纯电蒸发模块的组成及其在中药浓缩中的应用

刘　涛　朱亚文　王　贺

（蓝旺节能科技（浙江）有限公司，浙江湖州313100）

0　引言

随着国家全面提倡节能减排以及人们节能环保意识的提高，燃煤锅炉正在逐步关停，而天然气锅炉及生物质锅炉所生产的蒸汽价格逐步上涨，势必造成药企蒸汽能耗成本的骤增。因此，降低能耗，对于企业降低生产成本、提升市场竞争力而言，具有重大的意义。

目前，针对易燃易爆类溶剂，主要使用传统的单效浓缩器进行蒸发，此类设备需要消耗大量锅炉蒸汽用于加热中药液，使其蒸发，而蒸发所产生的二次蒸汽需要通入大量的冷却水用于冷凝冷却，故此类浓缩器普遍存在能耗大、溶剂损耗率高等问题。同时，此类设备自动化程度低，人为操作等因素会对产品质量造成很大的影响。

本文将介绍一种具有显著节能效果的纯电蒸发模块，通过阐述其工作原理，分析其在中药浓缩中的应用，为制药企业蒸发浓缩设备的选型提供参考。

1　纯电蒸发模块的组成

纯电蒸发模块的组成如图1所示。

1.1　压缩机

纯电蒸发模块采用螺杆式压缩机，此类压缩机被广泛应用于制冷、热泵行业，技术成熟，运行维护成本较低，安全可靠。为满足不同的蒸发温度需求，达到较高的能耗比，压缩机选用特殊的高温防爆机型和当前国际上最新的制冷工质，通过对工质循环过程的工艺及配置进行优化设计，压缩机可提供80～120℃热源，运行时的能耗比可达到6～7。

图1　纯电蒸发模块的组成

1.2　加热器

工质冷凝过程是放热过程，释放的热量通过热交换被中药液吸收，中药液吸收热量后温度升高，达到沸点温度。

1.3　冷凝器

工质蒸发过程是吸热过程，吸收的热量来自中药液蒸发的二次蒸汽，二次蒸汽释放热量后冷凝成低温液体。

1.4　蒸发室

纯电蒸发模块采用闪蒸技术，使达到沸点温度的中药液在蒸发室进行快速闪蒸，溶剂汽化成二次蒸汽，中药液逐步被浓缩。

1.5　相关辅件及附件

纯电蒸发模块还包括以下辅件及附件：料液输送泵、溶剂输送泵、溶剂收集罐、辅助热交换器、各类传感器、系统管阀件、控制柜等。

2　纯电蒸发模块的工作原理

纯电蒸发模块的工作原理如图2所示。

纯电蒸发模块各部件通过管道连接，利用压缩机驱动制冷工质在闭路循环过程中释放和吸收的能量作为中药液蒸发和二次蒸汽冷凝所需的能量，即高温高压的制冷工质冷凝时释放的能量作为中药液蒸发时吸收的能量，中药液蒸发产生的二次蒸汽冷凝时释放的能量作为低温低压的制冷工质加热时吸收的能量。系统通过制冷工质吸热、放热不断进行热力循环，实现中药液的蒸发浓缩及二次蒸汽的冷凝。

在整个闭路工艺中，系统内的制冷工质和物料通过相态转化实现能量的相互充分利用，整个过程只需提供压缩机将低温低压的制冷工质气体压缩成高温高压的气体所需的那部分能量。

3　纯电蒸发模块的性能特点与优势

3.1　纯电蒸发模块的性能特点

3.1.1机组运行时全部使用电能

纯电蒸发模块除开机需极少量的工业蒸汽预热外（也可用电源代替），运行过程全部采用清洁型的电能，无需工业蒸汽，不产生任何污染。

3.1.2智能控制，自动化程度高

纯电蒸发模块的自动化程度高，机组采用工控机、PLC控制系统以及变频技术，通过软件编程，实时采集各种传感器的状态信号，进而自动控制电机转速、阀门开关，调节液体流量、温度，控制和调节压力等，使系统工作达到动态平衡的状态。同时，系统还具有自动报警、自动记录参数和提供报表的功能，可实现无人值守的全自动运行。

3.1.3适用于热敏性物料的浓缩

纯电蒸发模块采用低温热源，负压蒸发，特别适用于热敏性物料的蒸发浓缩。

3.1.4运行成本低，溶媒回收率高

与传统的蒸发浓缩设备相比，纯电蒸发模块的热效率高，节省能源，运行成本低，溶媒回收率可达97%以上。

3.2　纯电蒸发模块的优势

3.2.1运行成本低

纯电蒸发模块的运行成本优势非常显著，装置采用电能替换传统蒸发时用的锅炉蒸汽。随着风力发电、光伏发电技术的广泛应用，电能供应充足且价格较为平稳。表1是正常工作情况下，单效蒸发器与纯电蒸发模块的运行成本对比。

3.2.2极致安全

在纯电蒸发模块中，压缩机压缩的不是物料蒸汽，而是与物料进行热交换的制冷剂，完全避免了安全隐患。纯电蒸发模块不改变原有蒸发工艺，特别适用于易燃易爆溶剂的蒸发。虽然现有的MVR蒸发设备可以解决传统蒸发设备以蒸汽作为热源、蒸发能耗及成本高等问题，但对于含有易燃易爆类有机溶剂的蒸发浓缩来说，如果使用MVR蒸发装置的话，易燃易爆类溶剂的蒸汽与高速运转的压缩机叶轮接触，会存有安全隐患。

表1　单效蒸发器与纯电蒸发模块的运行成本对比

3.2.3模块化设计

纯电蒸发模块采用一体化设计，结构布局紧凑，占地面积小；出厂前已完成整机的调试，运输至甲方工厂对接水、电、气后即可运行。

4　结语

中药浓缩是中药生产过程中最基本也是最重要的环节，是一个重要的操作单元。在中药生产中，从提取罐出来的中药液浓度很低，通过蒸发可以提高其浓度，最大程度地浓缩出药材中的目标物质。而利用纯电蒸发模块对中药液进行浓缩、蒸发，可以有效地节省能源，降低企业运行成本。