制药废水浓缩工艺与设备设计
本设计旨在提高中草药废水回用水的水质，对比传统蒸发技术和机械蒸汽再压缩技术，最后选用机械蒸汽再压缩技术作为制药废水浓缩工艺的节能手段，进行了物料衡算，能量衡算，设备工艺计算和换热器的机械设计，列出工艺所需的设备清单，完成了安全性评估和经济效益计算，使用AuToCAD软件绘制工艺流程图，设备布置图，换热器设备图。关键词 制药废水，浓缩工艺，工艺计算，机械蒸汽再压缩技术
目录
1 总论 1
1.1设计依据 1
1.2地区条件 1
1.3确定厂址 2
2 发展评述 2
2.1 简史概述 2
2.2实验分析 3
2.3 工艺选择与论证 4
3 工艺叙述 4
3.1 MVR工艺过程 4
3.2工艺参数 5
3.3能耗参数 5
4 物料和热量计算 6
4.1 物料衡算 6
4.2 热量衡算 7
5 工艺计算 8
5.1原料液泵 8
5.2预热器 8
5.3蒸发器 10
5.4空气压缩机 11
5.5换热器 11
5.6循环泵 12
5.7浓缩液泵 13
5.8原料液储罐 13
5.9浓缩液储罐 14
5.10气凝水罐 14
5.11真空泵 14
5.12气液分离器 15
5.13设备清单 16
6 换热器的机械设计 17
6.1 设计依据 17
6.2 壁厚的计算 17
6.3 材质的选择 18
7 安全性 19
8 经济性 19
感言 21
致谢 22
参考文献 23
1 总论
1.1设计依据
中草药是我国的民族智慧结晶，我国的药物发展史上举足轻重。近些年来，中草药疗效好，副作用小，受到中外人民的青睐，以中药为原料制成的中成药服用方便，疗效优于传统的煎制中药。中成药制取科技的发 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
展，使中成药生产规模不断扩大，中成药成为中草药产业的主要组成部分[4,5]。
事物具有两面性，中成药虽然服用便捷而富有成效，但是在它的生产过程中不可避免的会产生废水，在强调可持续发展的大背景下，环境污染成其发展的制约条件[9]。不同于一般的污水，中成药的废水在组成，形态，色泽，处理方法上有很大的差异。在中成药的生产过程中，产生的药汁残液和设备清洁、清洗用水具有浓度高、色度深、成分复杂的特点。本设计以中成药生产中产生的一步废水和三步废水为处理对象，以提高了回用水的量，减少污水含水率，利于后续污水处理为目的，进行制药废水浓缩工艺与指定设备设计[2,3]。
1.2地区条件
气候条件：
图1 靖江风向玫瑰图
靖江气候上属于亚热带，气候比较温和，降水充足，光照充足，综合了海洋性、季风性、过渡性的气候特点。夏天酷热常雨，冬天严寒干燥。在春秋两季，冷暖交替，气候分明。由风玫瑰可以看出，春夏多东南风，秋冬多偏北风，总体上盛行风向为东南风，所以厂区确定为下风口，即靖江的西北方。在冬季停止生产进行厂内检修。 经济条件：
靖江襟江近海，三面环江，南北承接苏南苏北两大板块，东西连接上海南京两大经济圈，面积673平方公里，人口约66万， 90年代经济水平就已经迈入小康，21世纪进入传播运输发达市行列，近十年经济实力持续攀升，在长江下游首屈一指，雄厚的经济实力吸引了不少投资者。
1.3确定厂址
选择靖江市经济技术开发区城北园区。
铁路运输：由十二五规划，附近的新长、靖宜、沪泰三条大动脉将直通靖江，使其成为不久后的交通枢纽。
水路运输：靠近运河长江，濒临东海，通航能力2亿吨，发展潜力强劲。其中南京向东的10米以下深水航线为十二五期间重大工程，其中的一期工程完成后，内河江港将会跻身海港的行列。
供水：靠经长江和运河这两个水资源集中处，有靖江市总体规划，城北园区规划合兴水厂供水，由北环路供水管网连接供应。
供热供电：城北园区利用的江源热电厂，位于园区南侧，现有装机容量6×35t中温中压锅炉，3000KW和 6000KW背压式气凝发电机组，6000kw抽凝式发电机组各一台，总装机容量15MW。
2发展评述
2.1 简史概述
2.1.1单效蒸发
过去很长一段时间使用单效蒸发，用锅炉加热水产生高温水蒸气，再来加热蒸发器，蒸发器中的溶剂蒸出，达到浓缩的效果，但是蒸发器蒸出的蒸汽热能却被忽略，造成能源浪费。
2.1.2多效蒸发
多效蒸发可以看作多个单效蒸发器的串联，这样后一个蒸发器产生的高温蒸汽可以加热前一个蒸发器，只是最后一个蒸发器的高温蒸汽还是被浪费了，而且多销的效数增加不见得节省的能量越多，设备投资也在加大，最大收益在6效左右， 这对其应用也是一个限制。
2.1.3机械蒸汽再压缩MVR
机械蒸汽再压缩工艺的原理，是将蒸发器中溶剂蒸出的二次蒸汽，使用空气压缩机压缩，以此提高它的温度和压力，在通入换热器来加热原料液，使得热能循环使用，整个系统仅需供给空气压缩机的电能，经济环保，处理高效[1,8]。
2.2实验分析
本设计所涉及的废水实验现象：
(1)量取200ml一步废水与200ml三步废水混合于500ml烧杯中，溶液黑色；
(2). 用电炉加热，温度至99℃时溶液开始沸腾，蒸汽有中草药的气味；
(3). 蒸发至350ml时，溶液温度为100℃，呈黑色，沸腾剧烈；
(4). 蒸发至300ml时，溶液温度为101℃，涌出大量泡沫，且泡沫一会消失，一会又突然涌出。
(5). 蒸发至250ml时，溶液温度为101℃，泡沫量增大，溶液呈爆沸状态；经常搅拌均匀，防止泡沫涌出。
(6). 蒸发至200ml时，溶液温度为102℃，温度升高缓慢；
(7). 蒸发至150ml时，溶液温度为102℃，溶液有点浑浊，烧杯底部有微量结晶生成；
(8). 蒸发至100ml时，溶液温度为103℃，结晶继续缓慢生成；
(9). 蒸发至50ml时，溶液温度为104℃，晶体量依旧很少；
目录
1 总论 1
1.1设计依据 1
1.2地区条件 1
1.3确定厂址 2
2 发展评述 2
2.1 简史概述 2
2.2实验分析 3
2.3 工艺选择与论证 4
3 工艺叙述 4
3.1 MVR工艺过程 4
3.2工艺参数 5
3.3能耗参数 5
4 物料和热量计算 6
4.1 物料衡算 6
4.2 热量衡算 7
5 工艺计算 8
5.1原料液泵 8
5.2预热器 8
5.3蒸发器 10
5.4空气压缩机 11
5.5换热器 11
5.6循环泵 12
5.7浓缩液泵 13
5.8原料液储罐 13
5.9浓缩液储罐 14
5.10气凝水罐 14
5.11真空泵 14
5.12气液分离器 15
5.13设备清单 16
6 换热器的机械设计 17
6.1 设计依据 17
6.2 壁厚的计算 17
6.3 材质的选择 18
7 安全性 19
8 经济性 19
感言 21
致谢 22
参考文献 23
1 总论
1.1设计依据
中草药是我国的民族智慧结晶，我国的药物发展史上举足轻重。近些年来，中草药疗效好，副作用小，受到中外人民的青睐，以中药为原料制成的中成药服用方便，疗效优于传统的煎制中药。中成药制取科技的发 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
展，使中成药生产规模不断扩大，中成药成为中草药产业的主要组成部分[4,5]。
事物具有两面性，中成药虽然服用便捷而富有成效，但是在它的生产过程中不可避免的会产生废水，在强调可持续发展的大背景下，环境污染成其发展的制约条件[9]。不同于一般的污水，中成药的废水在组成，形态，色泽，处理方法上有很大的差异。在中成药的生产过程中，产生的药汁残液和设备清洁、清洗用水具有浓度高、色度深、成分复杂的特点。本设计以中成药生产中产生的一步废水和三步废水为处理对象，以提高了回用水的量，减少污水含水率，利于后续污水处理为目的，进行制药废水浓缩工艺与指定设备设计[2,3]。
1.2地区条件
气候条件：
图1 靖江风向玫瑰图
靖江气候上属于亚热带，气候比较温和，降水充足，光照充足，综合了海洋性、季风性、过渡性的气候特点。夏天酷热常雨，冬天严寒干燥。在春秋两季，冷暖交替，气候分明。由风玫瑰可以看出，春夏多东南风，秋冬多偏北风，总体上盛行风向为东南风，所以厂区确定为下风口，即靖江的西北方。在冬季停止生产进行厂内检修。 经济条件：
靖江襟江近海，三面环江，南北承接苏南苏北两大板块，东西连接上海南京两大经济圈，面积673平方公里，人口约66万， 90年代经济水平就已经迈入小康，21世纪进入传播运输发达市行列，近十年经济实力持续攀升，在长江下游首屈一指，雄厚的经济实力吸引了不少投资者。
1.3确定厂址
选择靖江市经济技术开发区城北园区。
铁路运输：由十二五规划，附近的新长、靖宜、沪泰三条大动脉将直通靖江，使其成为不久后的交通枢纽。
水路运输：靠近运河长江，濒临东海，通航能力2亿吨，发展潜力强劲。其中南京向东的10米以下深水航线为十二五期间重大工程，其中的一期工程完成后，内河江港将会跻身海港的行列。
供水：靠经长江和运河这两个水资源集中处，有靖江市总体规划，城北园区规划合兴水厂供水，由北环路供水管网连接供应。
供热供电：城北园区利用的江源热电厂，位于园区南侧，现有装机容量6×35t中温中压锅炉，3000KW和 6000KW背压式气凝发电机组，6000kw抽凝式发电机组各一台，总装机容量15MW。
2发展评述
2.1 简史概述
2.1.1单效蒸发
过去很长一段时间使用单效蒸发，用锅炉加热水产生高温水蒸气，再来加热蒸发器，蒸发器中的溶剂蒸出，达到浓缩的效果，但是蒸发器蒸出的蒸汽热能却被忽略，造成能源浪费。
2.1.2多效蒸发
多效蒸发可以看作多个单效蒸发器的串联，这样后一个蒸发器产生的高温蒸汽可以加热前一个蒸发器，只是最后一个蒸发器的高温蒸汽还是被浪费了，而且多销的效数增加不见得节省的能量越多，设备投资也在加大，最大收益在6效左右， 这对其应用也是一个限制。
2.1.3机械蒸汽再压缩MVR
机械蒸汽再压缩工艺的原理，是将蒸发器中溶剂蒸出的二次蒸汽，使用空气压缩机压缩，以此提高它的温度和压力，在通入换热器来加热原料液，使得热能循环使用，整个系统仅需供给空气压缩机的电能，经济环保，处理高效[1,8]。
2.2实验分析
本设计所涉及的废水实验现象：
(1)量取200ml一步废水与200ml三步废水混合于500ml烧杯中，溶液黑色；
(2). 用电炉加热，温度至99℃时溶液开始沸腾，蒸汽有中草药的气味；
(3). 蒸发至350ml时，溶液温度为100℃，呈黑色，沸腾剧烈；
(4). 蒸发至300ml时，溶液温度为101℃，涌出大量泡沫，且泡沫一会消失，一会又突然涌出。
(5). 蒸发至250ml时，溶液温度为101℃，泡沫量增大，溶液呈爆沸状态；经常搅拌均匀，防止泡沫涌出。
(6). 蒸发至200ml时，溶液温度为102℃，温度升高缓慢；
(7). 蒸发至150ml时，溶液温度为102℃，溶液有点浑浊，烧杯底部有微量结晶生成；
(8). 蒸发至100ml时，溶液温度为103℃，结晶继续缓慢生成；
(9). 蒸发至50ml时，溶液温度为104℃，晶体量依旧很少；
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