面降低经营成本，另外一方面，减少环境污染，实现节能减排，提高经济与社会效益。中药生产中新设备、新技术以及新工艺应用的同时，加强对人员的培训管理，实现中药生产节能减排的目的，保证中药企业的可持续发展。

[1]赵峰.化工过程中节能降耗工艺设计探究[J].化工管理，2016（15）：160.

[2]李伟.机械蒸汽再压缩技术（ MVR）研究现状[J].现代化工，2016（11）：28-29.

[3]侯超.中药提取液蒸发浓缩过程采用机械蒸汽再压缩技术特性研究[J].现代化工，2016（11）：172-174.

[4]王可.简述中药提取车间的设计[J].机电信息，2015（8）：44-47.

[5]王志祥. 制药工程学[M]，北京：化学工业出版社. 2003.

Discussion of Energy Saving and Emission Reduction in Design of Chinese Medicine Extraction Process

Xie Songlin
（Guangzhou Branch, SINO PHARMENGIN Corporation, Guangzhou510641）

Energy consumed in extraction is main part of energy consumption in Chinese medicine production. Currently, the contradiction between energy consumption and environment protection is becoming apparent. It was signi fi cant in energy saving as the enterprises with large energy consumption to develop integration of Chinese medicine productions. In this article, the necessity of reducing energy consumption in Chinese medicine extraction process was expounded, and the main energy consumption in the process was analyzed. From the aspects of production management and applying energy saving equipment and processes, the measures of energy saving and emission reduction were discussed in detail, which may be referenced by some Chinese medicine enterprises focused on saving technology.

Chinese medicine extraction; equipment used in extraction process; process design; energy saving and emission reduction

TQ 461

A

2095-817X（2017）06-0053-003

2017-08-28

谢松林（1987—），男，硕士研究生，主要从事医药工业厂房的工艺设计。