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日期 : 2016-10-20 17:26:54 | 浏览 :

 流化床干燥设备是利用流态化技术对流体或固体颗粒进行物理或化学加工,如干燥、浸取、吸附和离子交换颗粒混合等的干燥设备机械。流化床干燥设备热质传递速率是很高的、结构紧凑、干燥设备方便操作等优点而被广泛使用在化工、食品、陶瓷、制药等行业。

一、 振动流化床干燥设备工作原理与结构

  湿物料进入流化床内与热空气在布风板上方接触,颗粒悬浮气流之中,形成流化状态。颗粒与热空气均匀、充分地混合,进行传热和传质,脱除水分,达到干燥。产品合格后就由流化床的出料口排出

  颗粒物料在普通流化床干燥设备中进行干燥时,物料颗粒均匀且有一定的规格,不然会形成沟状流和滞动区,颗粒粒度分布宽时,夹带严重,湿度大时易结块,以及由于颗粒返混,颗粒停留时间分布范围大,颗粒含湿量不均,因此限制了普通流化床干燥机的使用范围。为了克服其缺点,国外在改善流化床干燥机性能等方面做了大量研究。特别是在能源紧张的今天强化传质传热过程,节约能源、提高质量,使流化床干燥机具有广泛的适应性和经济上的合理性,振动流化床干燥机具有重大的意义。振动流化床干燥机设计先进、质量可靠、适用范围广、并具有显著的节能性和能干燥在其它干燥机上难以干燥的物料的优点,因此振动流化床干燥机得到各行业的普遍欢迎。

  振动流化床干燥机是由振动电机产生激振力使机器振动,物料在这给定方向的激振力的作用下跳跃前进,同时振动流化床干燥机床底输入的热风使物料处于流化状态,物料颗粒与热风充分接触,从而达到理想的干燥效果。物料从振动流化床干燥机料口进入,振动流化床干燥机振槽上的物料与振槽下部通入的热风正交接触传热,湿空气由引风引出,干料由排料口排出。

二、流化床干燥设备节能原理

  流化床干燥设备的基本原理是通过加热的空气将湿颗粒吹至沸腾呈对流状态,加热后的空气将蒸发的水分或有机溶媒带走,干燥设备实现对湿颗粒的干燥,这里就涉及到空气要怎么处理的问题

 制造商对空气处理单元的配置为:初过滤器—电加热(或蒸汽加热)—风机—中效过滤器—流化床干燥设备,就这样简单。显然,这与用户的需求有极大的关系,用户提出的要求低,则制造商的配置也低,这里我们仅以GEA的制粒联动线中的流化床为例,来谈谈配置与节能的关系。空气处理单元的配置和参数要求:

 进风温湿度可调节至工艺要求的参数范围,t为80℃、RH为20%;

  冷冻水降温除湿,盘管采用铜管、铝肋片式,冷冻水采用工艺冷冻水系统的冷冻水,温度7~12℃;

  加热器热源为工业蒸汽,应注明压力、温度耗量要求;

  过滤器采用(G4+F8+H13)三级过滤,H13需进行PAO检漏测试、验证,说明检测、更换的时间;

  箱体要求:中高效后内壁为不锈钢板,中高效前为镀锌钢板,壁板具有保温防冷却功能;

  冷水、蒸汽的进出采用PLC电动阀或气动阀门根据设定的温湿度自动控制;

  G4、F8、H13有压差显示装置,并在PLC具有压差报警功能(压差不在PLC上显示);

  过滤器更换拆卸方便;

  配置表冷器排水存水弯,积水盘材质为304不锈钢,无漏水,排水顺畅,集水盘无积水;

  出风口配置电动调节阀门,开度可通过PLC控制。

  这是我们对空气处理单元(AHU)配置提出的要求,

  相信国内许多的制造商完全可以满足这些要求,如果国产设备按照此要求进行制造,必定降低药品生产的质量风险,再辅之详细的验证文件,就会进一步提高设备的技术含量。

  在满足GMP要求的同时,我们还应充分考虑到节能,这里的耗能涉及到化霜预热功能段、冷水除湿、加热段、流化床筒体内负压保持。根据URS,如果不需要化霜预热段,可以取消该功能段的设置,否则既增加了投资,又增加了进风阻力,增加了能耗。冷水除湿段与蒸汽加热器采用PLC电磁阀自动控制,设定出风温湿度,常规的流化床干燥参数d为11g/m3、t为80℃,流化床的进风量与排风量的关系可以通过PLC对筒内负压和自动调节进风阀和排风阀加以设定。根据FDA的要求,空调处理单元的三级过滤器非常关键,国产设备之所以存在较大的风险主要原因就在于过滤器问题,过滤器的选型很重要,必须明确说明过滤器的规格型号,G4、F8、H13必须符合国际通用标准,不能图价格便宜随便采用无纺棉制作,否则会存在较大的质量风险,当然标准的过滤器会增加空气流动的阻力,但是我们的前提是首先要满足质量要求。

  流化床运行时,内部的颗粒运动的轨迹与空气热交换也有着密切的联系,目前通常是底部的空气吹上来,使颗粒呈对流状,颗粒在空中停留的时间就是颗粒内水分蒸发的时间,GEA制造的流化床干燥设备底部采用鱼鳞状出风口,使得颗粒在筒内呈螺旋状升高,有效地增加了流线的长度和与空气热交换的时间,充分利用了能源。

三、流化床干燥设备的分类适用的物料

    单层流化床干燥设备

  单层流化床干燥设备是最简单的一种机型,可分为连续、间歇两种操作方法。连续操作停留时间分布较广,因而多应用于比较容易干燥的产品或对干燥指标要求不是很严格的产品。间歇操作可用于含水率较高的物料的干燥对于一些颗粒度不均匀并有一定粘性的物料,多采用在床层内装有搅拌器的低床层操作。

  该设备操作简单,检修方便,床层温度平稳,干燥效果好,但运转周期长。

  本机适用于硫酸铵、氯化铵、无水亚硫酸钠、聚四氟乙烯、葡萄糖酸钙、碱性青莲染料、催化剂颗粒、酐酪素、椰蓉、食盐等物料的干燥。

    多层流化床干燥设备

  多层流化床干燥设备由于停留时间分布均匀,所以实际需要的干燥时间比单层流化床短。可以改善干燥产品含水的均匀性,易于控制产品的干燥质量。但是,多层流化床干燥机因层数增加,各层之间又要保证形成稳定的流化状态增加了设备结构的年复杂性。对于除去结合水分的物料,采用多层流化床是恰当的。

  多层流化床干燥机适用于涤纶切片、水杨酸钠、氨基匹林、土霉素、金霉素、四环素、片剂淀粉颗粒、糖粉、饲料、塑料、粮食等粉粒状物料的干燥

    卧式多室流化床干燥设备

  卧式多室流化床干燥设备克服了多层流化床结构复杂、层床阻力等缺点湿料由加料机连续加入干燥器的第一室,由于物料处于流化状态,所以可自由地由前一室向后一室。干燥后的物料由最后干燥室卸料口卸出,可干燥各种难于干燥的粒状物料和热敏性物料,并逐渐推广到粉状物料。

  这类干燥机适用于聚氯乙烯树脂、聚丙烯树脂、尼龙1010、邻氯苯甲酸、四环素、土霉素、氯霉素、肝粉、糖粉、柠檬酸、草酸、氯化橡胶等物料的干燥。

  流化床干燥设备目前已经被广泛适用于化工、轻工、医药、食品、塑料、粮油、矿渣、制盐、烟糖等行业的颗粒状物料、粉状物料、块状物料、纤维状物料、特殊形状物料的干燥、冷却、增湿等作业,同时还用于干燥冷却、冷却增湿作业。

四、流化床干燥设备的发展趋势

  流化床干燥设备从具体结构组成来看,可以分为筒体部分、AHU部分、电气控制部分。目前,国内大多数制造商基本上都可以进行全部的生产组装,从技术角度上来讲是广而不精,不锈钢加工也能生产,空气处理单元也能组装,电气控制两个电工就能解决问题,工作效率高,装配速度快,成本低,大多仿制别人的设备,形似而神不似,这是目前国内许多制造商的现状,缺少新产品研发投入。

  许多国外先进的设备供应商的做法值得我们学习,他们将设备分成几个部分,进行分工合作,流化床干燥设备不锈钢制作就单纯加工筒体兼组装,AHU由专业的空调厂商供应,电气自控由专业的人员来做,相互之间做好技术协调工作,做到专而精,设备的技术档次就会提高,这需要我们有良好的协作精神和认真的工作态度,在提高产品质量的同时,设备附加值也会有明显的提高。

  作为制药企业用户,我们会根据GMP要求对流化床每个具体的部件提出详尽的要求,确保将产品质量风险降到最低,GMP追求工艺生产过程的重复性和可追溯性,这就更加要求我们对生产设备的每一步调节、参数设定的具体化与明确化,要求流化床干燥设备各部分的制造规范化,严格执行设计方案、DQ、DS。

  供应商制造一套先进的流化床干燥设备,与客户进行长期的技术探讨非常重要,客户提出的需求越高,生产出的设备就越先进。目前,国内许多的制药企业已经逐步向FDA要求靠拢,购置设备时要求设备供应商提供一系列的文件资料,而这恰恰是国内供应商的软肋。以流化床干燥设备为例,需要提供:

  计部分:工艺流程设计,安装设计,记号清单,组成清单,备品备件清单。

    电气设计:软件,配电图表,SDS,功能图表,功能说明,配电柜清单。

    设备文件:操作手册,维护和检查列表,检查记录表,触摸屏操作说明,客户培训。

    技术资料文件与备件资料。

    质量控制文件:校准证书,留样,钝化清洗,焊接气体证书。

    制造:焊工的培训、指导和指令,拍片、钝化清洗的培训。

  质量管理:焊接质量记录、留样,焊缝编号图,焊接轨道输出,CD光盘。

  验证文件:质量和项目计划,FAT方案,单元测试检查,SAT文件。

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