一种立式内循环换热真空蒸发浓缩罐及其浓缩系统的制作方法

本发明属于制药、化工领域，涉及一种立式内循环换热真空蒸发浓缩罐及其浓缩系统。

背景技术：

蒸发式或冷却式浓缩结晶设备是制药、化工工艺中一个常用操作单元，十分普遍的应用在结晶性物质的生产工序之中。常用的浓缩结晶设备为两种工艺形式：蒸发式和冷却式，常用的蒸发式浓缩设备，采用是由外部加热器对循环料液加热进入真空闪蒸室蒸发达到过饱和，从而产生较高浓度的浓缩物料。故进行蒸发浓缩的必要条件是不断供给热能，以及汽化出来的二次蒸汽须不断排出，这样需采用大量的蒸汽进行加热。冷却式浓缩结晶设备是由外部冷却器对饱和料液冷却达到过饱和，从而产生结晶体，形成浓缩结晶体，达到浓缩物料的效果。浓缩结晶设备的结构形式有立式和卧式，立式主要为空腔管壳式，卧式为固定冷却板片带刮刀间歇排放式等。

现有的浓缩结晶设备不能将真空闪蒸和冷却结晶合二为一，结合成一套完整的工艺系统和装备。并且浓缩液结晶效果受到一定限度的限制，浓缩液排除不够方便。

申请号为cn200920210579.9的本发明专利公开了一种高效刮壁式空心板片冷却连续结晶机，包括在一个u形的卧式长槽形容器内组合排列了多个空心的冷却板片，一转轴从所有的冷却板片穿越通过，在每两个冷却板片之间安装有阻隔圆盘，在阻隔圆盘和转轴上安装有可调刮壁式搅拌装置，所有的阻隔圆盘和刮壁式搅拌装置安装在转轴上，由电动机和减速机带动旋转搅拌，通过刮壁式搅拌装置清壁，使所有的冷却板片表面的结晶物迅速刮除，但是刮除后的物料均堆积在卧式长槽形容器底部，需要另外将晶体推出，使用不方便，同时该装置只能用于物料的冷却结晶，由于设备自身结构限制，进而不能应用于物料的蒸发浓缩。

本

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种立式内循环换热真空蒸发浓缩罐，该浓缩罐为立式真空蒸发浓缩罐，可以通过通入热蒸汽或者冷水实现对物料的蒸发浓缩或者冷却结晶两种功能，并且蒸发后的浓缩物和冷却后得到的晶体可以直接通过刮刀刮至槽口处，然后通过重力作用自动排出，使用方便，并且蒸发浓缩过程中产生的水蒸气和冷却结晶过程中排出的冷却水均能够循环使用，解决了现有技术中浓缩罐不能同时满足蒸发浓缩和冷却结晶两种工艺，并且冷却结晶后的产物排出不方便，同时低温蒸汽不能循环利用的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种立式内循环换热真空蒸发浓缩罐，包括外筒体，外筒体的顶部中心处安装有减速电机驱动装置，减速电机驱动装置的动力输出端连接固定有转动轴，同时外筒体的顶部开有进料口、检测接口和蒸汽出口，物料通过进料口进料；外筒体的底部中心处开有出料口；

外筒体的内部从上到下依次安装有若干夹套式换热板，夹套式换热板的侧壁外表面通过换热板支撑安装固定在外筒体的侧壁内表面，夹套式换热板侧壁设置有进水管和出水管，同时若干进水管的一端与进水总管相连通，若干出水管的一端与出水总管相连通；

夹套式换热板的表面中部开有穿透孔，穿透孔与夹套式换热板内部不连通，转动轴依次穿过若干夹套式换热板表面的穿透孔，转动轴上安装有若干对刮刀组，同时夹套式换热板的表面一侧开有连通穿透孔并延伸至边侧的槽口，若干夹套式换热板的槽口相对应；

刮刀组包括安装在转动轴上的上刮刀和下刮刀，上刮刀与夹套式换热板的上表面压紧，下刮刀与夹套式换热板的底面压紧。

进一步地，外筒体的上部、中部或底部侧壁开有安装检测入孔，并且外筒体底部通过支腿进行支撑，支腿数量为3-6个；罐体支撑亦可设置在罐体中部外壁，采用耳式支承形式，数量亦据计算设计需要选择从3个至6个不等。

进一步地，外筒体从上到下包括依次连接固定的上封头、中筒体和下封头，上封头采用椭圆形封头、蝶形封头或平面封头，下封头采用圆锥形封头、方锥形封头、椭圆形封头或蝶形封头，上封头与中筒体之间采用法兰连接，上封头直径根据实际配置大于或小于中筒体尺寸，此时上封头和中筒体之间采用锥形过渡连接；进料口、检测接口和蒸汽出口均位于上封头顶部，同时出料口位于下封头的底部。

进一步地，夹套式换热板水平分布，并且若干夹套式换热板等距分布在外筒体的内部，夹套式换热板为平板碟环式或锥形碟环式，每块夹套式换热板四周都是封闭的。

进一步地，夹套式换热板内部焊接有若干加强筋板，加强筋板上开有若干通水孔。

进一步地，槽口为长槽型、v型或半圆型。

一种立式内循环换热真空蒸发浓缩罐的浓缩系统,包括真空抽吸增压系统和冷媒系统，真空抽吸增压系统通过低温蒸汽管线连接至蒸汽出口，同时真空抽吸增压系统通过高温蒸汽管线连接至进水总管；冷媒系统通过冷却水回流管线连接至出水总管，并且冷媒系统通过冷却水管线连接至进水总管；对物料进行蒸发浓缩时，蒸发浓缩过程中形成的冷凝汽水混合物通过汽水排放管线排出或回收利用，罐体内物料通过加热产生的低温蒸汽，由浓缩罐顶部蒸汽出口，通过真空抽吸增压系统进行增压提温，并将提温的蒸汽通过高温蒸汽管线通入进水总管，然后通入进水总管中的高温蒸汽通过进水管进入套夹式换热板的内部，对套夹式换热板进行加热，对物料进行蒸发浓缩，实现热量的循环回收，同时套夹式换热板内冷凝后生成的汽水混合物通过汽水排放管线排出或回收利用；对物料进行冷却结晶时在套夹式换热板中循环后的水经出水总管排出后，排出的循环水经过冷却水回流管线通入冷媒系统中，经过冷媒系统的冷却后形成冷却水通入进水总管中，冷却水通过进水总管进入套夹式换热板的内部对物料继续进行冷却结晶，实现冷却后水的循环利用。

进一步地，出水总管直接连接汽水排放管线。

进一步地，还包括压缩空气或高压水吹扫系统，压缩空气或高压水吹扫系统通过压缩空气或高压水进入管线连接进水总管，压缩空气或高压水进入管线上设置有第六阀门。

进一步地，低温蒸汽管线和高温蒸汽管线上分别设有第一阀门和第二阀门，冷却水回流管线、汽水排放管线和冷水管线上分别设置有第三阀门、第四阀门和第五阀门。

本发明的有益效果：

1、本发明通过将浓缩罐设置成立式罐体，能够保障浓缩后的物料和冷却后的晶体通过重力作用自动排出，进而能够保障蒸发浓缩和冷却结晶工艺同时满足，并且浓缩和冷却后的物料无需另外推出，使用方便，解决了现有工艺中使用卧式罐体，使得浓缩后的浓缩物不能完全排出，进而罐体只能用于冷却结晶不能用于蒸发浓缩，并且冷却后的晶体需要另外推出，使用不方便的问题。

2、本发明通过设置真空抽吸增压系统能够对蒸发浓缩过程中产生的水蒸气进行加压提温，并将提温后的水蒸气通入夹套式换热板中，实现对夹套式换热板的加热，进而实现对水蒸气的回收再利用，节省成本和能源。

3、本发明通过设置冷媒系统，可以对冷却后排出的循环水进行冷却，并将冷却后的水通入夹套式换热板中，实现对夹套式换热板的冷却，进而实现对冷却水的循环利用，节省成本和能源。

4、本发明通过设置吹扫冲洗系统，能够对各个管线和夹套式换热板内遗留有固体颗粒和有害物质进行吹扫或冲洗，进而能够防止管线内部固体物质和有害物质的沉积，造成管路堵塞。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明内循环换热真空蒸发浓缩罐结构示意图；

图2是图1的局部放大图；

图3为平板碟环式换热板剖面及加强筋板结构示意图；

图4为锥形碟环式换热板剖面及加强筋板结构示意图；

图5为夹套式换热板结构示意图；

图6为图1的局部放大图。

具体实施方式

一种立式内循环换热真空蒸发浓缩罐，如图1所示，包括外筒体1，外筒体1的顶部中心处安装有减速电机驱动装置2，减速电机驱动装置2的动力输出端连接固定有转动轴21，同时外筒体1的顶部开有进料口11、检测接口12和蒸汽出口13，物料通过进料口11进料；外筒体1的底部中心处开有出料口15，外筒体1的底部边侧开有反冲洗接口19，同时外筒体1的上部、中部或底部侧壁均开有安装检测入孔14，并且外筒体1底部通过支腿进行支撑，支腿数量为3-6个；罐体支撑亦可设置在罐体中部外壁，采用耳式支承形式，数量亦据计算设计需要选择从3个至6个不等；

如图2所示，外筒体1从上到下包括依次连接固定的上封头16、中筒体17和下封头18，上封头16采用椭圆形封头、蝶形封头或平面封头，下封头18采用圆锥形封头、方锥形封头、椭圆形封头或蝶形封头，上封头16与中筒体17之间采用法兰161连接(该设计使得夹套式换热板放入筒体内)，在安装夹套式换热板时可以将上封头16和中筒体17之间打开，然后进行安装；上封头直径根据实际配置大于或小于中筒体尺寸，上封头16与中筒体17之间采用锥形过渡连接；进料口11、检测接口12和蒸汽出口13均位于上封头16顶部，出料口15位于下封头18的底部；

具体外筒体1大小根据工艺设计需要配置，长度尺寸为1.5米至12米，筒体直径从1.0米至5米；

外筒体1的内部从上到下依次安装有若干夹套式换热板3，夹套式换热板3水平分布，并且若干夹套式换热板3等距分布在外筒体1的内部，夹套式换热板3为平板碟环式或锥形碟环式，每块夹套式换热板3四周都是封闭的，夹套式换热板3的侧壁外表面通过换热板支撑36安装固定在外筒体1的侧壁内表面，同时夹套式换热板3的侧壁开有第一通孔和第二通孔，第一通孔和第二通孔处均分别一体连接固定有进水管31和出水管32，同时外筒体1的侧壁开有与进水管31和出水管32相对应的第三通孔和第四通孔，同时若干进水管31的一端与进水总管4相连通，若干出水管32的一端与出水总管5相连通；夹套式换热板3内部焊接有若干加强筋板35，加强筋板35上开有若干通水孔351，如图3和图4所示，加强筋板35为条形或拱形结构，为通过加强筋板35可以对进入夹套式换热板3内部的水(或蒸汽)进行缓冲，防止水流(或蒸汽)过快过大；水(或蒸汽)通过进水总管4进入若干进水管31中，然后通过若干进水管31进入夹套式换热板3的内部，水(或蒸汽)在夹套式换热板3中依次经过加强筋板35上的通水孔351，水(或蒸汽)进行热交换后通过出水管32排入出水总管5中，然后从出水总管5排出；

如图5所示，夹套式换热板3的表面中部开有穿透孔33，穿透孔33与夹套式换热板3内部不连通，转动轴21依次穿过若干夹套式换热板3表面的穿透孔33，转动轴21上安装有若干对刮刀组6，同时夹套式换热板3的表面一侧开有连通穿透孔33并延伸至边侧的槽口34，若干夹套式换热板3的槽口34相对应；其中槽口34为长槽型、v型或半圆型，检测人员维修时通过外筒体1底部的安装检测入孔14进入外筒体1中，然后经过槽口34进入夹套式换热板3中间进行安装检修；

如图6所示，刮刀组6包括安装在转动轴21上的上刮刀61和下刮刀62，上刮刀61与夹套式换热板3的上表面压紧，下刮刀62与夹套式换热板3的底面压紧；当对物料进行蒸发浓缩时，夹套式换热板3内部的蒸汽通过夹套式换热板3对筒体1内的物料进行加热，物料从进料口11进入外筒体1内部，与夹套式换热板3接触后，对物料进行加热，其中物料中水份得以蒸发，物料浓度逐步提高，物料逐渐浓缩；当对物料进行冷却结晶时，夹套式换热板3通过内部的冷水对夹套式换热板3表面接触的物料进行冷却，使得物料在夹套式换热板3表面和底面结晶，此时通过转动轴21带动上刮刀61和下刮刀62转动刮取夹套式换热板3表面和底面的结晶体，然后上刮刀61和下刮刀62转动时将浓缩物或晶体推至槽口34处，浓缩物或晶体从槽口34处滑落至外筒体1底部的出料口15处，然后从出料口15处排出；

蒸汽出口13通过低温蒸汽管线71连接至真空抽吸增压系统7，真空抽吸增压系统7通过高温蒸汽管线72连接至进水总管4，低温蒸汽管线71和高温蒸汽管线72上分别设有第一阀门100和第二阀门101，物料蒸发浓缩时产生的蒸汽通过蒸汽出口13进入低温蒸汽管线71中，然后通过真空抽吸增压系统7进行增压提温，并将提温的蒸汽通过高温蒸汽管线72通入进水总管4，然后通入进水总管4中的高温蒸汽通过进水管31进入夹套式换热板3的内部，对夹套式换热板3进行加热，实现物料的蒸发浓缩，并且能够实现热量的循环回收；真空抽吸过程中，罐体内真空压力控制位为0.1mpa-400pa；

出水总管5通过冷却水回流管线91连接至冷媒系统9，或者出水总管5通过直接连接汽水排放管线92，同时冷媒系统9通过冷却水管线93连接至进水总管4，冷却水回流管线91、汽水排放管线92和冷水管线93上分别设置有第三阀门102、第四阀门103和第五阀门104；当对物料进行冷却结晶时，在夹套式换热板3中回流后的水经过冷却水回流管线91通入冷媒系统9中，经过冷媒系统9的冷却后形成冷却水通入进水总管4中，冷却水通过进水总管4进入夹套式换热板3的内部对物料进行冷却结晶，实现冷却后水的循环利用；当物料进行蒸发浓缩时，回流的热水和蒸汽经过汽水排放管线92排出或回收利用；

进水总管4通过压缩空气或高压水进入管线81连接压缩空气或高压水吹扫系统8，压缩空气或高压水进入管线81上设置有第六阀门105，物料蒸发浓缩或冷却后，由于各个管线和夹套式换热板3内的蒸汽中遗留有固体颗粒和有害物质，压缩空气或高压水吹扫系统8不断的向进水总管4、进水管31、夹套式换热板3、出水管32、出水总管5中鼓入压缩空气或高压水进行吹扫，清除管线和夹套式换热板3内残留的固体颗粒和有害物质。

该种真空蒸发浓缩罐的具体工作过程如下：

(1)当对物料进行蒸发浓缩时，具体过程如下：

s11:打开第一阀门100、第二阀门101和第四阀门103，同时关闭第三阀门102、第五阀门104和第六阀门105；

s12:将增压热蒸汽水通过进水总管4进入若干进水管31中，然后通过若干进水管31进入夹套式换热板3的内部，夹套式换热板3内部的蒸汽通过夹套式换热板3对筒体1内的物料进行加热，加热后的热水通过出水管32排入出水总管5中，通过出水总管5进入汽水排放管线管92排出，同时将物料从进料口11加入外筒体1内部，对物料进行加热，其中物料中水份得以蒸发，蒸发后的水蒸气通过蒸汽出口13排出，此时物料浓度逐步提高，物料逐渐浓缩；

s13:蒸发浓缩过程中形成的蒸汽通过蒸汽出口13进入低温蒸汽管线71中，然后通过真空抽吸增压系统7进行增压提温，并将提温的蒸汽通过高温蒸汽管线72通入进水总管4，然后通入进水总管4中的高温蒸汽通过进水管31进入夹套式换热板3的内部，夹套式换热板3内部的蒸汽通过夹套式换热板3对筒体1内的物料进行加热，对物料进行蒸发浓缩，实现热量的循环回收；

s14:蒸发浓缩过程中产生的汽水混合物通过汽水排放管线92排出或回收利用；

s15:物料蒸发浓缩完毕后，关闭第一阀门100、第二阀门101和第四阀门103，然后打开第六阀门105，通过压缩空气或高压水吹扫系统8不断的向进水总管4、进水管31、夹套式换热板3、出水管32、出水总管5中鼓入压缩空气或高压水进行吹扫，清除管线和夹套式换热板3内残留的固体颗粒和有害物质。

(2)当对物料进行冷却结晶时，具体过程如下：

s21:打开第三阀门102和第五阀门104同时关闭第一阀门100、第二阀门101、第四阀门103和第六阀门105；

s22:将冷水通过进水总管4进入若干进水管31中，然后通过若干进水管31进入夹套式换热板3的内部，夹套式换热板3通过内部的冷水通过夹套式换热板3对浓缩后的物料进行冷却结晶，冷却后的物料形成晶体凝结在夹套式换热板3的表面和底面；

s23:通过减速电机驱动装置控制转动轴21转动，转动轴21带动上刮刀61和下刮刀62转动刮取夹套式换热板3表面和底面的晶体，同时上刮刀61和下刮刀62转动过程中将晶体推至槽口34处，晶体从槽口34处滑落至外筒体1底部的出料口15处，然后从出料口15处排出；

s24:冷却结晶过程中在夹套式换热板3中循环后的水经出水总管5排出后，排出的循环水经过冷却水回流管线91通入冷媒系统9中，经过冷媒系统9的冷却后形成冷却水通入进水总管4中，冷却水通过进水总管4进入夹套式换热板3的内部对物料继续进行冷却结晶，实现冷却后水的循环利用；

s25:物料冷却结晶后，关闭第三阀门102和第五阀门104，然后打开第六阀门105，通过压缩空气吹扫系统8不断的向外筒体1中鼓入空气进行吹扫，清除管线和夹套式换热板3内残留的冷水，为下一阶段的加热浓缩做好准备。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。