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實(shí)驗(yàn)室沸騰干燥機(jī)原理、流程與特點(diǎn)
  • 發(fā)布日期：2016-06-12      瀏覽次數(shù)：5194
      • 在固體制劑的生產(chǎn)工藝中，沸騰干燥機(jī)是經(jīng)常被選用的設(shè)備。沸騰干燥具有傳熱效果良好、生產(chǎn)能力大、溫度分布均勻、操作形式多樣、物料停留時(shí)間可調(diào)、投資費(fèi)用低廉和維修工作量較小等優(yōu)點(diǎn)。在國內(nèi)經(jīng)過30多年的使用與改進(jìn)，已顯示出其在干燥領(lǐng)域的*地位，目前在制藥、化工、食品等方面越來越體現(xiàn)出它的重要作用。
      1、沸騰干燥機(jī)的工作原理、流程與特點(diǎn)
      1.1工作原理
      沸騰干燥又稱流化床干燥，它利用熱空氣流使?jié)耦w粒懸浮，流態(tài)化的沸騰使物料進(jìn)行熱交換，通過熱空氣把蒸發(fā)的水分或有機(jī)溶媒帶走，其采用熱風(fēng)流動(dòng)對(duì)物料進(jìn)行氣—固二相懸浮接觸的質(zhì)熱傳遞方式，達(dá)到濕顆粒干燥的目的[1]。流化床干燥技術(shù)涉及傳熱和傳質(zhì)兩個(gè)相互過程。在對(duì)流干燥過程中，熱空氣通過與濕物料接觸將熱能傳至物料表面，再由表面?zhèn)髦廖锪蟽?nèi)部，這是一個(gè)傳熱過程；而濕物料受熱后，表面水分首先氣化，而內(nèi)部水分以液態(tài)或氣態(tài)擴(kuò)散到物料表面，并不斷氣化到空氣中，使物料的水分逐漸降低，完成干燥，這是一個(gè)傳質(zhì)過程。
      1.2工作流程
      物料通過料車運(yùn)送到沸騰床，在氣缸頂升作用下通過密封圈與沸騰床密封。然后，空氣在引風(fēng)機(jī)動(dòng)力作用下，經(jīng)過濾裝置凈化、散熱器加熱后，再經(jīng)氣流分布板（篩網(wǎng)）分配進(jìn)入沸騰床（干燥室）。料斗內(nèi)的物料在熱風(fēng)和攪拌作用下形成沸騰狀態(tài)（即流態(tài)化），在大面積氣、固兩相接觸中，物料內(nèi)部的水分（或溶劑）在較短的時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)并隨排出空氣帶走，物料被干燥。
      1.3技術(shù)特點(diǎn)
      （1）傳熱效果良好，床層內(nèi)溫度比較均勻，具有很高的熱容量系數(shù)（或體積傳熱系數(shù)），生產(chǎn)能力大；
      （2）由于流化床內(nèi)溫度分布均勻，可避免產(chǎn)品的任何局部過熱，所以特別適用于某些熱敏物料的干燥（如磨芋、聚丙烯酰胺等）；
      （3）在同一設(shè)備內(nèi)可以進(jìn)行連續(xù)操作，也可進(jìn)行間歇操作；
      （4）物料在干燥器內(nèi)的停留時(shí)間可以按需要進(jìn)行調(diào)整，所以產(chǎn)品含水率穩(wěn)定；
      （5）獨(dú)立電氣柜和PLC人機(jī)交互操作控制，集成了所有干燥參數(shù)設(shè)置，操作安全方便；
      （6）干燥裝置機(jī)械傳動(dòng)部件少，設(shè)備的投資費(fèi)用低廉，維修工作量較小。
      2、對(duì)沸騰干燥機(jī)的改進(jìn)建議
      經(jīng)過長期的應(yīng)用和發(fā)展，沸騰干燥機(jī)在結(jié)構(gòu)、性能方面都有了明顯的改善，質(zhì)量也在不斷提高，但還存在著一些問題，下面結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐提出改進(jìn)建議：
      2.1對(duì)熱能利用不充分的改進(jìn)建議
      沸騰干燥機(jī)中的氣流分布板有兩個(gè)作用，一是支承物料層，二是使氣體分布均勻。分布板開孔的大小、形狀、分布態(tài)勢(shì)、開孔率等都對(duì)流體的分布起著至關(guān)重要的影響。氣體分布不均勻，會(huì)使床層中出現(xiàn)“環(huán)流”，其趨于易使床層中某些部位出現(xiàn)“溝流”，而其余部位則是死床，這時(shí)大部分氣體順著床層中的某些通道以“溝流”的形式短路通過床層離去，使氣固接觸大為惡化，這是應(yīng)該著力避免的。良好的分布板設(shè)計(jì)，應(yīng)能抑制床層中出現(xiàn)不均勻性，即當(dāng)床層中某些部位由于壓降降低、氣流速度增高時(shí)，分布板所產(chǎn)生的阻力應(yīng)能抑制氣流的增加，從而抑制流化的惡化。
      目前大部分沸騰干燥機(jī)使用的氣流分布板形式單一，多采用垂直的打孔板或席形網(wǎng)板，物料在流化過程中很容易出現(xiàn)流化不均或產(chǎn)生死角等問題，不能確保顆粒中藥品的均勻度，同時(shí)單一的開孔形式也不能滿足不同藥品的生產(chǎn)工藝要求。另一方面，為了減少藥品的漏料損失，目前普遍采用多層網(wǎng)結(jié)構(gòu)，氣流分布板和沸騰床體多采用大量螺栓固定，拆卸不方便，不易清洗干凈而產(chǎn)生殘留引起交叉污染等問題。建議：利用計(jì)算機(jī)流體動(dòng)力學(xué)模型、傳熱與傳質(zhì)模型，在氣流分布板設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)孔距、孔徑、開孔率等參數(shù)進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)仿真計(jì)算并驗(yàn)證，以滿足不同物料的生產(chǎn)工藝要求。在安裝方式上，連接方式制成可拆卸式，以確保實(shí)現(xiàn)快裝和*、*的清洗。
      2.4對(duì)完善進(jìn)風(fēng)空氣處理的建議
      熱空氣的采風(fēng)口一般設(shè)置在輔機(jī)房，和加熱裝置、消音器安裝在一起，輔機(jī)房與潔凈區(qū)不設(shè)置直通的門窗，輔機(jī)房的空氣潔凈級(jí)別往往比較低，會(huì)影響藥用熱空氣的質(zhì)量，這就要求設(shè)備本身有良好的凈化裝置，否則未凈化的空氣會(huì)污染藥品，難以達(dá)到GMP要求。
      目前國內(nèi)許多設(shè)備對(duì)空氣處理單元的配置為：初效過濾器—中效過濾器—蒸汽加熱（或電加熱）—（亞）過濾器?？諝馓幚硐到y(tǒng)雖然配置了初、中、過濾器，但隨著運(yùn)行時(shí)間的不斷增加，過濾器會(huì)出現(xiàn)堵塞或者破損，目前只能從外觀上來鑒別判斷是否需要更換，缺乏理論依據(jù)。提早更換會(huì)增加成本，推遲更換又會(huì)帶來空氣質(zhì)量下降的風(fēng)險(xiǎn)，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。建議：在過濾器前后增加壓差顯示裝置，當(dāng)壓差到達(dá)一定的數(shù)值后報(bào)警提示更換。
      此外，大多設(shè)備沒有除濕裝置，空氣除濕問題始終存在，特別是在春末和夏季，空氣濕度很大，如果不進(jìn)行除濕會(huì)對(duì)物料的干燥產(chǎn)生很大影響。建議：增加除濕裝置。許多設(shè)備的引風(fēng)機(jī)與風(fēng)閥不聯(lián)動(dòng)，這可能會(huì)導(dǎo)致在風(fēng)機(jī)停機(jī)和蝶閥關(guān)閉之間引起空氣倒流的現(xiàn)象。建議：風(fēng)機(jī)的啟停與風(fēng)閥的開關(guān)聯(lián)動(dòng)起來，當(dāng)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)風(fēng)閥同時(shí)打開，而當(dāng)風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行時(shí)，風(fēng)閥同步關(guān)閉，以保證不會(huì)發(fā)生空氣倒流。 
     
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