淺析MVR濃縮技術在中藥方面的應用

王谷洪郭亮周齊

（1.江中藥業股份有限公司，江西南昌330000；2.深圳市瑞升華科技股份有限公司，廣東深圳518000）

淺析MVR濃縮技術在中藥方面的應用

王谷洪1郭亮2周齊2

（1.江中藥業股份有限公司，江西南昌330000；2.深圳市瑞升華科技股份有限公司，廣東深圳518000）

MVR濃縮技術相比傳統的中藥濃縮技術具有很大優點。現根據某公司的中藥濃縮項目資料，設計了一種強制循環工藝的MVR蒸發器，其運行成本相對于傳統蒸發器可節省3 044 804.4元，同時有效解決了中藥濃縮過程中易結垢的問題。

MVR；濃縮；節能；環保

0 引言

傳統的中藥濃縮蒸發技術溫度偏高，浸膏顏色偏深，不適合熱敏性中藥濃縮，且蒸發器管道結垢嚴重，結垢后清洗的勞動強度大，公用系統投資大。基于此，我們采用了新型的中藥提取技術——MVR。

MVR是蒸汽機械再壓縮（Mechanical Vapor Recompression）的英文縮寫，它是將從分離器中抽取出來的低品味蒸汽經過壓縮機壓縮后（溫度和壓力升高），以作為蒸發器的熱源，用于加熱液體，蒸發器不需要再從其他地方補充熱源，從而減少了其對外界能源的需求。

1 MVR在中藥濃縮方面的應用情況

根據某公司提供的中藥濃縮項目資料信息，我們開展了相關的研究工作。宗旨是完成中藥MVR濃縮技術研究，使之達到國內領先水平。由于中藥液的進料濃度較低，考慮到系統投資和運行能耗，同時為了減少MVR系統的儲液量，達到中藥的濃縮濃度，采用一段降膜和一段強制循環蒸發器的形式。采用降膜蒸發的工藝，可減少循環泵的裝機功率，減少設備換熱面積，同時減少了系統的儲液量，減少了系統啟動能耗，縮短了預熱的時間。后端使用強制循環蒸發的方法，不斷地使物料蒸發濃縮，這種方法不僅有較高的濃縮比，穩定料液的濃度，而且也適用于高黏度、易起泡、易結垢、熱敏性差、有結晶析出的料液。

1.1 工藝流程

中藥濃縮系統的工藝流程圖如圖1所示。

圖1 中藥濃縮系統工藝流程圖

具體的工藝步驟包括：

（1）提取：將1 t藥材加入提取罐T01中，并加入7 t水，通過向提取罐T01夾層通入鮮蒸汽，對中藥進行煮提，煎煮產生的蒸汽由放空管排出，藥煎好后，因下蓋裝有篩板，藥液可直接從放液口放出，藥渣仍留罐內。藥液放凈后，第二次加水，再進行第二、第三次煮提，煮提三次完畢，放凈藥液，揭開下蓋，排出藥渣，罐內用水沖洗干凈。

（2）進料：提取罐T01中提取的中藥液儲存到原液罐T02中，原液罐T02中出來的提取液由進料泵P01打入板式換熱器，在板式換熱器HE01內進料液與5 000 kg/h的蒸汽冷凝水進行熱交換，再經蒸汽板換HE02升溫至蒸發溫度，進入降膜蒸發器，進行蒸發濃縮。

（3）物料通過降膜蒸發器HE03，在降膜蒸發器HE03列管內，物料從上而下，受熱蒸發，濃縮液落下至下管箱，用降膜循環泵P02將濃縮液送回降膜蒸發器HE03的頂部，濃縮至物料達到較高的濃度。由轉料泵P03輸送至強制循環換熱器HE04內繼續蒸發濃縮。

（4）二次蒸汽在下管箱以及降膜分離器SE01內氣液分離。分離后的二次蒸汽進入壓縮機機組C01、C02。

（5）物料進入強制循環換熱器HE04升溫升壓，而后在分離器SE02內進行閃蒸，此時提取液被進一步濃縮。氣液分離后的濃縮液被強制循環泵P04打入強制循環換熱器HE04，濃縮液在強制循環換熱器HE04內繼續進行升溫，后進入分離器SE02，在分離器SE02內進行閃蒸，如此循環，當提取液在強制循環換熱器HE04內濃縮到所需濃度后從分離器SE02底部排料，用出料泵P05打出系統。

（6）從分離器SE02出來的85 ℃二次蒸汽，進入MVR壓縮系統C01、C02。二次蒸汽被壓縮后，溫度可升高到95 ℃左右，壓縮后的蒸汽再打入到降膜蒸發器HE03的殼程和強制循環換熱器HE04的殼程作為加熱介質加熱物料。加熱物料的過程中，這部分溫度約為95 ℃的蒸汽冷凝成水流至凝水罐并由蒸餾水泵泵入板式換熱器HE01與原料液換熱后排出系統。

（7）經預熱后的物料進入降膜蒸發器HE03后，和壓縮后升高到95 ℃的蒸汽進行換熱蒸發，整個系統達到熱平衡。

（8）整套蒸發系統通過PLC軟件來控制，所有的輸出和輸入信號，系統的操作都可由配套的計算機完成。

1.2 中藥MVR濃縮設備的優點

1.2.1 節約能源

MVR系統采用一段降膜加一段強制循環的蒸發工藝，降低了壓縮機的過氣量；另一方面，壓縮機采用高效的離心壓縮機組，提供10 ℃溫差即可滿足使用要求，和傳統多效蒸發器相比，大大降低了系統的能耗。MVR系統中冷凝液進提取罐T01做溶媒，充分回收利用了水資源及熱能。

1.2.2 系統穩定運行度較高

一個大型的連續蒸發結晶裝置要想穩定的運行，一定要有一個好的工藝流程來做支持，好的工藝是設備成敗的關鍵。工藝設計主要是解決整體流程之間的配套和合理性，它既要考慮設備選型的合理，同時還要考慮設備的標準化，減少不必要的非標因素，從而避免不成熟的工藝和設備出現故障而影響系統整體穩定運行。我們在這套系統中充分考慮了各種在結晶中常見的問題并制定了相應的解決方法，即增設了強制循環的工藝過程。

1.2.3 蒸汽壓縮機穩定運行

二次蒸汽的壓縮機有開式葉輪和閉式葉輪兩種形式。由于開式葉輪多采用高速運行的葉輪，線速度可以達到400 m/s，因此可以產生高的壓比，但它對進入葉輪的氣體有嚴格要求，如果出現小水滴會對葉輪產生巨大的沖擊，因此必須進行有效的保護，所以，在設計時應充分考慮此問題，在壓縮機的入口處做特殊處理，以保證壓縮機良好的使用工況，延長壓縮機的使用壽命。

1.2.4 系統設計余量和彈性較大

由于系統進料的濃度有波動，故在工藝設計過程中系統余量留有較大空間，可以調整系統總的過氣量和溫差，因此蒸發量可有所增加和減少。最大可以達到設計的110％，最小可以達到60％～70％。這樣用戶可以充分根據產量調整設備運行參數。

1.2.5 強制循環換熱效果好保證蒸發器能夠正常連續工作的關鍵零配件，而采用了本公司獨有技術的布膜器，能夠保證其液膜均勻，表面完全濕潤，杜絕了因布膜器設計不合理而導致的換熱管結垢現象。

2 運行成本

MVR蒸發器和三效蒸汽蒸發器兩者之間的運行成本對比如表1所示。

表1 MVR蒸發器和三效蒸汽蒸發器運行成本對比

由于濃縮液在不斷的循環過程中，其黏度會逐漸升高，若采用升膜或降膜蒸發器，容易結垢堵管，若換熱管管徑較小，管道較長，易造成管阻過大，強制循環泵過載的情況，所以，強制循環換熱器的換熱管我們選取Φ38 mm的換熱管，以避免強制循環泵過載造成停機。

1.2.6 易監測維護

系統采用全自動操作控制，通過使用變頻器對馬達轉速的調節，對閥門、流量計、溫度、壓力以及液位的控制，以達到自動蒸發、清洗、停機等操作。自動報警、自動保護系統不受損壞，保持系統動態平衡，若某處故障，系統會自動報警，并顯示報警位置，方便檢測維護。

1.2.7 成膜效果好

作為降膜蒸發器的重要設備——布膜器，其是

3 結語

MVR設備耗能低，能夠提升企業的競爭力；其不屬于壓力容器范疇，只利用電能，不需要安監部門的監管；安全性能高；自動化程度高，節省人力成本；基于MVR設備的濃縮工藝流程短，所以更容易避免設備及管道的堵塞，是中藥濃縮節能領域突破性的新技術。

2015-11-10

王谷洪（1962—），男，江蘇儀征人，高級工程師，研究方向：醫藥化工工藝及化工設備。