[发明专利]一种万吨级中药在线防挂壁蒸发浓缩装置及操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种中药蒸发浓缩装置及操作方法，特别涉及一种工业规模的中药在线防挂壁蒸发浓缩装置及操作方法。

背景技术

医药、化工、石油、动力、轻工、食品等过程工业的换热设备中，尤其是蒸发浓缩设备中，不同程度地存在着结垢问题。污垢的存在使传热效率下降，能耗和物耗增加，并可能带来安全和产品质量隐患。据统计，一些工业化国家因污垢问题而带来的经济损失约占其国民生产总值的0.25％。因此，污垢问题是换热设备的研究、设计和应用面临的重要挑战。换热设备内的污垢的预防和消除一般采用化学方法（添加化学阻垢剂及化学清洗）或物理方法（添加固体颗粒，机械清洗，施加物理场、表面技术）等。其中，向换热器等设备中加入固体颗粒的方法，形成的换热器也称为流化床换热器属于纯物理的方法，不但经济，而且具有较广的适用性，受到较多的关注。国外与此相关的研究和推广主要由荷兰的D.G.Klaren博士等开展。国内也有一些研究和应用的报导，例如：中国专利96120008.1、02131135.8、200410022892.1及相关的论文报导等。由于流化床换热器是一个非常宽泛的概念，其具体的设备结构、流动和传热形态、操作运行模式、适用物系等不但类别繁多，具体原理、方法、规模、成熟度等也有很大差别。Klaren等的技术及中国专利96120008.1主要以强制对流传热模式为主。中国专利200410022892.1以抑制换热器壳程的污垢为主。中国专利02131135.8是为了解决中药提取液等高黏高密度物系在蒸发浓缩时存在的挂壁或结垢等现象，在中试装置中包括蒸发浓缩器系统和真空系统；由加热器、上管箱、下管箱、分离室、循环管、出料装置及它们之间的连接管构成蒸发浓缩器；由冷凝器、真空泵、缓冲罐、接收罐及它们之间的连接管构成真空系统；系统不需外加循环泵，加热器顶部出口经过上管箱及连接管与分离室的一个入口相连，分离室上部有一出口与蒸汽冷凝器相连，冷凝器有一出口与冷凝液接收罐相连，接收罐上部有一出口与真空缓冲罐相连，而真空缓冲罐上部有一出口与真空泵相连，分离室下部出口通过循环管、连接管及下管箱与加热器相连；在该循环管路上有一出料装置。但是该技术存在以下问题：技术、装置及操作方法等是在中试规模条件下获得的蒸发能力最高为115kg/h，年产量为千吨级规模；而中药工业生产一般要求1000kg/h或以上的蒸发能力，即年产量为万吨级规模，现有中试技术及装置系统难以满足工业生产对蒸发能力的需求，需要开发年产万吨级工业规模的中药三相流在线防挂壁蒸发浓缩技术和装置及操作方法。对于化工制药等过程工业设备及技术来说，直接将小试或中试规模的装置和技术用于工业规模的生产和运行往往达不到预期目的或会失败，因为存在放大效应，必须发明新的技术和装置及操作方法，或者获得放大规律，从而改进小试或中试技术及装置和操作方法，考察技术及装置的工业生产的可行性。

基于上述考虑，针对中药生产过程中蒸发浓缩单元操作普遍存在的挂壁或结垢问题，在原有中试工作的基础上，结合流态化技术，本申请专利发明了可以抑制中药蒸发浓缩过程中存在的结垢现象的工业规模的蒸发浓缩装置及操作方法，尤其是可以解决高黏度、高密度的中药提取液的蒸发浓缩挂壁难题，目前国内外尚未见到任何与此发明相关的文献报导。

发明内容

本发明的目的在于克服已有中药蒸发浓缩技术的不足，提供一种工业规模的解决中药提取液蒸发浓缩过程中的挂壁现象的技术、装置及操作方法。其装置流程示意图见图1-3。

根据中药工业生产对蒸发浓缩器蒸发能力的现状和普遍要求，结合我们已有的小试及中试实验经验和相关知识，本发明优选确定了加热器1的加热面积为18.9m²，蒸发能力为1100～1400kg/h的工业生产规模的汽-液-固三相自然循环流化床蒸发浓缩装置系统，如图1所示。该装置系统称为蒸发浓缩装置系统；在该万吨级工业规模蒸发浓缩装置系统内，加入惰性固体颗粒材料，在加热蒸汽的加热条件下，形成汽-液-固三相自然循环流，依靠处于流化状态的固体颗粒的不断碰撞蒸发浓缩器的加热室1内的加热管的内壁面，从而打破壁面上的流动及传热边界层，抑制中药提取液在加热管内壁面上的挂壁或结垢现象的形成，使装置系统能够长期连续无垢稳定运行；同时，处于流化状态的固体颗粒不断冲刷管内表面也能够减薄或消除紧贴加热管内壁面的层流内层，从而强化中药的蒸发浓缩传热过程。

本发明是这样实现的：