一種工業(yè)分離方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種工業(yè)分離方法，涉及工業(yè)分離技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明提供的工業(yè)分離方法包括物料的蒸發(fā)分離、水蒸汽的壓縮、二次蒸汽與物料的能量交換、冷凝水增壓及冷凝水收集等步驟，本發(fā)明提供的工業(yè)分離方法相比傳統(tǒng)的分離方法，不但節(jié)能、環(huán)保，有效地降低了運(yùn)行成本，還能使溶液在10～40℃的溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效分離，不易使產(chǎn)品變性失活或產(chǎn)生有害物質(zhì)。
【專利說明】
一種工業(yè)分禹方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及工業(yè)分離技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種工業(yè)分離方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會的發(fā)展進(jìn)步，生活水平逐步提高，越來越多的高科技產(chǎn)品進(jìn)入了人們的 生活，例如中藥顆粒沖劑、植物精華液、新鮮的濃縮果汁等，這些產(chǎn)品對人們的健康、生活質(zhì) 量的提高及環(huán)境的改善有著很大的作用。然而這些產(chǎn)品的誕生，離不開這些年化工工藝的 不斷改革創(chuàng)新，其中，分離提取是重要的技術(shù)之一，它是把水從產(chǎn)品中分離，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品 的濃縮或干燥，但通常很多產(chǎn)品都要求在分離溫度比較低的情況下進(jìn)行操作，因?yàn)闇囟冗^ 高容易造成產(chǎn)品的變性失活或生成有害物質(zhì)，例如，在生物酶的分離過程中，溫度過高會造 成酶失活;在天然蜂蜜的濃縮過程中，如果溫度過高，會產(chǎn)生甲基糠醛等致癌物質(zhì)。
[0003] 目前，工業(yè)上的真空低溫蒸餾法運(yùn)用得比較成熟，它利用水的沸點(diǎn)隨所處環(huán)境的 壓力降低而降低，因而在高真空環(huán)境下，水能低溫蒸發(fā)成水蒸汽與物料分離，這種方法投資 較小、操作簡單，但由于它依賴電或者鍋爐產(chǎn)生的蒸汽來為系統(tǒng)提供熱源，耗能會很高，同 時(shí)造成環(huán)境污染。
[0004] 因此，開發(fā)一種新型節(jié)能、環(huán)保的低溫分離提取技術(shù)對推動(dòng)醫(yī)藥、食品、生物等行 業(yè)的進(jìn)步有著舉足輕重的作用，這也是國家現(xiàn)在大力提倡和支持的新型環(huán)保節(jié)能的項(xiàng)目。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種工業(yè)分離方法，它能解決傳統(tǒng) 分離方法耗能大、污染環(huán)境的問題。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種工業(yè)分離方法，包括以下步驟： 步驟1，將物料放入真空分離罐內(nèi)進(jìn)行蒸發(fā)分離，物料中的水形成水蒸汽，物料則被濃 縮； 步驟2,步驟1中的水蒸汽在冷凝水的引射作用下被吸入分子壓縮機(jī)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行多級壓 縮，壓縮完成后，冷凝水被排出，水蒸汽形成二次蒸汽，用于給物料的蒸發(fā)分離提供熱量。
[0007] 其中，所述分子壓縮機(jī)構(gòu)頂端開設(shè)有冷凝水入口端、內(nèi)設(shè)有多個(gè)串聯(lián)的噴射器、底 端開設(shè)有出口端，所述噴射器包括第一腔室、噴嘴及第二腔室，所述噴嘴一端連接于第一腔 室、另一端連接于第二腔室，第一個(gè)噴射器的第一腔室的頂端相連于冷凝水入口端，最后一 個(gè)噴射器的第二腔室的底端相連于出口端，所述分子壓縮機(jī)構(gòu)還包括若干個(gè)通孔，所述通 孔從分子壓縮機(jī)構(gòu)的外表面穿入第二腔室。
[0008] 步驟3，將步驟2中的與二次蒸汽與真空分離罐中的物料進(jìn)行熱量交換，物料吸收 熱量繼續(xù)蒸發(fā)分離，二次蒸汽放熱形成冷凝水； 上述各個(gè)步驟均是在真空條件下進(jìn)行。
[0009] 優(yōu)選地，所述步驟2中的冷凝水被排入冷凝水緩沖槽。
[0010] 進(jìn)一步，將所述步驟3中的冷凝水與冷凝水緩沖槽中的冷凝水一起送入多級增壓 栗，增壓后的冷凝水被送入步驟2中的多級噴射器內(nèi)。
[0011] 再進(jìn)一步，物料完成分離后，將所述冷凝水緩沖槽中的冷凝水收集至冷凝水回收 罐內(nèi)。
[0012] 更進(jìn)一步，所述步驟3中的二次蒸汽與物料是在板式換熱器中進(jìn)行熱量交換。
[0013] 優(yōu)選地，所述物料是通過強(qiáng)制循環(huán)栗被送入板式換熱器中。
[0014] 進(jìn)一步，所述分子壓縮機(jī)構(gòu)有若干個(gè)且將其間隔排列成矩陣。
[0015] 再進(jìn)一步，所述步驟2中分子壓縮機(jī)構(gòu)的噴射器包括1號噴射器、2號噴射器及3號 噴射器，所述2號噴射器比1號噴射器的尺寸大且比3號噴射器的尺寸小。
[0016] 更進(jìn)一步，所述通孔每4個(gè)為一組，每組通孔呈圓周均勻分布在噴射器本體的外表 面且水平穿入噴射器的第二腔室內(nèi)。
[0017] 最后，所述冷凝水進(jìn)入分子壓縮機(jī)構(gòu)時(shí)的水壓為0.5Mpa_l. 5Mpa、水流為100m/s-250m/s〇
[0018] 本發(fā)明取得的有益效果在于:本發(fā)明提供的工業(yè)分離方法是在真空低溫蒸餾技術(shù) 的基礎(chǔ)上引入了文丘里效應(yīng)，水蒸汽在冷凝水的引射下被吸入分子壓縮機(jī)構(gòu)進(jìn)行多級壓 縮，形成高熱焓值的二次蒸汽，為系統(tǒng)提供熱能，整個(gè)分離過程節(jié)能、環(huán)保，不但有效地降低 了運(yùn)行成本，還能使物料在10~40°C的溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效分離，不易使產(chǎn)品變性失活或 產(chǎn)生有害物質(zhì)。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說 明，實(shí)施例提及的內(nèi)容并非對本發(fā)明的限定。
[0020] 實(shí)施例1 一種丁烯二醇溶液的工業(yè)分離方法，包括以下步驟： 步驟1，將50%濃度的丁烯二醇溶液放入真空分離罐內(nèi)進(jìn)行加熱，丁烯二醇溶液不斷吸 收熱量、升高溫度，當(dāng)溫度達(dá)到25°C時(shí)，溶液中的水連續(xù)氣化形成水蒸汽與丁烯二醇溶液分 離，丁烯二醇溶液則慢慢被濃縮； 步驟2，步驟1中的水蒸汽在水壓為IMpa、水流為200m/s的冷凝水的引射作用下被吸入 分子壓縮機(jī)構(gòu)進(jìn)行多級壓縮，壓縮完成后，冷凝水的動(dòng)能及溫度降低且被進(jìn)入冷凝水緩沖 槽，水蒸汽的動(dòng)能及溫度升高形成二次蒸汽，用于給丁烯二醇溶液的蒸發(fā)分離提供熱量； 其中，分子壓縮機(jī)構(gòu)總共有48個(gè)且被間隔排列成6行8列的矩陣，分子壓縮機(jī)構(gòu)的頂端 開設(shè)有冷凝水入口端、內(nèi)設(shè)有3個(gè)串聯(lián)的噴射器，且第2個(gè)噴射器比第1個(gè)噴射器的尺寸大、 比第3個(gè)噴射器的尺寸小，分子壓縮機(jī)構(gòu)的底端開設(shè)有出口端，3個(gè)噴射器均包括第一腔室、 噴嘴及第二腔室，噴嘴一端連接于第一腔室、另一端連接于第二腔室，1號噴射器的第一腔 室的頂端相連于冷凝水入口端，3號噴射器的第二腔室的底端相連于出口端，分子壓縮機(jī)構(gòu) 的外表面還開設(shè)有12個(gè)通孔，每4個(gè)通孔為一組，每組通孔呈圓周均勻分布在分子壓縮機(jī)構(gòu) 外表面且水平穿入第二腔室。
[0021]需要說明的是，冷凝水先進(jìn)入第一個(gè)噴射器的第一腔室中，接著經(jīng)過噴嘴，此時(shí)， 冷凝水的流速會突然增大，噴射器的第二腔室內(nèi)產(chǎn)生低壓，部分水蒸汽通過通孔被吸入噴 射器的第二腔室中，緊接著冷凝水流入噴射器的第二腔室內(nèi)，由于此時(shí)冷凝水的流速很快， 能在很短的時(shí)間內(nèi)帶著水蒸氣往下一個(gè)噴射器的方向快速運(yùn)動(dòng)，即水蒸氣在很短的時(shí)間內(nèi) 被冷凝水壓縮，因此水蒸汽的動(dòng)能及溫度迅速升高，然后由第一個(gè)噴射器排出的水氣混合 物進(jìn)入第二個(gè)噴射器中，此時(shí)，在冷凝水的引射作用下又有很多水蒸汽通過通孔被吸入第 二個(gè)噴射器中進(jìn)行壓縮，同樣再進(jìn)入第三個(gè)噴射器中進(jìn)行壓縮，就這樣通過3個(gè)噴射器的壓 縮處理，冷凝水將85%的能量都轉(zhuǎn)換給水蒸汽，水蒸氣的溫度升高。
[0022] 步驟3,將步驟2中的二次蒸汽送入板式換熱器中，在強(qiáng)制循環(huán)栗的驅(qū)動(dòng)下，丁烯二 醇溶液進(jìn)入板式換熱器中，與二次蒸汽進(jìn)行熱量交換后回到真空分離罐內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行蒸發(fā)分 離； 步驟4，步驟3中的二次蒸汽放熱后由氣相變?yōu)橐合嘈纬衫淠?，與步驟2中的冷凝水一 起進(jìn)入多級增壓栗，增壓后的冷凝水被送入分子壓縮機(jī)構(gòu)中； 步驟5,將丁烯二醇溶液的濃度濃縮至90%時(shí)停止蒸發(fā)分離，此時(shí)的分離溫度已經(jīng)達(dá)到 35°C，將冷凝水緩沖槽中的冷凝水收集至冷凝水回收罐內(nèi)。
[0023] 上述各個(gè)步驟均是在真空條件下進(jìn)行。
[0024] 為了說明工業(yè)分離方法相比于傳統(tǒng)的分離方法在能耗、運(yùn)行成本、環(huán)保、分離溫度 方面具有很大進(jìn)步，下面進(jìn)行一組試驗(yàn)，試驗(yàn)1采用傳統(tǒng)的真空低溫蒸餾法，試驗(yàn)2采用實(shí)施 例1中所述方法，分別將4000KG濃度為50%的丁烯二醇溶液分離、濃縮，當(dāng)濃度為90%時(shí)即停 止試驗(yàn)，記錄相關(guān)參數(shù)，兩種方法得到的參數(shù)見表1。
[0025] 表1不同分離方法在分離溫度及能耗方面的影響
說明：對照組1采用0.6Mpa的飽和蒸汽，蒸汽價(jià)格按220元/T計(jì)算，電價(jià)按實(shí)際價(jià)格0.55 元/Kwh計(jì)算。
[0026]由以上數(shù)據(jù)對比可知，試驗(yàn)1的分離溫度高且變化大，分離溫度從50°C達(dá)到了 110 °C，升高60°C，而試驗(yàn)2的分離溫度低且變化小，分離溫度從25°C達(dá)到了35°C，僅升高10°C， 這就說明工業(yè)分離方法能實(shí)現(xiàn)更低溫度下的分離。
[0027] 眾所周知，水的沸點(diǎn)越低，蒸發(fā)時(shí)所需要吸收的能量將越少，因此等量分離丁烯二 醇溶液中的水時(shí)，試驗(yàn)2相對于試驗(yàn)1耗能更少;而且試驗(yàn)1不僅需要消耗電量，還需要消耗 大量蒸汽，試驗(yàn)2只需要消耗電量，蒸汽在生產(chǎn)過程中會排放多種污染物，如S02、C02及氮氧 化物等，會對環(huán)境造成一定污染，因此工業(yè)分離方法更節(jié)能、環(huán)保。
[0028] 同樣，由以上數(shù)據(jù)對比可知，采用工業(yè)分離方法的運(yùn)行成本更低，約為真空低溫蒸 餾法的23%(93 · 5/403 · 15 ? 23%)。
[0029] 實(shí)施例2 一種果糖溶液的工業(yè)分離方法，包括以下步驟： 步驟1，將30%濃度的果糖溶液放入真空分離罐內(nèi)進(jìn)行加熱，丁烯二醇溶液不斷吸收熱 量、升高溫度，當(dāng)溫度達(dá)到25°C時(shí)，溶液中的水連續(xù)氣化形成水蒸汽與果糖溶液分離，果糖 溶液則慢慢被濃縮； 步驟2，步驟1中的水蒸汽在水壓為IMpa、水流為200m/s的冷凝水的引射作用下被吸入 分子壓縮機(jī)構(gòu)進(jìn)行多級壓縮，壓縮完成后，冷凝水的動(dòng)能及溫度降低且被進(jìn)入冷凝水緩沖 槽，水蒸汽的動(dòng)能及溫度升高形成二次蒸汽，用于給丁烯二醇溶液的蒸發(fā)分離提供熱量； 其中，分子壓縮機(jī)構(gòu)總共有48個(gè)且被間隔排列成6行8列的矩陣，分子壓縮機(jī)構(gòu)的頂端 開設(shè)有冷凝水入口端、內(nèi)設(shè)有3個(gè)串聯(lián)的噴射器，且第2個(gè)噴射器比第1個(gè)噴射器的尺寸大、 比第3個(gè)噴射器的尺寸小，分子壓縮機(jī)構(gòu)的底端開設(shè)有出口端，3個(gè)噴射器均包括第一腔室、 噴嘴及第二腔室，噴嘴一端連接于第一腔室、另一端連接于第二腔室，1號噴射器的第一腔 室的頂端相連于冷凝水入口端，3號噴射器的第二腔室的底端相連于出口端，分子壓縮機(jī)構(gòu) 的外表面還開設(shè)有12個(gè)通孔，每4個(gè)通孔為一組，每組通孔呈圓周均勻分布在分子壓縮機(jī)構(gòu) 外表面且水平穿入第二腔室。
[0030] 需要說明的是，冷凝水先進(jìn)入第一個(gè)噴射器的第一腔室中，接著經(jīng)過噴嘴，此時(shí)， 冷凝水的流速會突然增大，噴射器的第二腔室內(nèi)產(chǎn)生低壓，部分水蒸汽通過通孔被吸入噴 射器的第二腔室中，緊接著冷凝水流入噴射器的第二腔室內(nèi)，由于此時(shí)冷凝水的流速很快， 能在很短的時(shí)間內(nèi)帶著水蒸氣往下一個(gè)噴射器的方向快速運(yùn)動(dòng)，即水蒸氣在很短的時(shí)間內(nèi) 被冷凝水壓縮，因此水蒸汽的動(dòng)能及溫度迅速升高，然后由第一個(gè)噴射器排出的水氣混合 物進(jìn)入第二個(gè)噴射器中，此時(shí)，在冷凝水的引射作用下又有很多水蒸汽通過通孔被吸入第 二個(gè)噴射器中進(jìn)行壓縮，同樣再進(jìn)入第三個(gè)噴射器中進(jìn)行壓縮，就這樣通過3個(gè)噴射器的壓 縮處理，冷凝水將85%的能量都轉(zhuǎn)換給水蒸汽，水蒸氣的溫度升高。
[0031] 步驟3,將步驟2中的二次蒸汽送入板式換熱器中，在強(qiáng)制循環(huán)栗的驅(qū)動(dòng)下，果糖溶 液進(jìn)入板式換熱器中，與二次蒸汽進(jìn)行熱量交換后回到真空分離罐內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行蒸發(fā)分離； 步驟4，步驟3中的二次蒸汽放熱后由氣相變?yōu)橐合嘈纬衫淠?，與步驟2中的冷凝水一 起進(jìn)入多級增壓栗，增壓后的冷凝水被送入分子壓縮機(jī)構(gòu)中； 步驟5，將果糖溶液的濃度濃縮至70%時(shí)停止蒸發(fā)分離，將冷凝水緩沖槽中的冷凝水收 集至冷凝水回收罐內(nèi)。
[0032] 上述各個(gè)步驟均是在真空條件下進(jìn)行。
[0033] 為了對比分析工業(yè)分離方法與傳統(tǒng)的真空低溫蒸餾法分離熱敏性產(chǎn)品時(shí)對產(chǎn)品 性質(zhì)的影響，下面進(jìn)行一組試驗(yàn)，試驗(yàn)3采用傳統(tǒng)的真空低溫蒸餾法，試驗(yàn)4采用實(shí)施例2中 所述方法，分別將濃度為30%的果糖溶液分離、濃縮，當(dāng)濃度為70%時(shí)即停止試驗(yàn)，記錄相關(guān) 參數(shù)，兩種方法得到的參數(shù)見表2。
[0034] 表2不同分離方法對產(chǎn)品性質(zhì)的影響
說明：果糖溶液在高溫分離時(shí)極易產(chǎn)生甲基糠醛，該物質(zhì)屬于致癌物質(zhì)，國家食品藥品 監(jiān)督管理局執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)是每千克產(chǎn)品中甲基糠醛含量小于40mg。
[0035] 由以上數(shù)據(jù)對比可知，試驗(yàn)4比試驗(yàn)3的分離溫度低，且分離后試驗(yàn)4中甲基糠醛的 含量約為試驗(yàn)3的21%(6.5/31 ? 21%)，由此可見工業(yè)分離方法能有效防止熱敏性物料分離 時(shí)生成副產(chǎn)物，有效保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
[0036] 上述實(shí)施方式為本發(fā)明較佳的實(shí)現(xiàn)方案，除此之外，本發(fā)明還可以其它方式實(shí)現(xiàn)， 在不脫離本技術(shù)方案構(gòu)思的前提下任何顯而易見的替換均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種工業(yè)分離方法，包括以下步驟： 步驟1，將物料放入真空分離罐內(nèi)進(jìn)行蒸發(fā)分離，物料中的水形成水蒸汽，物料則被濃 縮； 步驟2,步驟1中的水蒸汽在冷凝水的引射作用下被吸入分子壓縮機(jī)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行多級壓 縮，壓縮完成后，冷凝水被排出，水蒸汽形成二次蒸汽，用于給物料的蒸發(fā)分離提供熱量； 其中，所述分子壓縮機(jī)構(gòu)頂端開設(shè)有冷凝水入口端、內(nèi)設(shè)有多個(gè)串聯(lián)的噴射器、底端開 設(shè)有出口端，所述噴射器包括第一腔室、噴嘴及第二腔室，所述噴嘴一端連接于第一腔室、 另一端連接于第二腔室，第一個(gè)噴射器的第一腔室的頂端相連于冷凝水入口端，最后一個(gè) 噴射器的第二腔室的底端相連于出口端，所述分子壓縮機(jī)構(gòu)還包括若干個(gè)通孔，所述通孔 從分子壓縮機(jī)構(gòu)的外表面穿入第二腔室； 步驟3,將步驟2中的二次蒸汽與真空分離罐中的物料進(jìn)行熱量交換，物料吸收熱量繼 續(xù)蒸發(fā)分離，二次蒸汽放熱形成冷凝水； 上述各個(gè)步驟均是在真空條件下進(jìn)行。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)分離方法，其特征在于:所述步驟2中的冷凝水被排入冷 凝水緩沖槽。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的工業(yè)分離方法，其特征在于:將所述步驟3中的冷凝水與冷凝 水緩沖槽中的冷凝水一起送入多級增壓栗，增壓后的冷凝水被送入步驟2中的多級噴射器 內(nèi)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的工業(yè)分離方法，其特征在于:物料完成分離后，將所述冷凝水 緩沖槽中的冷凝水收集至冷凝水回收罐內(nèi)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的工業(yè)分離方法，其特征在于:所述步驟3中的二次蒸汽與物料 是在板式換熱器中進(jìn)行熱量交換。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的工業(yè)分離方法，其特征在于:所述物料是通過強(qiáng)制循環(huán)栗被送 入板式換熱器中。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的工業(yè)分離方法，其特征在于:所述分子壓縮機(jī)構(gòu)有若干個(gè)且將 其間隔排列成矩陣。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的工業(yè)分離方法，其特征在于:所述步驟2中分子壓縮機(jī)構(gòu)的噴 射器包括1號噴射器、2號噴射器及3號噴射器，所述2號噴射器比1號噴射器的尺寸大且比3 號噴射器的尺寸小。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的工業(yè)分離方法，其特征在于:所述通孔每4個(gè)為一組，每組通孔 呈圓周均勻分布在噴射器本體的外表面且水平穿入噴射器的第二腔室內(nèi)。10. 根據(jù)權(quán)利要求1 一9任一所述的工業(yè)分離方法，其特征在于:所述冷凝水進(jìn)入分子壓 縮機(jī)構(gòu)時(shí)的水壓為〇.5Mpa-1.5Mpa、水流為100m/s-250m/s。
【文檔編號】B01D3/10GK105854328SQ201610308311
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】王寶華, 高建, 高寧寧
【申請人】耒陽金悅科技發(fā)展有限公司