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流化床干燥设备进展的研究|OD体育网址
2021-11-25 [31072]
本文摘要:概要:流化床干燥器因具备较高的热质传送速率、结构紧凑、便于操作者等优点而被普遍用作化工、食品、陶瓷、制药等行业,就流化床干燥设备的种类及普遍存在的一些问题和解决问题方法做到一详细综述。

概要:流化床干燥器因具备较高的热质传送速率、结构紧凑、便于操作者等优点而被普遍用作化工、食品、陶瓷、制药等行业,就流化床干燥设备的种类及普遍存在的一些问题和解决问题方法做到一详细综述。关键词:潮湿;卧式多室流化床;加热流化床;振动流化床;离心式流化床;脉冲流化床  流化技术源于1921年,*早于应用于潮湿工业化大生产是1948年美国创建的多尔—奥列弗液体流化装置,而我国直到1958年后才开始发展此项技术。流化床潮湿过程中散状物料被置放孔板上,下部运送气体,使物料颗粒呈圆形漂浮状态,有如液体凝结一样,使得物料颗粒与气体充份认识,展开较慢的热传递与水分传送。

流化潮湿由于具备热传导效果较好、温度产于均匀分布、操作者形式多样、物料停留时间固定式、投资费用便宜和修理工作量较小等优点,获得了普遍的发展和应用于。1流化床干燥设备的分类  流化床干燥设备在将近100年的时间里,经过科研人员的不断改进和创意,获得了突飞猛进的发展和普遍的应用于。其种类很多,根据待潮湿物料性质的有所不同,所使用的流化床也有所不同,按其结构大体可分成:单层和多层圆筒型流化型、卧式多室流化型、加热流化型、振动流化型、离心式流化型、脉冲流化型等类型。1.1单层和多层圆筒型流化床  *早于应用于的流化床为单层圆筒型,其材料为普通碳钢内涂环氧酚醛防腐层,气体产于板是多孔筛板,板上小孔半径1.5mm,于是以六角形排序。

  整个潮湿过程为:滑物料由皮带输送机载运到抛料加料机上,然后均匀分布地抛入流化床内,与热空气充份认识而被潮湿,潮湿后的物料由溢流口倒数阻塞。空气转入鼓风机、加热器后转入筛板底部,向下穿越筛板,使床层内滑物料流化一起构成流化层。尾气转入旋风分离器组,将所夹带的细粉除下,然后由排气机排在大气中。

此干燥器操作者非常简单、劳动强度较低、劳动条件好、运转周期长。  但是由于单层圆筒流化床直径较小,物料停留时间较长,潮湿后扣除产品湿度不均匀分布。因此发展了多层流化床,该流化床不仅可以提高效率,更加最重要的是需要获得更为均匀分布的逗留产于时间。

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为了对物料展开内扩散控制,多层流化床还先后经历了溢流管式、粗俗管式和穿着东流板式3个阶段。多层流化床的物料潮湿程度均匀分布,潮湿质量易于控制。热效率较高,限于于降速潮湿阶段较长的物料以及滑含量较高(水分含量>14%)的物料的潮湿。1.2卧式多室流化床  由于多层流化床还是不存在操作者艰难、床层阻力大和结构复杂等缺点,为解决这些缺点,20世纪60年代末70年代初发展了一种卧式多室流化床。

该设备结构非常简单、操作者便利,限于于各种无以潮湿的粉粒状物和热敏性物料的潮湿。可以说道,卧式多室流化床干燥器相等于多个方形界面流化床串联系统。

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其主要特点:(1)在邻接隔室间加装挡板,从而可制得均匀分布潮湿的产品,提高了物料停留时间的产于;(2)物料的加热和潮湿可融合在同一设备中展开,修改了流程和设备;(3)由于隔开出多室,可以调节各室的空气量,减少的挡板可避免物料回头短路排泄。  该设备在制药工业中推展较慢,目前国内有几十个工厂用此设备来潮湿各种片剂颗粒药物、粉粒状物料以及片状物料。如果在操作者上对各室的风量、气温加以调节,或将*末几室的热空气二次利用,或在床内加到内加热器等,还可提升热效率。

1.3加热流化床  为了使某些滑颗粒物料或已汇聚成团的物料亦能使用流化潮湿技术,研究人员在加料口附近装备床内加热叶片,使呈圆形团状或块状的物料及时刺穿,借以构成流化,这种装备有搅拌器的流化床称作加热流化床。其优点在于:(1)适合于滑含量较小、在热气流中容易集中的物料或者有可能结块的物料的潮湿;(2)可以防止沟流、腾涌和死床现象,取得均匀分布的流化状态,提升热质传送强度。

  近年来加热流化床在制药工业上获得了非常普遍的应用于,其常作为制药过程的先前工艺的潮湿装置,以修改设备及工艺,降低成本。1.4振动流化床  随着多级潮湿的发展,振动流化床(vibratefluidizedbed,VFB)获得应用于,其基本结构与普通流化床相近,是一种将机械振动特于流化床中的改进产品。物料依赖机械振动和穿孔气流双重起到流化,并在振动起到下向前不作活塞形式的移动,利用对流、传导、电磁辐射向料层供给热量,才可超过潮湿的目的。  振动流化床由于物料的运送是由振动来已完成的,供给的热风只是用来热传导和传质,因此可以显著地减少能量消耗。

另外,由于床层的反感振动,热传导和传质的阻力增大,提升了振动流化床的潮湿速率,同时使容易流化或流化时易产生大量夹带的块团性或低集中物料也能成功潮湿,解决了普通流化床不易产生返混、沟流、粘壁等现象。1.5离心式流化床  离心式流化床是在离心力场中展开流化潮湿的一种新型干燥设备,其原理是在机械旋转导致的离心力场起到下使粒状物料产于在丝网覆盖面积的圆筒型多孔壁上,热气流穿越多孔壁使之流化潮湿。

由于离心力场的不存在离心加速度可以是重力加速度的几倍到几十倍,因此与普通重力流化床相比较,增强了湿分在物料内部的迁入过程,潮湿时间较短,热传导传质速率低,需要有效地诱导气泡的分解及物料的夹带,对于在重力流化床中无法潮湿的低密度、热敏性、不易粘合的液体物料都可以有效地潮湿。1.6脉冲流化床  针对一些容易流动的物料及潮湿温度不容许多达50~80℃的结晶药物,发展了脉冲式流化床。

脉冲流化床转变了传统流化床的恒定送风为周期性送风,通过调节气流的脉冲频率或脉冲气流导通率,使通过孔板的气体流量或流化区再次发生周期性变化,对物料展开潮湿。  其主要结构特点是在潮湿滑底部的周围装有几根热空气进口管,在每根热空气管上装有脉冲阀,它们按一定的频率和次序打开,打开时间与床层厚度和物料性能有关,当气体忽然引入时,在短时间内构成一个脉冲,使粒子轻微流化,促成物料之间展开反感的热传导与传质,当阀门重开时,床层的流化状态渐渐消失,则物料正处于静止状态,此时仍通入部分气体通过床层,以便下一个脉冲能有效地在床中传送。  其优点在于:传热系数低,潮湿时间较短,空气乏量减少,电能耗量较低。

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脉冲流化床能有效地解决沟流、死区和局部短路等传统流化床少见的弊端,因而可用作处置黏性强劲、不易结团和热敏性物料,如四环素类的抗生素。1.7惰性粒子流化床  惰性粒子流化床干燥器具备将物料冷却、结晶、潮湿和消灭在同一设备中已完成的特点。此干燥器中预先装有直径为1~2mm的玻璃珠,其在热空气的起到下呈圆形流化状态,物料转入流化床内,在玻璃珠互相球磨的起到下,很快被消灭、潮湿。目前,此类流化床干燥器在制药工业中的应用于较较少。

2流化床干燥设备不存在的问题与解决问题方法  经过工程技术人员的共同努力,近年来我国的流化床干燥设备有了突飞猛进的变革。目前国内常用的流化床干燥器有:内藏热管式流化床干燥机、ZLG振动流化床干燥机、凝结流化床干燥机等。流化床干燥机的结构、性能都有明显改善,质量也在大大提升,但还不存在着一些问题。2.1热能利用的不充份  流化床干燥设备不存在热能利用不充份的问题,造成潮湿效率不理想,能耗减少。

如果在流化潮湿过程中物料和热空气认识不密切,就不存在传热不几乎的问题,不但减少潮湿效率,而且减少能耗。  德国GEA集团的辖下公司[1]专门设计了使进气量更为均匀分布与稳定的筛板,该筛板可以使流化潮湿过程中传热更为充份和合理,并且减少了冷却空气产生的能耗,可大幅度提高经济效益。

瑞士的苏尔寿公司和日本镰仓机械[2]生产的内藏热管式流化床干燥机,转变了以往流化床热量全部由热风带进的方法,它将管式热交换器沉浸于在流态化潮湿物料中,物料水解所须要热量分别由埋管热交换器和流化用热空气获取,以较小的风量符合物料流化潮湿的拒绝,由于部分热量来自管内热介质的传导热传导,因此大大提高了热效率,而热介质一般为蒸汽、导热油等。  此外我们还可以使用新的冷却技术或新能源来提升设备的热效率。如在床底层埋植换热管,利用液体潜热展开喷雾传热,使用微波冷却等形式进一步提高流化床干燥设备的热效率,从而减少能源损耗,超过经济环保的目的。

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2.2被潮湿物料湿度的在线监测  流化床潮湿过程中还不存在无法在线监测被潮湿物料湿度的问题,如果需要在潮湿过程中在线检测物料的湿度,之后可根据实际情况调整参数,提升潮湿的效率。  K.Seppl[3]等人设计了一种在线检测流化床潮湿时物料湿度的装置,该装置使用双比色皿系统,通过测量物料的电导率来检测物料的湿度,使整个潮湿过程正处于可掌控状态。

  此外还有利用重量转变、红外扫描等技术对被潮湿的物料展开在线湿度检测的报导[4],这些方式使流化床的整个潮湿过程可以加以主动调控。2.3潮湿结果的差异性  目前流化床潮湿中普遍存在潮湿结果差异较小的问题:  (1)同一种物料、有所不同投料量的潮湿结果不存在差异;  (2)有所不同种类物料、完全相同投料量的潮湿结果不存在较小差异。

  因此,针对这两个问题,一般都是对流化床的结构展开改良,使其设计更加合理,从而减少潮湿物料的种类,而且可以提升潮湿效率,减少潮湿结果的差异性。  德国GEA集团[5]针对同一种物料、有所不同投料量潮湿结果有所不同的问题,设计有限于于较小量潮湿物料的两层圆筒型流化床干燥器、限于于中等规模潮湿量的四层串联流化床干燥器以及限于于大规模潮湿量的矩形三层流化床干燥器。针对有所不同种类物料、完全相同投料量潮湿结果有所不同的问题,设计有专门限于于潮湿不易一家人的液体物料的流化干燥器和限于于液体物料潮湿的流化干燥器。  德国的Glatt公司[6]针对同种物料、有所不同投料量潮湿结果有所不同的问题,设计有间歇型流化床和连续型流化床,间歇型生产量为2kg/h~1.5t/h,连续型生产量为20kg/h~5t/h,此设计可以有效地解决问题同种物料、有所不同投料量潮湿结果有所不同的问题。

2.4类似物料的潮湿稳定性  热脆弱物料、氧脆弱的物料以及不含溶剂易燃物料的潮湿条件拒绝较高,潮湿条件不合理不会造成被潮湿物料的水解、变质。美国的Bepex公司[7]设计的固定式流化床干燥器是一种较新的限于于热脆弱物料、氧脆弱的物料和含溶剂易燃物漆潮湿的流化干燥设备。此流化床干燥器中具备多个区域,可在同一个装置中展开冷却和加热,每个区域都可以对温度、露点和流化速度展开独立国家掌控,通过调节每个区域的围堰高度,物料在干燥器中的停留时间可差距*多4倍。由于使用较低的蒸汽压,热脆弱物料可在高于沸点的温度下展开潮湿,并且重新加入间接热传导表面,提升潮湿能力。

  此外,该设备用于了需要将惰性气体展开重复使用的堵塞循环流化床系统,可以处置对氧脆弱的物料和含溶剂易燃物漆。2.5冷却系统  部分流化床干燥设备缺乏冷却系统,因此加热过程一般较长。

目前,国内外的研究人员和生产商在设计和生产流化床时,都考虑到设计并使用更加合理和高效的加热装置,使潮湿后的物料能很快加热降温,超过修改生产过程,或必要纸盒的目的。3未来发展  目前,国外公司生产的流化床干燥设备由于使用了先进设备的技术而使其生产质量获得了较好的确保,我国由于起步晚,流化床干燥设备与国际*比起有一定的差距,但随着我国制药工业的发展,在自学国外先进设备技术和实践经验的基础上,自由选择特定的突破点,增大自主创新力度,一定可以增大与国际*的差距。陈箐明吕慧侠周建平[参考文献][1]FluidBedDrying[w],http://www.niro.com/niro/CMSDoc.nsf/WebDoc/ndkk5hvebsFluidBedDryers[2]FluidBedDryer[w],http://www.barr-rosin.com/products/fluid-bed-dryer.asp[3]K.Seppl,T.Nrvnen,O.Antikainen,H.Rikknen,J.Heinmki,J.Yliruus.Anewmethodforon-linemeasurementofmoisturecontentduringfluid-bedgranulation.europeanjournalofpharmaceuticalsciences[J],doi:10.1016/j.ejps.2008.02.085[4]CarolineBuschmüller,WolfgangWiedey,ClaasDscheretal.In-linemonitoringofgranulemoistureinfluidized-beddryersusingmicrowaveresonancetechnology.EuropeanJournalofPharmaceuticsandBiopharmaceutics[J],2008,(69):380~387[5]CONTACTFLUIDIZERTMCFD[w],http://www.niro.com/niro/CMSDoc.nsf/WebDoc/ndkk5hvecqCONTACTFLUIDIZERF[6]Fluidbeddrying[w],http://www.glatt.com/e/01_technologien/01_04_10.htm[7]FLUIDBEDDRYER[w],http://www.bepex.com/fluidbeddryer.。


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