一种中药挥发油提取及液油水分离装置的制作方法

本发明涉及油水分离，具体涉及一种中药挥发油提取及液油水分离装置。

背景技术：

1、中药挥发油（又称精油）是中药材中具有挥发性、可随水蒸气蒸馏而不被破坏的油状液体成分，其通常具有显著的药理活性，是中药质量评价的重要指标。工业上最常用的提取方法是水蒸气蒸馏法：药材与水共蒸馏，挥发油随水蒸气蒸出，经冷凝后得到油水混合液，再通过油水分离装置获得纯品。

2、目前最常用的常规装置为单孔挥发油分离器（或称挥发油测定器）。其典型结构包括：一根垂直的玻璃油水分离组件，管上部与冷凝器连接，下部与蒸馏烧瓶相通，中部或顶部设有溢流排水口，顶部设有集油腔与排油阀；基于重力沉降，冷凝后的油水混合液进入油水分离组件，水相因密度较大而下沉，油相因密度较小而上浮，在管上部形成油层，达到一定厚度后通过溢流或手动排油收集。

3、然而由于中药挥发油的密度通常接近水，部分品种（如当归、川芎、桂枝油）与水密度差极小。采用上述单一通道型分离器处理此类挥发油时，混合液自顶部进入单一垂直油水分离组件后，管内形成抛物线型层流流速分布，中央区域流速显著高于近壁区域。中央高速流区的液流对油滴产生轴向拖曳作用，使其在分离区内的实际滞留时间极短，而密度相近的油滴在重力场中完成径向浮升分离所需的特征时间远大于此值，因此导致油相尚未浮升至液面即被水相夹带排出，进一步降低油水的分离效率。为此，有必要提出一种中药挥发油提取及液油水分离装置，以解决所提出的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种中药挥发油提取及液油水分离装置，采用亲水疏油涂层改性的蒸馏液离心分离前处理，结合多通道并联且疏水亲油改性的油水重力沉降分层，提高常规中药挥发油的得率，克服传统因分层不足导致的分离效率低下的问题。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种中药挥发油提取及液油水分离装置，包括用于容纳中药料加热以产生油水混合蒸气的蒸馏釜，蒸馏釜连通有用于冷凝油水混合蒸气为冷凝蒸馏液的冷凝器，冷凝器远离蒸馏釜一端连通有离心分离组件，离心分离组件用于离心冷凝蒸馏液；

3、离心分离组件远离冷凝器一端连通有油水分离组件，油水分离组件内固定连接有分流分层器，分流分层器内为设有若干油水分层管，若干油水分层管均与油水分离组件的轴线平行，且若干油水分层管呈蜂窝状分布于分流分层器内，油水分离组件底部开设有挥发油收集阀出口，油水分离组件侧壁上设有与蒸馏釜连通的回水管道，回水管道内液体流动的最高点所在平面与油水分层管高度的中间点齐平，回水管道用于将油水分离后的蒸馏液连续流入蒸馏釜内。

4、上述方案的技术原理如下：蒸馏釜加热中药料产生的油水混合蒸气经冷凝器冷凝为蒸馏液后，先送入离心分离组件进行初步离心分层，使油相与水相获得初始密度差放大；随后蒸馏液进入油水分离组件，管内固定有开设有若干蜂窝状平行油水分层管的分流分层器，蒸馏液在流经各油水分层管时被分割为多股独立细流，每股细流在自身重力场中完成油滴上浮与水相下沉的精细分离，最终挥发油聚集于油水分离组件底部并经挥发油收集阀出口排出，水相经侧壁提取罐引出。

5、采用上述方案有以下有益效果：

6、1、本方案通过蜂窝状多通道分割，将单一轴向集中流转变为多股平行均匀薄层流，抑制管轴心高速区对油滴的轴向拖曳，使密度相近的挥发油在有限管长内获得充分浮升时间，解决流速不均导致油滴被夹带的问题。

7、2、本方案各油水分层管水力直径小，液流雷诺数降低，流速径向分布趋于均匀，油滴在层流环境中上浮聚并过程更稳定，有效降低了因油水密度差极小导致的重力沉降驱动力不足问题，弥补密度差小导致分层速度慢的缺陷。

8、3、本方案通过蜂窝状高密度的油水分层管布局在有限截面积内提供了较大的有效分离流通面积，使装置在保持体积紧凑的同时获得较高处理通量。

9、进一步，离心分离组件包括管式离心机，管式离心机的输入端与冷凝器连通，管式离心机的输出端与油水分离组件连通，管式离心机信号连接有控制系统。

10、离心机内壁设有亲水疏油的涂层。

11、有益效果：管式离心机接收冷凝器输出的蒸馏液，通过高速旋转产生离心力场，使密度略小的油相向中心轴线富集、密度较大的水相向外壁迁移，在蒸馏液进入油水分离组件前即完成初步相分层，利用离心力驱动力远大于重力场，使密度差极小的油水混合液也能在短时间内完成预分离，弥补单一重力沉降分离驱动力不足的缺陷，并为后续多通道重力精细分离提供了已初步分相的进料条件。此外，亲水疏油涂层改性的离心分离设计，在离心力场中通过诱导水相优先贴壁形成润滑液膜，降低油滴在转鼓内壁的粘附与滞留的概率，降低壁面油膜增厚导致的分离效率衰减和设备动平衡失稳。

12、进一步，分流分层器和油水分离组件一体成型，且分流分层器和油水分离组件均由玻璃材料制备而成。

13、有益效果：玻璃材质的设计，操作人员可透过管壁直接观察油层积聚厚度、油水界面清晰程度及油水分层管内两相分布状态，便于根据实时视觉判断确定挥发油收集时机，避免了不透明材质依赖间接液位测量导致的判断延迟或误差。

14、进一步，油水分层管内均设有疏水亲油的涂层。

15、有益效果：疏水亲油涂层的设计，将原本单纯依赖重力浮升的被动分离转化为主动分离模式，使密度差极小的挥发油在有限管长的油水分层管内获得更高的分离效率，同时疏水特性使水相在油水分层管的管壁处形成滑移边界，降低水流对近壁油滴的剪切拖曳，减少已聚并油层被剥离再分散的风险。

16、进一步，回水管道为倒u形弯折管状。

17、有益效果：u形弯折状的回水管道，能够形成虹吸阻断效应使回水流量仅由液位差驱动而非虹吸抽吸，降低液面过低时发生虹吸倒吸导致上层已分离油相被吸入回水管道的风险，保障油层留置空间内积聚油相的安全性和稳定性。

18、进一步，回水管道的倒u形弯折管的最高点所在水平面与油水分层管高度的中间点齐平，使油水分层管内高出回水管道流水位的上部形成油层留置空间，油水分层管内管低于回水管道流水位的下部形成油水分层空间。

19、有益效果：油层留置空间和油水分层空间形成的分区机制，降低油水分层管内因回水口设置于顶部而导致油层尚未充分增厚即被水流夹带排出的风险；同时，使蒸馏液中的水相能够经回水管道自动连续溢流排出至蒸馏釜，使长时间连续蒸馏过程中始终维持恒定的分离液位，确保油层留置空间的容积稳定性，也消除因液面过高导致油层溢流损失或液面过低使油相被吸入回水管道的操作风险。

20、进一步，挥发油收集阀出口包括流出管，流出管上设有第一开合阀。

21、有益效果：操作人员可通过控制第一开合阀的开合时序实现挥发油的分段收集与水相的独立排放，当油层积聚至设定厚度时开启阀门即可将底部挥发油经流出管收集，避免了连续排放时油水混合，提高了收集油相的纯度。

22、进一步，管式离心机输出端与油水分离组件的连通路径上设有第二开合阀。

23、有益效果：操作人员可通过调节第二开合阀的开度控制进入油水分离组件的进液流量，使液流速度与油水分层管内层流分离所需停留时间相匹配；对于分离难度大的挥发油品种，适当减小开度可延长有效停留时间，为油滴充分浮升聚并争取更长分离窗口，同时降低进液流速波动对已形成油水界面的扰动破坏。

24、进一步，冷凝器上连通有温度采集及调控件，温度采集及调控件用于实时采集冷凝器输出端的冷凝液温度数据，并调控冷凝液进入冷凝器的温度；

25、温度采集及调控件与控制系统信号连接。

26、有益效果：通过温度采集及调控件闭环温度控制使冷凝温度稳定在设定范围内，避免冷凝温度偏高导致低沸点挥发油随不凝气流失，也避免冷凝温度偏低引入高沸点杂质，确保不同药材品种均能在其适宜冷凝温度下获得高纯度馏出液。

27、进一步，控制系统包括温度调控模块和分离程度调控模块；

28、温度调控模块，用于供操作人员输入预设冷凝温度，并实时接收温度采集及调控件采集的实时温度数据，将实时温度数据与预设冷凝温度进行比较，然后根据比较结果调节温度采集及调控件的输出功率；

29、分离程度调控模块，用于供操作人员输入分离程度，并基于分离程度匹配管式离心机的转速，然后信号调控管式离心机的功率，以控制冷凝蒸馏液在管式离心机内所受离心力的大小。

30、有益效果：温度调控模块实现冷凝温度的自动稳定，分离程度调控模块使离心机转速可根据药材品种的分离难度灵活调整，实现密度差小的品种匹配较高转速以强化预分离，密度差大的品种匹配较低转速以降低能耗和机械损耗，提高了装置的工艺适应性与运行经济性。

31、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。