[發明專利]一種萬噸級中藥在線防掛壁蒸發濃縮裝置及操作方法

有效

• 申請號: 201410068885.9
• 申請日: 2014-02-27
• 公開（公告）號: CN103861300A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 劉明言
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01D1/00
• 分類號: B01D1/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

技術領域

本發明涉及一種中藥蒸發濃縮裝置及操作方法，特別涉及一種工業規模的中藥在線防掛壁蒸發濃縮裝置及操作方法。

背景技術

醫藥、化工、石油、動力、輕工、食品等過程工業的換熱設備中，尤其是蒸發濃縮設備中，不同程度地存在著結垢問題。污垢的存在使傳熱效率下降，能耗和物耗增加，并可能帶來安全和產品質量隱患。據統計，一些工業化國家因污垢問題而帶來的經濟損失約占其國民生產總值的0.25％。因此，污垢問題是換熱設備的研究、設計和應用面臨的重要挑戰。換熱設備內的污垢的預防和消除一般采用化學方法（添加化學阻垢劑及化學清洗）或物理方法（添加固體顆粒，機械清洗，施加物理場、表面技術）等。其中，向換熱器等設備中加入固體顆粒的方法，形成的換熱器也稱為流化床換熱器屬于純物理的方法，不但經濟，而且具有較廣的適用性，受到較多的關注。國外與此相關的研究和推廣主要由荷蘭的D.G.Klaren博士等開展。國內也有一些研究和應用的報導，例如：中國專利96120008.1、02131135.8、200410022892.1及相關的論文報導等。由于流化床換熱器是一個非常寬泛的概念，其具體的設備結構、流動和傳熱形態、操作運行模式、適用物系等不但類別繁多，具體原理、方法、規模、成熟度等也有很大差別。Klaren等的技術及中國專利96120008.1主要以強制對流傳熱模式為主。中國專利200410022892.1以抑制換熱器殼程的污垢為主。中國專利02131135.8是為了解決中藥提取液等高黏高密度物系在蒸發濃縮時存在的掛壁或結垢等現象，在中試裝置中包括蒸發濃縮器系統和真空系統；由加熱器、上管箱、下管箱、分離室、循環管、出料裝置及它們之間的連接管構成蒸發濃縮器；由冷凝器、真空泵、緩沖罐、接收罐及它們之間的連接管構成真空系統；系統不需外加循環泵，加熱器頂部出口經過上管箱及連接管與分離室的一個入口相連，分離室上部有一出口與蒸汽冷凝器相連，冷凝器有一出口與冷凝液接收罐相連，接收罐上部有一出口與真空緩沖罐相連，而真空緩沖罐上部有一出口與真空泵相連，分離室下部出口通過循環管、連接管及下管箱與加熱器相連；在該循環管路上有一出料裝置。但是該技術存在以下問題：技術、裝置及操作方法等是在中試規模條件下獲得的蒸發能力最高為115kg/h，年產量為千噸級規模；而中藥工業生產一般要求1000kg/h或以上的蒸發能力，即年產量為萬噸級規模，現有中試技術及裝置系統難以滿足工業生產對蒸發能力的需求，需要開發年產萬噸級工業規模的中藥三相流在線防掛壁蒸發濃縮技術和裝置及操作方法。對于化工制藥等過程工業設備及技術來說，直接將小試或中試規模的裝置和技術用于工業規模的生產和運行往往達不到預期目的或會失敗，因為存在放大效應，必須發明新的技術和裝置及操作方法，或者獲得放大規律，從而改進小試或中試技術及裝置和操作方法，考察技術及裝置的工業生產的可行性。

基于上述考慮，針對中藥生產過程中蒸發濃縮單元操作普遍存在的掛壁或結垢問題，在原有中試工作的基礎上，結合流態化技術，本申請專利發明了可以抑制中藥蒸發濃縮過程中存在的結垢現象的工業規模的蒸發濃縮裝置及操作方法，尤其是可以解決高黏度、高密度的中藥提取液的蒸發濃縮掛壁難題，目前國內外尚未見到任何與此發明相關的文獻報導。

發明內容

本發明的目的在于克服已有中藥蒸發濃縮技術的不足，提供一種工業規模的解決中藥提取液蒸發濃縮過程中的掛壁現象的技術、裝置及操作方法。其裝置流程示意圖見圖1-3。

根據中藥工業生產對蒸發濃縮器蒸發能力的現狀和普遍要求，結合我們已有的小試及中試實驗經驗和相關知識，本發明優選確定了加熱器1的加熱面積為18.9m²，蒸發能力為1100～1400kg/h的工業生產規模的汽-液-固三相自然循環流化床蒸發濃縮裝置系統，如圖1所示。該裝置系統稱為蒸發濃縮裝置系統；在該萬噸級工業規模蒸發濃縮裝置系統內，加入惰性固體顆粒材料，在加熱蒸汽的加熱條件下，形成汽-液-固三相自然循環流，依靠處于流化狀態的固體顆粒的不斷碰撞蒸發濃縮器的加熱室1內的加熱管的內壁面，從而打破壁面上的流動及傳熱邊界層，抑制中藥提取液在加熱管內壁面上的掛壁或結垢現象的形成，使裝置系統能夠長期連續無垢穩定運行；同時，處于流化狀態的固體顆粒不斷沖刷管內表面也能夠減薄或消除緊貼加熱管內壁面的層流內層，從而強化中藥的蒸發濃縮傳熱過程。

本發明是這樣實現的：