小型连续逆流提取_双效蒸发机组

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水预热盘管, 经预热至设定温度后去提取机( 3) 的废 渣槽中, 与排出废渣接触后进提取机( 3) 的螺旋推料 器中。在螺旋推料器中药材受推料器驱动向废渣槽 推进 , 溶剂水依靠液位差逆药材方向移动, 并在螺旋 板上部折流板阻挡挠动下与推料器叶片中的提取液 不断混合扩散, 促 进液固相之间进 行扩散和渗透。 全部螺旋推料器外管置于提取机 ( 3 ) 的低温蒸汽发 生器中, 得到很好加热保温, 进入的提取用水也经过 预热, 故使全部提取物料 都处于 60~ 100 # 设 定提 取温度条件下, 药材不断在推料器翻动下与提取液
节水的因果关系。因为不重视节能而采用单罐和单 效蒸发 , 必须通过蒸发和冷凝将加入的大量水从提 取液中赶出 , 蒸发量越大所需冷却水量也越多。我 们国家人均拥有水量不大, 在全世界已列入缺水的 国家, 特别在华北和西北部分地区连人畜饮用都已 出现问题。大型中药生产用水量动辄几百上千吨 , 即使小型机组一天冷却用水量也要一二百吨。能否 大幅度节约用水关键在于提取 和蒸发的流程 合理 性, 可以大手大脚浪费水资源 , 也可以精心周密设计 出节能节水> 50% 以上。因为目前中药生产还较落 后, 事在人为, 节能节水> 50% 并不是难事。 有鉴于小型机组麻雀虽小五脏俱全 , 多能单罐 提取属间歇操作 , 定期要作加药材、 加溶剂、 加热、 抽 滤和排药渣等操作 , 间歇性提取和蒸发不可能紧密 配合 , 除非设大容量提取液中间贮槽和蒸发凝水槽 , 否则当提取进行加药排渣时, 就无法向蒸发提供提 取液, 蒸发产生的 冷凝水也无法回 供作提取用水。 小机组采用单效蒸发器, 蒸汽耗量几乎比双效蒸发 大一倍。 小型机组并不因小型而能省去一些操作过程 , 劳动力并不按生产规模比例而缩减。因此小型机组 的劳动生产率及技术经济性等方面远远落后于大中 型中药生产装置。但小规模中药生产是一些中药产 品的特殊需要, 于是摆在我们面前的任务是怎样去 克服困难 , 为小型机组降低能耗和节约劳动力。 2 用创新去淘汰落后 以下分提取和蒸发二个方面予以介绍。 2. 1 用逆流提取替代多能单罐提取 中药生产现状迄今仍深陷在多能提取罐的单罐 提取落后状态, 无论大中小型提取都因此产生蒸发 能耗大的影响, 故首要的问题是开发多级逆流提取 替代单罐提取。 最近开发成功的折流式连续逆流提取机[ 1] , 可 为小型提取蒸发机组降低蒸发能耗和节省劳动力提 供了很好条件。该提取机为多级连续逆流提取机 , 药材和溶剂比很低 , 可比多能单罐提取减少一半的 溶剂 ( 水) 投加量 , 输出提取液浓度成倍提高, 可降低 蒸发负荷一半。采用折流或连续逆流提取机后的机 组, 如果仍然采用单效蒸发器 , 实际蒸发能耗也节约 了一半。 由于这种提取机操作实现机械化自动化, 设定 好了溶剂和药材的输入量, 就能正确无误地自动连 续进料和连续逆流提取, 不再需要中间过滤和排渣 , 药渣自动地被螺旋出渣机密闭隔离排出操作现场 ,
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前言 目前盛行用多能提取罐和单效蒸发器组合在一
以研讨。 在过去往往将节能狭隘地也与经济挂钩 , 事实 上因大量热能通过燃烧而得 , 伴随热能产生而生成 大量二氧化碳和其它有害性气体, 节能实际上和地 球变暖及酸雨等密切相关。节能与否也紧紧和节水 联系 , 节能差的直接后果是大量热能必须再用冷却 水移去。中药生产线中提取和蒸发最能反映节能和
接触扩散。更由于液固 相只许逆流而 无返混的可 能 , 所以能产生其它逆流提取方法所不及的提取效 果 , 从而获 得最佳有效成分收 得率, 投 入溶剂量最 少 , 产生最高浓度的提取液。 由于连续化操作, 药渣会细水长流地连续定量 排出, 为选用简单的螺旋出渣机 ( 1) 进行隔离排放提 供了条件。这是单罐式间歇逆流提取装置 , 都因间 断地要求在瞬时间排放大量废渣而产生排渣难题。 这充分说明提取操作连续化实际也为解决排渣创造 了条件。
起的小型提取蒸发机组。虽然大多数产品机组冠以 小型或微型, 说明是供小规模中药生产用, 但也有些 厂的提取器容积规格达到 6. 0~ 12. 0m , 这 种规格 显然超越小型范围, 如果仍采用单罐单效蒸发 , 对节 能十分不利 , 这种组合机组存在的合理性很值得予
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医药工程设计杂志
Pharmaceutical & Engineering Design 2004, 25 ( 2)
连续逆流提取 1- 螺旋出渣机 2- 溶剂( 水 ) 槽 12- 浸膏输出泵 7- 60~ 100 # 蒸汽发生器 8- I 效蒸发器
双效蒸发机组设备流程图 4- 真空吸料器 5- 提取液输出泵 10- ∃ 效气液分离器 15- 药材定量输送仓 6- 过滤器 11- ∃ 效蒸发器
3- 折流式连续逆流提取机
1 2 沈善明 . 专利号 : 01253635. 0( 2001) 沈善明 . 专利号 : 96230118. 3( 1996) 计杂志 , 2002, 23( 5) : 3 4 5 沈善明 . 专利号 : 02260202. x( 2002) 沈善明 . 专利号 : 200320122235. 5( 2003)
9- I 效气液分离器
13- 尾气冷凝器 14- 蒸汽凝水循环泵
折流式连续逆流提取机( 3) 呈卧式扁平状 , 200 3 3000 机体厚度 < 700mm, 宽度也 < 800mm, 其底部 为低温蒸汽 ( 60~ 100 # ) 发生器, 提取水预热盘管置 于发生器的上部气相空间。整个提取机坐于一个很 低的机架上。它的药材进口高度在 1. 5 米左右 , 这 为在它的上面直接设一个容积较大的药材定量输送 仓( 15) 提供方便 , 即使在输送仓 ( 15) 顶部设一台真 空吸料器( 4) , 也可布置在层 高 4. 0 米以下的 厂房 内。 提取机( 3) 自设低温发生器是基于: ( 1) 低温发生器结构简单 , 操作稳定 ; ( 2) 温度可保持在 60~ 100 # 设定温度 , 不会发 生因工厂蒸汽直接加热引发药材过热被烤焦弊病 ; ( 3) 可兼作溶剂水预热器使用。
采用单效还是双效 , 不仅仅涉及蒸汽耗量问题, 还涉 及冷却水量问题。在单效蒸发器中, 全部提取液产 生的蒸汽均用冷却水予以冷凝, 而在双效蒸发器中 相当于一半的提取液蒸汽在二效蒸发器中当作热源 蒸汽利用, 去加热蒸发提取液而自身被冷凝, 所以二 效蒸发器不仅利用提取蒸汽作热源而节省加热蒸汽 一半 , 而且冷却用水也相应减少了一半。在大力提 倡节能和节水今天, 如何把双效蒸发器应用于小型 机组很值得研究讨论。 将提取液蒸发凝水回用于提取具有多重意义: ( 1) 凝水对提取说是清洁的 , 回用可以节省提 取用水 ; ( 2) 蒸发凝水含有一定热量 , 可节省溶剂水预 热的热量; ( 3) 蒸发凝水中含雾沫夹带产生的中药有机质 成分, 回用可免作有机污水处理 , 达到有机废水零排 放 , 回用也有利于中药成分的回收。 由于药渣和输出提取液不可避免地要带走一定 量水 , 100% 凝水回用仍不能满足提取水量要求, 必 须在流程中采取措施 , 将合乎提取质量要求的水予 以补充。实际的二效蒸发流程中不难找到清洁的符 合提取用水标准的水源。所以从蒸发运转开始, 就 可以连续地 100% 返回提取。 3 新的机组举例 机组按日处理中药 1, 000kg, 日工作 24 小时连 续操作 , 提取停留时间为 3 小时, 药材与投加水比例 为 1∀5, 则一台 200 3 3000 小型折流式连续逆流 提取机配合 1 台小时蒸发水量为 250kg 双效蒸发器 ( 已申请专利 ) 组成机组。考虑该机组操作负荷弹性 较大, 可适应日处理 500~ 1000kg 药材量应用。 500~ 1000kg/ 日连续逆流提取 组的设备流程如图所示。 双效蒸发机
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高, 能发挥小设备大生产作用。下表为本提取机的 规格和处理量。
规格和处理量
螺旋直径 ( mm) 段数 段长 ( mm) 3500 4000 4000 4000 5000 5000 药材处理量 ( kg) 停留时间 = 3 小时Leabharlann Baidu200 350 620 1000 1400 4000 日处理药材量 ( 吨/ 日) 1. 6 2. 8 5. 0 8. 0 11. 0 32. 0 年处理药材量 ( 吨/ 年) 500 850 1500 2500 3500 10000
3 陈秉春 , 邬志强 , 沈 善明 . 三级 四罐式 逆流提 取机 . 医 药工程 设
收稿日 期 : 2003- 09- 15
小型连续逆流提取
上海三明干燥研究所 ( 200232)
双效蒸发机组
齐福来 沈善明
中国石化集团上 海工程有限公司 ( 200120 )
摘要 关键词
本文介绍一种可以大幅度节能和显著改善操作的小型提取蒸发机组。 连续逆流 间歇逆流 单罐提取
也需要扩大。如果中药生产量扩大一倍 , 而目前又 是采用多能或动态单罐提取 , 则只要改用本提取机 替代多能或动态提取 , 利用原来厂房和蒸发设备即 能实现产量翻番目的 , 因为本提取机溶剂投加量减 少了一半 , 使原蒸发设备仍能满足扩产后的蒸发负 荷。 4 生产环境质量与 GMP 许多年来多能提取罐采用现场排渣方法 , 严重 破坏中药生产的环境质量 , 与药品生产的环境质量 要求格格不入。本提取 机采用连续密 闭式隔离排 渣 , 彻底解决了长期遗留问题, 将为改变和提高中药 生产的环境面貌作出贡献。 GMP 规范已为药机设备内部清洗作出了规定, 从开发本提取机开始到结束 , 始终关注提取机的清 洗 , 相应开发了清洗用具和方法 , 使取消了盖板的提 取机仍能符合 GMP 规定。 折流式连续逆流提取机技术已申请专利[ 5 ] 。 参考文献
从图 1 可知, 双效蒸发器与传统流程相仿, 考虑 到规模小和布置紧凑需要 , 将 2 个很小的气液分离 器与 I 效蒸汽发生器( 7) 叠置在一起 , 又为了保证提 取液蒸发温度 % 85 # 下进行, 流程中采用低温蒸汽 发生器( 7) 方式提供 I 效蒸发器 ( 8) 的蒸汽热源, 可 保证蒸发液接触到的最高温度 % 85 # , 如果不这样, 往往 I 效气液分离器内因受真空度影响, 显示出的 蒸发温度很正常, 但在蒸发器内会因提取液粘度和 循环上升速度影响 , 在加热管壁上过热, 甚至结焦变 色 , 并因此而缩短蒸发器的运转周期。采用低温蒸 汽发生器的另一原因是为了补充提取水的不足, 蒸 汽发生器( 7) 内的加热蒸汽盘管材质为不锈钢, 被冷 凝的蒸汽凝水就可利用蒸汽压力自动排入溶剂水槽
不再存在因现场排渣使生产现场被排出的蒸汽及渣 汁污染, 彻底消除多能单罐提取在排渣时发生与药 品生产环境要求格格不入的生产环境面貌。 连续逆流提取机输出的提取液流量和浓度十分 均衡稳定, 提取和蒸发之间可不设中间槽 , 经过滤后 澄清提取液连续注入蒸发器。 2. 2 采用双效蒸发器和凝水闭路循环系统 本文论述对像为小型机组, 蒸发量虽然不大 , 但
250 3 300 3 400 3 500 3 600 3 800 4
由上表可知, 表中规格已涵盖了 500~ 10000 吨 / 年处理量 , 可满足大多数中药生产量需要。如扩大 螺旋片直径, 可供更大规模的中药生产。 经估算 , 400 以上设备造价可比同等处理量的 多能提取罐降低至 60% 以下。 降低提取设备一次性投资费用是好事, 对日常 能耗很大的中药提取、 蒸发和干燥的中药生产线而 言, 降低能耗的意义更远远地大于节省一次性投资。 采用本提取机替代多能或动态提取罐, 一般可减少 溶剂( 水) 投加量一半 , 即减少蒸发负荷一半。如果 新建中药生产线 , 则可以减小蒸发装置蒸发量规格 一半 , 仅每年节约蒸发蒸汽的费用 , 足可以抵消整套 提取机的投资费用。 随着国民经济不断扩大 , 许多中药厂生产规模
如图所示 , 药材由药材定量输送仓 ( 15) 连续输 入提取机( 3) 的药材预润湿槽中, 搅拌促进药材快速 沉入提取机的螺旋推料器 中。溶剂水 由溶剂水槽 ( 2) 连续计量注入提取机 ( 3) 的蒸汽发生器中的提取
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