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    沸腾干燥机的应用改进建议
    www.6418707.com  2019年03月15日  

    摘要从沸腾干燥机的工作原理等入手对目前该设备普遍存在的一些问题作了简要分析并提出了一些改进建议

    在固体制剂的生产工艺中沸腾干燥机是经常被选用的设备沸腾干燥具有传热效果良好生产能力大温度分布均匀操作?#38382;?#22810;样物料停留时间可调投资费用低廉和维修工作量较小等优点在国内经过30多年的使用与改进已显示出其在干燥领域的独特地位目前在制药化工食品等方面越来越体现出它的重要作用

    1沸腾干燥机的工作原理流程与特点

    1.1工作原理

    沸腾干燥又称流化床干燥它利用热空气流使湿颗粒悬浮流态化的沸腾使物料进行热交换通过热空气把蒸发的水分或有机溶媒带走其采用热风流动对物料进行气固二相悬浮接触的质热传递方式达到湿颗粒干燥的目的[1]流化床干燥技术涉及传热和传质两个相互过程在对流干燥过程中热空气通过与湿物料接触将热能传至物料表面再由表面传至物料内部这是一个传热过程而湿物料受热后表面水分首先气化而内部水分以液态或气态扩散到物料表面并不断气化到空气中使物料的水分逐渐降?#20572;?#23436;成干燥这是一个传?#20351;?#31243;

    1.2工作流程

    物料通过料车运送到沸腾床在气缸顶升作用下通过密封圈与沸腾床密封然后空气在引风机动力作用下经过滤装置净化散热器加热后再经气流分布板(筛网)分配进入沸腾床(干燥室)料斗内的物料在热风和搅拌作用下形成沸腾状态(即流态化)在大面积气固?#36739;?#25509;触中物料内部的水分(或溶剂)在较短的时间内蒸发并随排出空气带走物料被干燥

    1.3技术特点

    (1)传热效果良好床层内温度比较均匀具有很高的热容量系数(或体积传热系数)生产能力大

    (2)由于流化床内温度分布均匀可避免产品的任何局部过热所以特别适用于某些热敏物料的干燥(如磨芋聚丙烯酰胺等)

    (3)在同一设?#25913;?#21487;以进行连续操作也可进行间歇操作

    (4)物料在干燥器内的停留时间可以按需要进?#26800;?#25972;所以产品含水率稳定

    (5)独立电气柜和PLC人机交互操作控制集成了所有干燥?#38382;?#35774;置操作安全方便

    (6)干燥装置机械传动部件少设备的投资费用低廉维修工作量较小

    2对沸腾干燥机的改进建议

    经过长期的应用和发展沸腾干燥机在结构性能方面都有了明显的改善质量也在不断提高但还存在着一些问题下面结合生产实践提出改进建议

    2.1对热能利用不充分的改进建议

    沸腾干燥机从?#38382;?#19978;来说是一种空气对流干燥设备与传导型干燥设备相比能耗确实要大一些但如果采取一些措施则可以达到很好的节能效果建议(1)加强设备的密封效果目前大多数沸腾干燥机料斗与设备本体采用平面法?#21058;?#25509;密封效果较差建议设计时改用凹凸面法?#21058;?#25509;进口泵 卡?#22266;?#32418;酒(2)干燥器不少都采用钢管缠绕翅片进行换热钢管虽可节约材料成本但换热效果不好建议改用铜管(3)增加保温措施对热交换器的外壳添加保温层减少热能损失

    2.2对捕集除尘装置的改进建议

    能够顺利进行流化工艺操作的基本条件是物料具有良好的流化状态高效率的过滤除尘器使这种状态得以?#26377;?#36807;滤除尘器的除尘效率很大程度上决定了沸腾效果目前使用的除尘方式主要有抖袋除尘和脉冲反吹除尘两种

    2.2.1抖袋除尘

    通过气缸的往复运动实现捕集袋的摇振而达到除尘效果其布袋采用防静电无纤维脱落布制作捕集袋采用整体吊装的?#38382;健?#38382;题是布袋过滤器拆装不方便吊筋选材不太合理容易引起变形导致密封不严?#19981;?#24341;起跑粉和风量的变化?#20219;?#26579;了环?#24120;?#21448;降低了产品收率建议过滤袋采用卡箍连接方式进行连接吊筋选用不易变形的刚性材料同时定期检查更换布袋

    2.2.2脉冲反吹除尘

    随着国产电磁阀技术的进一步提高与价位的进一步降?#20572;?#33033;冲反吹除尘逐渐成为捕集装置的主流目前采用的滤?#23616;?#35201;有布袋和不锈钢烧结网两种其中不锈钢烧结网滤芯是唯一对任何物料收率均能保证达到99%以上的产品由于现在清洗技术的难题已基本解决不锈钢烧结网滤芯在收率和使用寿命方面的优势逐?#36739;?#29616;药厂使用也越来越多

    另外随着环境保护的要求越来越高建议完善除尘?#20302;常?#22686;加二次除尘装置

    2.3关于气流分布板(筛网)的改进建议

    沸腾干燥机中的气流分布板有两个作用一是支?#24418;?#26009;层二是使气体分布均匀分布板开孔的大小形状分布态势开孔率等都对流体的分布起着至关重要的影响气体分布不均匀会使床层中出现环流?#20445;?#20854;趋于极端?#36164;?#24202;层中某些部位出现沟流?#20445;?#32780;其余部位则是?#26469;?#36825;时大部分气体顺着床层中的某些通道以沟流的?#38382;?#30701;路通过床层离去使气固接触大为恶化这是应该着力避免的良好的分布板设计应能抑制床层中出现不均匀性即当床层中某些部位由于压?#21040;?#20302;气流速度增高时分布板所产生的阻力应能抑制气流的增加从而抑制流化的恶化

    目前大部分沸腾干燥机使用的气流分布板?#38382;降?#19968;多采用垂直的打?#35013;?#25110;席形网板物料在流化过程中很容易出现流化不均或产生死角等问题不能确保颗粒中药品的均匀度同时单一的开孔?#38382;?#20063;不能满足不同药品的生产工艺要求另一方面为了减少药品的漏料损失目前普遍采用多层网结构气流分布板和沸腾床体多采用大量螺栓固定拆卸不方便不易清洗干净而产生残留引起交叉污染等问题建议利用计算机流体动力学模型传热与传质模?#20572;?#22312;气流分布板设计时对孔距孔径开孔率等?#38382;?#36827;行空气动力学热力学仿真计算并验证?#26376;?#36275;不同物料的生产工艺要求在安装方式上连接方式制成可拆卸式?#21248;?#20445;实现快装和?#27807;ס?#23436;全的清洗

    2.4对完善进风空气处理的建议

    热空气的采风口一般设置在辅机房和加热装置消音器安装在一起辅机房与洁净区不设置直通的门窗辅机房的空气洁净级别往往比较?#20572;?#20250;影响药用热空气的质量这就要求设备本身有良好的净化装置否则未净化的空气会污染药品难以达到GMP要求

    目前国内许多设备对空气处理单元的配置为初效过滤器中效过滤器蒸汽加热(或电加热)(亚)高效过滤器空气处理?#20302;?#34429;然配置了初中高效过滤器但随着运行时间的不?#26174;?#21152;高效过滤器会出现堵塞或者破损目前只能从外观上来鉴别判断是否需要更换缺乏理论依据提早更换会增加成本推迟更换又会带来空气质量下降的风险从而影响产品的质量建议在高效过滤器前后增加压差显示装置当压差到达一定的数值后报警提示更换

    ?#36865;?#22823;多设?#35813;?#26377;除湿装置欣谕XY-FD-L6小型冷冻干燥机.水果冻干机空气除湿问题始终存在特别是在?#32791;?#21644;夏季空气湿度很大如果不进行除湿会对物料的干燥产生很大影响建议增加除湿装置

    许多设备的引风机与风阀不联动这可能会导致在风机停机和蝶阀关闭之间引起空气倒流的现象建议风机的启停与风阀的开关联动起来当风机启动时风阀同时打开而当风机停止运行时风阀同步关闭以保证?#25442;?#21457;生空气倒流

    2.5对设备与生产工艺结合不够的改进建议

    干燥工艺流程与设?#24178;?#35745;不合理会导致能量损失很大为?#27807;?#35299;决这些问题必须对产品的干燥特性进行?#20302;?#30340;?#33455;?span class="spwd">空压机干燥机 www.6418707.com?#21248;?#23450;最佳的干燥工艺?#38382;?#22914;对被干燥物料的性质进行?#33455;?#29289;料本身的性质是影响干燥的最主要因素物料的形状大小堆积厚度水分的结合方式化学特性等都会影响干燥速率国内除少数企?#20302;?span class="spwd">XY-FD-S20PLC中试型冷冻干燥机冻干机大部分设备制造企?#31561;?#20047;对制剂工艺技术的了解和进行工艺试验的必要条件对各种物料的使用条件了解也不是很充分?#23454;?#33268;研发不足很难进行新品种开发

    2.6对控制?#20302;?#30340;改进建议

    目前流化床类设备的操作?#38382;?#19968;般以操作人员的经验设定为主但其完全可以实现智能化对工艺?#38382;?#20063;可以实现追溯这就对流化床类设备的电气控制?#20302;?#25552;出了较高要求在电气控制?#20302;?#20013;需要有检测温度湿度压力压差风速操作时间粉尘浓度等一系列装置并得?#20132;?#30784;数据然后通过变送器输送和存储到触摸屏中由触摸屏对数据进行储存分析然后制定一个合适的工艺路线即可实现智能化控制

    2.6.1温度控制

    常用热风加热控?#21697;?#24335;采用简单的开关模式当温度达到设定值时停止通汽但换热器?#21248;?#26377;余热使空气温度继续上升反之亦然这样会造成温度波动过大影响设备的干燥质量建议?#21644;?#36807;控?#26222;?#27773;流量的大小来保持进风温度的高?#20572;?#24320;始升温时蒸汽流量较大使进风温度尽快接近设定值然后自动调节蒸汽量使其缓缓接近设定值最后保持稳定的蒸汽量使进风温度保持稳定

    2.6.2进风量控制

    大多的风量控制设备采用变频调速控制但没有安装风量测量元件生产过程中只能根据物料的流化状态随时通过人工进行风量大小的调节因此不能保证风量的稳定和风量的相对恒定而物料的变化过滤袋阻力的变化等因素都会对风量的稳定造成影响风量的变化又可影响干燥速度建议在进风管安装风量测量元件实现自动控制根据风量大小自动调节频率从而保持生产过程中风量的基本恒定

    2.6.3在线湿度检测

    增加在线湿度检测装置方便用户根据实?#26159;?#20917;调整?#38382;?#25552;高干燥的效率

    2.6.4沸腾干燥工艺的重复性和可追溯性

    在实际生产中操作人员对每次生产的设备工艺?#38382;?#37117;要重新进行设定和修改不能保证同样的产品采用同样的设备工艺?#38382;?#36827;行生产也就谈不上追溯性根据GMP要求设?#25913;?#22815;储存一定量的生产工艺?#38382;?#30830;保生产的重复性和可追溯性各个用户根据品种的多少来设定沸腾干燥设备一般要求能够存储50种生产工艺而目前国产设备大多做不到这一点建议对PLC控制?#20302;场?#26426;械执行机构进行改进和扩展使功能更完善如具有足够的内存能够储存多种生产工艺提供现场打印?#38382;?#25968;据保存进行数据与数据PC连接功能等

    3结语

    本文从流化床式沸腾干燥机的工作原理等入手结合工艺操作参总结了生产过程中的一些问题并简要提出了该类设备改进的建议希望设?#24178;?#20135;厂家今后能研发出更多的能满足制药生产过程工艺要求性能?#38382;?#25351;标先进可操作性强环保节能及经济技术指标先进的制药干燥设备

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