MVR蒸发器简介

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MVR蒸发器

与传统的利用工业蒸汽加热的多效蒸发设备不同,MVR蒸发器利用电能与机械能将二次蒸汽重新利用,转化为物料加热的原动力,有效减少了中药浓缩工艺中的一次蒸汽使用量,同时,也显着降低了企业的运行成本。

MVR 的原理

MVR是蒸汽机械再压缩(Mechanical Vapor Recompression)的简称,它是重新利用蒸发系统自身产生的二次蒸汽的能量,从而减少对外界能源的需求的一项节能技术。MVR蒸发系统的主要运行原理(图1):蒸发产生的低温位二次蒸汽经压缩机压缩,把电能转换成热能,蒸汽的温度、压力与热焓提高,蒸汽重新进入蒸发器的加热室,作为热源将料液维持在沸腾状态,蒸汽本身则冷凝成水。该原理使原本要废弃的蒸汽得到了充分的利用,回收的汽化潜热提高了热效率,因此,除设备启动外,整个蒸发过程中无需新的工业蒸汽。

MVR的技术特点

作为一种新型节能技术,MVR具有如下技术特点:

(1)低能耗、低运行费用。理论上,使用MVR蒸发器比传统蒸发设备可节省80%以上的能源;实际上,蒸发1000kg水分所需的能量仅为是传统蒸发器的1/6到1/5(注:当物料不同时,能耗有所改变),其运行成本也显着降低,一般只有传统蒸发器的35~50%。

(2)设备紧凑,占地面积小。与多效蒸发相比,可以减少50%以上的占地面积。 (3)配套公用工程少。MVR的加热室就是蒸汽冷凝器,它无需单独设置蒸汽冷凝器以及庞大的循环冷却水系统,可以节省90%以上的冷却水。

(4)主要使用电能。除设备启动阶段需要少量工业蒸汽加热外,正常运行过程中只需要清洁型的电能,而无需工业蒸汽。

(5)运行平稳、自动化程度高。MVR系统通过DCS/PLC、工业计算机与组态软件的形式来控制系统温度、压力与转速等,保持系统蒸发平衡。

(6)采用单级真空蒸发,蒸发温度低(45~85 ℃ ),特别适用于热敏性物料蒸发的浓缩。

MVR的优势

与传统的多效蒸发器相比,MVR技术具备如下优势:

(1)运行成本低。MVR蒸发设备的运行成本优势非常显着,在能源价格不断上升的情况下,电能的价格较平稳,采用MVR蒸发器对企业的竞争力将有极大的提升,表1是正常工作情况下,多效蒸发和MVR蒸发的能耗对比表。

(2)不属于压力容器范畴。传统多效蒸发设备在使用时,操作人员必须持有压力容器使用资格证,且需要按照国家相关标准进行申报、审批、安检等程序,而MVR蒸发器只利用电能,不需纳入安监部门的监管。

(3)安全性能高。传统多效蒸发设备使用高温、高压蒸汽作为热源,在使用过程中存在爆炸、烫伤等安全隐患,而MVR蒸发器在正常工作后无需工业蒸汽,相应的安全隐患大大降低。

(4)占地面积小。在同样的蒸发处理量下,MVR所需的占地面积远低于多效蒸发设备。

MVR在中药浓缩中的应用

在中药制剂的生产中,浓缩工艺是一道必不可少的环节,MVR设备可以部分替代传统的单效、双效或三效浓缩器,利用MVR的蒸发、浓缩、结晶等技术,可以在大大降低整个生产能耗的同时,还能大幅提高热效率,节省成本。

利用MVR蒸发器浓缩中药提取液,对中药提取液有一些要求,首先对中药提取液的比重、粘度有一定要求!其次,中药提取液的批量的要求,选择MVR蒸发器每小时处理量是提取液总量的6倍以上,才能选择MVR蒸发器。

中药浓缩选择MVR蒸发器,以降膜蒸发器为主,降膜蒸发器具有料液停留时间短、压降小、传热系数大、蒸汽利用率高、不易结垢、便于清洗以及料液处理范围广(中药提取液粘度范围为50~400mPa?s)等优点。除了上面提到粘度,MVR蒸发器适用性还与中药提取液的其他物理性质相关,这些物理性质包括中药提取液相对比重、固含量和温度。粘度大小直接影响MVR蒸发器应用,粘度大易造成降液管堵塞、结垢,布膜不均。中药提取液的粘度会随着相对比重增加而增加。粘度也会随着温度增加还变化。

MVR蒸发器应用与提取液粘度有很大关系,对几个常见中药粘度进行测定,测定了不同温度下葛根、丹参及熟地黄提取液的粘度,数据结果见表2、3、4,温度与粘度见图2、3、4.

从表2和图2可以看出,采用MVR蒸发器浓缩葛根提取液,可以在50~60 ℃时浓缩到 相对比重左右,可以在70 ℃时浓缩到 相对比重左右。

从表3和图3可以看出,采用MVR蒸发器浓缩丹参提取液,可以在50~70 ℃时浓缩到 相对比重以上。

从表4和图4可以看出,采用MVR蒸发器浓缩熟地黄提取液,只有在70 ℃以上时才能浓缩到 相对比重以上。

虽说MVR蒸发器适用性很强,但要想达到浓缩的某个高的相对比重时,还要关注中药提取液的物理特性。上面仅从几味单味中药可以看出,要想达到理想效果,要把MVR蒸发器与中药提取液的物理特性有机的结合起来。特别中药复方更是一个非常复杂的化学成分系统,成分系统复杂,粘度受此影响就大,粘度超过400 mPa?s,MVR蒸发器应用就受到限制,所以利用好中药提取液的物理特性,对选择

合适温度下MVR蒸发器浓缩很重要;另外选择合适温度采用MVR蒸发器浓缩,关系到提取液中有效成分损失量及浓缩达到的相对比重。

MVR的应用前景

早在上世纪60年代,德国和法国已成功将MVR技术用于化工、食品、造纸、医药、海水淡化及污水处理等领域。作为新一代的节能减排产品,MVR蒸发器在我国的发展相对较晚,但也有一些应用,例如,在大容量注射剂生产车间,少数制药企业已采用热压式蒸馏水(图5)机替代传统的多效蒸馏水机进行注射用水的制备,该设备采用的就是MVR技术。

目前,我国能源逐渐紧缺,能源消耗成本越来越高,MVR蒸汽压缩设备的优势已被业内逐步认可并推广,随着国家政策的引导与科技的发展,MVR技术在中药浓缩领域将会得到更加广泛地应用,在提高中药浓缩生产效率、降低企业能耗和保护环境等方面,具有非常重要的意义。

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