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沸騰干燥機的原理介紹和技術(shù)改進
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對現(xiàn)有的沸騰干燥機應(yīng)用改進一些建議
文章摘要：本文從沸騰干燥機的工作原理等入手，對目前該設(shè)備普遍存在的一些問題作了簡要分析，并提出了一些改進建議。希望對該設(shè)備的發(fā)展起到作用！
沸騰干燥機，是一種干燥設(shè)備，又稱流化床，一般由加熱器、沸騰床主機、旋風(fēng)分離器、布袋除塵器、引風(fēng)機、操作臺組成。根據(jù)物料的性質(zhì)不同，可按需要選配旋風(fēng)分離器或布袋除塵器。
在固體制劑的生產(chǎn)工藝中，沸騰干燥機是經(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、物料停留時間可調(diào)、投資費用低廉和維修工作量較小等優(yōu)點。在國內(nèi)經(jīng)過30多年的使用與改進，已顯示出其在干燥領(lǐng)域的獨特地位，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沸騰干燥機的工作原理、流程與特點
1.1沸騰干燥機工作原理
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)化的沸騰使物料進行熱交換，通過熱空氣把蒸發(fā)的水分或有機溶媒帶走，其采用熱風(fēng)流動對物料進行氣—固二相懸浮接觸的質(zhì)熱傳遞方式，達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)兩個相互過程。在對流干燥過程中，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，這是一個傳質(zhì)過程。
1.2沸騰干燥機工作流程
物料通過料車運送到沸騰床，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)機動力作用下，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)在較短的時間內(nèi)蒸發(fā)并隨排出空氣帶走，物料被干燥。
1.3沸騰干燥機技術(shù)特點
(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)可以進行連續(xù)操作，也可進行間歇操作；
(4)物料在干燥器內(nèi)的停留時間可以按需要進行調(diào)整，所以產(chǎn)品含水率穩(wěn)定；
(5)獨立電氣柜和PLC人機交互操作控制，集成了所有干燥參數(shù)設(shè)置，操作安全方便；
(6)干燥裝置機械傳動部件少，設(shè)備的投資費用低廉，維修工作量較小。
2對沸騰干燥機的改進建議
經(jīng)過長期的應(yīng)用和發(fā)展，沸騰干燥機在結(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)實踐提出改進建議：
2.1對熱能利用不充分的改進建議
沸騰干燥機從形式上來說是一種空氣對流干燥設(shè)備，與傳導(dǎo)型干燥設(shè)備相比，能耗確實要大一些，但如果采取一些措施，則可以達到很好的節(jié)能效果。建議：(1)加強設(shè)備的密封效果。目前大多數(shù)沸騰干燥機料斗與設(shè)備本體采用平面法蘭連接，密封效果較差，建議設(shè)計時改用凹凸面法蘭連接；進口泵 卡斯特紅酒(2)干燥器不少都采用鋼管纏繞翅片進行換熱，鋼管雖可節(jié)約材料成本，但換熱效果不好，建議改用銅管；(3)增加保溫措施。對熱交換器的外殼添加保溫層，減少熱能損失。利用空氣經(jīng)熱交換器加熱后，形成熱風(fēng)經(jīng)閥板分配進入主機，濕物料從加料器進入干燥機，由于風(fēng)壓的作用，物料在干燥機內(nèi)形成沸騰狀態(tài)，并與熱空氣進行廣泛接觸，從而在較短時間完成物料烘干。
2.2對捕集除塵裝置的改進建議
能夠順利進行流化工藝操作的基本條件是物料具有良好的流化狀態(tài)，高效率的過濾除塵器使這種狀態(tài)得以延續(xù)。過濾除塵器的除塵效率很大程度上決定了沸騰效果。目前使用的除塵方式主要有抖袋除塵和脈沖反吹除塵兩種。
2.2.1抖袋除塵
通過氣缸的往復(fù)運動實現(xiàn)捕集袋的搖振而達到除塵效果，其布袋采用防靜電、無纖維脫落布制作，捕集袋采用整體吊裝的形式。問題是布袋過濾器拆裝不方便，吊筋選材不太合理容易引起變形，導(dǎo)致密封不嚴，也會引起跑粉和風(fēng)量的變化，既污染了環(huán)境，又降低了產(chǎn)品收率。建議：過濾袋采用卡箍連接方式進行連接，吊筋選用不易變形的剛性材料，同時定期檢查更換布袋。
2.2.2脈沖反吹除塵
隨著國產(chǎn)電磁閥技術(shù)的進一步提高與價位的進一步降低，脈沖反吹除塵逐漸成為捕集裝置的主流。目前采用的濾芯主要有布袋和不銹鋼燒結(jié)網(wǎng)兩種。其中，不銹鋼燒結(jié)網(wǎng)濾芯是唯一對任何物料收率均能保證達到99%以上的產(chǎn)品。由于現(xiàn)在清洗技術(shù)的難題已基本解決，不銹鋼燒結(jié)網(wǎng)濾芯在收率和使用壽命方面的優(yōu)勢逐步顯現(xiàn)，藥廠使用也越來越多。
另外，隨著環(huán)境保護的要求越來越高，建議完善除塵系統(tǒng)，增加二次除塵裝置。
2.3關(guān)于氣流分布板(篩網(wǎng))的改進建議
沸騰干燥機中的氣流分布板有兩個作用，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、開孔率等都對流體的分布起著至關(guān)重要的影響。氣體分布不均勻，會使床層中出現(xiàn)“環(huán)流”，其趨于極端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，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，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：利用計算機流體動力學(xué)模型、傳熱與傳質(zhì)模型，在氣流分布板設(shè)計時對孔距、孔徑、開孔率等參數(shù)進行空氣動力學(xué)、熱力學(xué)仿真計算并驗證，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，以確保實現(xiàn)快裝和徹底、完全的清洗。
2.4對完善進風(fēng)空氣處理的建議
熱空氣的采風(fēng)口一般設(shè)置在輔機房，和加熱裝置、消音器安裝在一起，輔機房與潔凈區(qū)不設(shè)置直通的門窗，輔機房的空氣潔凈級別往往比較低，會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污染藥品，難以達到GMP要求。
目前國內(nèi)許多設(shè)備對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)高效過濾器�？諝馓幚硐到y(tǒng)雖然配置了初、中、高效過濾器，但隨著運行時間的不斷增加，高效過濾器會出現(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)。提早更換會增加成本，推遲更換又會帶來空氣質(zhì)量下降的風(fēng)險，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。建議：在高效過濾器前后增加壓差顯示裝置，當(dāng)壓差到達一定的數(shù)值后報警提示更換。
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，如果不進行除濕會對物料的干燥產(chǎn)生很大影響。建議：增加除濕裝置。
許多設(shè)備的引風(fēng)機與風(fēng)閥不聯(lián)動，這可能會導(dǎo)致在風(fēng)機停機和蝶閥關(guān)閉之間引起空氣倒流的現(xiàn)象。建議：風(fēng)機的啟停與風(fēng)閥的開關(guān)聯(lián)動起來，當(dāng)風(fēng)機啟動時風(fēng)閥同時打開，而當(dāng)風(fēng)機停止運行時，風(fēng)閥同步關(guān)閉，以保證不會發(fā)生空氣倒流。
2.5對設(shè)備與生產(chǎn)工藝結(jié)合不夠的改進建議
干燥工藝流程與設(shè)備設(shè)計不合理，會導(dǎo)致能量損失很大。為徹底解決這些問題，必須對產(chǎn)品的干燥特性進行系統(tǒng)的研究，以確定較佳的干燥工藝參數(shù)，如對被干燥物料的性質(zhì)進行研究。物料本身的性質(zhì)是影響干燥的較主要因素，物料的形狀、大小、堆積厚度、水分的結(jié)合方式、化學(xué)特性等都會影響干燥速率。國內(nèi)除少數(shù)企業(yè)外，大部分設(shè)備制造企業(yè)缺乏對制劑工藝技術(shù)的了解和進行工藝試驗的必要條件，對各種物料的使用條件了解也不是很充分，故導(dǎo)致研發(fā)不足，很難進行新品種開發(fā)。
2.6對控制系統(tǒng)的改進建議
目前，流化床類設(shè)備的操作參數(shù)一般以操作人員的經(jīng)驗設(shè)定為主，但其完全可以實現(xiàn)智能化，對工藝參數(shù)也可以實現(xiàn)追溯，這就對流化床類設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)提出了較高要求。在電氣控制系統(tǒng)中，需要有檢測溫度、濕度、壓力、壓差、風(fēng)速、操作時間、粉塵濃度等一系列裝置并得到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，然后通過變送器輸送和存儲到觸摸屏中，由觸摸屏對數(shù)據(jù)進行儲存分析，然后制定一個合適的工藝路線，即可實現(xiàn)智能化控制。
2.6.1溫度控制
常用熱風(fēng)加熱控制方式采用簡單的“開”、“關(guān)”模式，當(dāng)溫度達到設(shè)定值時停止通汽，但換熱器仍然有余熱使空氣溫度繼續(xù)上升，反之亦然，這樣會造成溫度波動過大，影響設(shè)備的干燥質(zhì)量。建議：通過控制蒸汽流量的大小來保持進風(fēng)溫度的高低，開始升溫時蒸汽流量較大，使進風(fēng)溫度盡快接近設(shè)定值，然后自動調(diào)節(jié)蒸汽量使其緩緩接近設(shè)定值，較后保持穩(wěn)定的蒸汽量使進風(fēng)溫度保持穩(wěn)定。
2.6.2進風(fēng)量控制
大多的風(fēng)量控制設(shè)備采用變頻調(diào)速控制，但沒有安裝風(fēng)量測量元件，生產(chǎn)過程中只能根據(jù)物料的流化狀態(tài)隨時通過人工進行風(fēng)量大小的調(diào)節(jié)，因此不能保證風(fēng)量的穩(wěn)定和風(fēng)量的相對恒定，而物料的變化、過濾袋阻力的變化等因素都會對風(fēng)量的穩(wěn)定造成影響，風(fēng)量的變化又可影響干燥速度。建議：在進風(fēng)管安裝風(fēng)量測量元件，實現(xiàn)自動控制，根據(jù)風(fēng)量大小自動調(diào)節(jié)頻率，從而保持生產(chǎn)過程中風(fēng)量的基本恒定。
2.6.3在線濕度檢測
增加在線濕度檢測裝置。方便用戶根據(jù)實際情況調(diào)整參數(shù)，提高干燥的效率。
2.6.4沸騰干燥機沸騰干燥工藝的重復(fù)性和可追溯性
在實際生產(chǎn)中，操作人員對每次生產(chǎn)的設(shè)備工藝參數(shù)都要重新進行設(shè)定和修改，不能保證同樣的產(chǎn)品采用同樣的設(shè)備工藝參數(shù)進行生產(chǎn)，也就談不上追溯性。根據(jù)GMP，要求設(shè)備能夠儲存一定量的生產(chǎn)工藝參數(shù)，確保生產(chǎn)的重復(fù)性和可追溯性，各個用戶根據(jù)品種的多少來設(shè)定。沸騰干燥設(shè)備一般要求能夠存儲50種生產(chǎn)工藝，而目前國產(chǎn)設(shè)備大多做不到這一點。建議對PLC控制系統(tǒng)、機械執(zhí)行機構(gòu)進行改進和擴展，使功能更完善。如具有足夠的內(nèi)存，能夠儲存多種生產(chǎn)工藝，提供現(xiàn)場打印參數(shù)、數(shù)據(jù)保存、進行數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)PC連接功能等。
3結(jié)語
本文從流化床式沸騰干燥機的工作原理等入手，結(jié)合工藝操作參總結(jié)了生產(chǎn)過程中的一些問題，并簡要提出了該類設(shè)備改進的建議，希望設(shè)備生產(chǎn)廠家今后能研發(fā)出更多的能滿足制藥生產(chǎn)過程工藝要求、性能參數(shù)指標(biāo)先進、可操作性強、環(huán)保、節(jié)能及經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)先進的制藥干燥設(shè)備。希望對該設(shè)備的發(fā)展起到作用！謝謝！腐蝕實質(zhì)上是一種由化學(xué)或化學(xué)作用導(dǎo)致物體被破壞的過程。沸騰干燥機的腐蝕則是指金屬零部件在與空氣、水及各種溶液接觸的過程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進而造成金屬變形及尺寸變化而引起的破壞。腐蝕在化工生產(chǎn)中較為普遍，防腐蝕處理也是干燥企業(yè)的一項重要工作。當(dāng)沸騰干燥機遭受腐蝕以后，會導(dǎo)致沸騰干燥機外觀、性能等諸多方面 新研究出的小型真空藥品干燥機
雖然隨著時代的發(fā)展干燥設(shè)備不斷的完善，但還是會有不足點，所以干燥設(shè)備不斷的更新、不斷研究出新的干燥設(shè)備，針對小型藥品精制干燥和料盤式干燥機的不足又研究出了一種新的小型真空藥品干燥機，下面先來說一下料盤式干燥機的不足，在將來 國內(nèi)干燥設(shè)備已經(jīng)有了40多年的歷史，在這40多年里干燥設(shè)備的技術(shù)水平也不斷提升，已研究出越來越多的知識，也隨著需要研制出了越來越多不同種類干燥設(shè)備，每一個知識都是研究的重點，干燥設(shè)備的研究更是重點，就像冷凍干燥的技術(shù)，冷凍干燥技術(shù)也已經(jīng)有了40年的歷史，冷凍干燥技術(shù)一直在不斷的的更新， 由總工程師設(shè)計開發(fā)，經(jīng)過兩年多的時間，將近百個小試驗進行改進，然后進行了7次大規(guī)模量產(chǎn)和最終測試。新型多層清潔連續(xù)沸騰干燥機遵循我們一貫的設(shè)計理念：智能，清潔，安全，節(jié)能和穩(wěn)定。 工作過程為：鼓風(fēng)機將過濾后的潔凈空氣通過加熱器送出設(shè)備長時間運行或因操作不當(dāng)，部分設(shè)備內(nèi)會出現(xiàn)集料而影響正常運行，此時需停止工作進行清洗。對于干燥塔內(nèi)集料的清理，應(yīng)打開清掃門，用長把掃帚掃除漏斗形底部集料，打開出料閥，用自來水沖洗塔內(nèi)。旋風(fēng)分離器內(nèi)集塵的清除，同樣需要打開旋風(fēng)分離器，用掃帚清掃集料，必要時也需用水沖洗。對于袋式除塵器的清理，應(yīng)打開控
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