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沸腾干燥器在工业中的应用及其各设备的特点

查国才
(常州市一步干燥设备有限公司,213116)

摘  要:从沸腾干燥的基本原理入手,分析了几种沸腾干燥器的区别,同时阐述了沸腾干燥设备的特点。
关键词:沸腾干燥器,工业中的应用,设备特点

沸腾干燥器,又称流化床,经过30多年的使用、改进,目前在制药、化工、食品、粮食等方面越来越体现它的重要作用,然而,不同型式的沸腾干燥器所呈现的性能和应用面也不同。本文从沸腾干燥器的基本理念入手,分析了几种型式沸腾干燥的区别,同时阐述了沸腾干燥设备的特点,从而使人们能更好地应用此类设备,并使此类设备制造和应用得更完整、更可靠、更安全,同时使得此类设备为我国工业更好服务。

1.沸腾干燥的基本理念
1.1沸腾干燥的基本原理
沸腾干燥的定义:沸腾干燥又俗称流化干燥,指干燥介质使固体颗粒在流化状态下进行干燥的过程。
沸腾干燥的原理:是指干燥介质使固体颗粒在流化状态下进行干燥,其物料干燥过程的基础就是粉体的沸腾,同时,在排风作用下,容器内细微粉体经捕集袋过滤后排向室外。干燥时由于气固两相逆流接触,剧烈搅动。固体颗粒悬浮于干燥介质之中,具有很大的接触表面积,无论在传热、传质、容积干燥强度、热效率等方面都很优良。
由于沸腾干燥对各种物料的适应性比较好,与其它干燥机相比占地面积小、生产能力大、热效率高,操作易于控制,颗粒破损少,目前用的比较广泛,尤其是在制药工业中。
1.2沸腾干燥的特点
1.2.1由于物料和干燥介质接触面积大,同时物料在床内不断地进行激烈搅动,所以传热效果良好,热容量系数大;
1.2.2由于流化床内温度分布均匀,从而避免了产品地任何局部的过热,所以特别适用于某些热敏物料干燥;
1.2.3在同一设备内可以进行连续操作,也可进行间歇操作;
1.2.4物料在干燥器内的停留时间,可以按需要进行调整,所以产品含水率稳定;
1.2.5 干燥装置本身不包括机械运动部件,从而设备的投资费用低廉,维修工作量较小。
1.3沸腾干燥在制药工业中的应用范围
沸腾干燥可广泛应用于原料药的生产,可应用品种有:阿莫西林、安比西林、阿可匹林、双氢链霉素、卡那霉素、氨苄青霉素、青霉素类、四环素、链霉雾、琥氯霉素、磺胺噻唑、维生素A、维生素E、维生素B12、氢氧氯化铝、硫酸铝庶糖脂、淀粉酶、硫酸钡、乳酸钙、泛酸钙、荷尔蒙、左旋赖氨酸、烟酸、蛋白酶、芦丁衍生物、肝精等。
2.沸腾干燥的型式区别及与其他设备的比较
2.1沸腾干燥的型式区别
随着应用技术的不断发展,沸腾干燥器的型式及应用也越来越多,设备的分类方法也有所不同。按被干燥物料可分为三类:第一类是粒状物料;第二类是膏状物料;第三类是悬浮液和溶液等具有流动性的物料。按操作条件,基本上可分为两类:连续式和间歇式。按结构状态来分一般有流化型、搅拌流化型、振动。
现就一步公司所生产的沸腾干燥设备从以上三方面作一简要介绍。从操作条件来说:GFG系列高效沸腾干燥机、FG系列沸腾干燥机属间歇式,被干燥物料颗粒度有一定的要求,一般要求不小于30微米,不小于4mm为合适。当几种物料混在一起干燥时,各种物料比重应当接近。而XF系列卧式沸腾干燥机、GZQ系列振动流化床干燥机及NDF内加热流化床干燥机则属于连续式,可满足连续型生产的要求。
2.2与其他设备的比较
由于沸腾干燥对各种物料的适应性比较好,它比起热风循环烘箱来,占地面积小、生产能力大、热效率高,而且干燥后的产品湿度均匀。比起气流干燥来,可通过调节物料在流化床内停留时间的长短,使产品达到预期含水率。
3.几种常用沸腾干燥设备特点的简述
由于适应不同物料要求及对成品的不同要求,就出现了不同型式的流化干燥机,以下结合一步公司的几种流化干燥设备在制药工业应用的特点,作一简述,能使使用者有更好了解,也使一步公司的产品更好应用与服务于制药工业。
3.1 GFG系列高效沸腾干燥机 
GFG系列高效沸腾干燥机(图1)适用于干燥机制螺杆挤压颗粒、
摇摆颗粒、湿法高速混合制粒颗粒;医药、食品、饲料、化工等领域湿
颗粒和粉状物料干燥;大颗粒、小块状、粘性块粒状物料;魔芋、聚丙
烯酰胺等干燥时体积变化的物料。
工艺流程如(图2),空气经加热净化后,由引风机从下部导入,穿
过料斗的孔网板。在工作室内,经搅拌和负压作用形成流态化,水份快
速蒸发后随着排气带走,物料快速干燥。
GFG系列高效沸腾干燥机特点:
①流化床为圆形结构避免死角;
②料斗设置搅拌,避免潮湿物料团聚
及干燥时形成沟流;
③采用翻顷卸粒,方便迅速彻底,亦
可按要求设计自动进出料系统;
④密封负压操作,气流经过过滤;
⑤操作简便,清洗方便,是符合
“GMP”要求的理想设备;
⑥干燥速度快,温度匀称,每批干燥
时间一般在20-30分钟。
GFG高效沸腾干燥机已在山东新华制药厂、
广东珠海生化制药厂及新西兰、印尼、菲律宾
等企业及国家使用。
3.2 FG系列立式沸腾干燥机
FG立式沸腾干燥机(图3)主要用于医药、食品、化工等行业进行粉末或颗粒物料的干燥。
FG立式沸腾干燥机的特点:
①流态化干燥、热质传递快;
②在封闭负压下操作,无粉尘飞扬;
③采用抗静电过滤材料,操作安全;
④设备无死角,清洗彻底,无交叉污染;
⑤满足GMP规范要求。
3.3 XF系列卧式沸腾干燥机
XF系列卧式沸腾干燥机是由空气过滤器,沸腾床
主机旋风分离器,布袋除尘器,高压离心通风机、操作台组成。由于干燥物料的性质不同,配套除尘设备时,可按需要而进行,可同时选择旋风分离器,布待除尘器。也可选择其中的一种。一般来说,比重较大的物料只需选择旋风分离器。比重较轻的物料需配置套布袋除尘器,并备用气力送料装置选择。
XF系列卧式沸腾干燥机主要适用于(图4)医药药品、化工原料、食品、粮食加工、饲料的干燥作业。如:原料药、压片颗粒、中药冲剂、保健食品、饮料冲剂、玉米胚芽 、饲料、塑料树脂、柠檬酸和其它粉粒状物料的干燥除湿。适用物料粒径一般为0.1-6mm,最佳粒径0.5-3mm。
XF系列卧式沸腾干燥机工作原理:
洁净的热风经阀板分配进入床体内,从加料器进入的湿物料被热风形成沸腾状态。由于热风与物料广泛接触,增加了传热传质的过程,因此在较短时间内就可干燥。从床体的一头进入,经过几十秒至几分钟沸腾干燥,自动从床体另一头流出。本设备一般进行负压操作。XF系列卧式沸腾干燥机的特点:可实行自动化生产,是连续式干燥设备。干燥速度快,温度低,能保证产品质量,符合药品生产GMP要求.蒸汽、电、热风炉均可配用。
3.4 GZQ系列振动流化床干燥机
颗粒物料在普通流化床干燥机中进行干燥时,物料颗
粒应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。
3.4.1 GZQ系列振动流化床的工作原理:
振动流化床干燥机(见右图)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。
3.4.2 适用范围:
GZQ系列振动流化床干燥机适于干燥不易流动的物料(如颗粒太粗或太细、易于粘结或成团等)以及特殊要求的物料(如要求保持晶体完整、晶体闪光度好等)。目前一步公司用此设备已成功用于柠檬酸、味精、硼砂、硫铵、复合肥、萝卜丝、豆粕、酒 糟、种子、矿渣、砂糖等物料的干燥,。
3.4.3 特点:
3.4.3.1 振动流化床干燥机采用振动电机驱动,运转平稳、噪音小、寿命长、维修方便。
3.4.3.2 振动流化床干燥机振动使物料易达流化状态,增大了有效传热系数,故热效率高。床层温度分布均匀,无局部过热现象。流化均匀,无死角及吹穿现象。振动起输送作用,也有利于节约能量。比一般干燥装置可节能30-60%。
3.4.3.3 料层厚度和机内移动速度及振幅均可无级调整,可调性好,速用面宽。
3.4.3.4物料表面损伤小,可用于易碎物料的干燥,物料颗粒不规则时亦可使用,不影响效果。  3.4.3.5振动流化床干燥机采用全封闭式结构,有效地防止了物料与外界的交叉污染,环境清洁,改善了劳动条件。
3.4.3.6振动促进流态化,使空气需要量减少,颗粒夹带率降低;
3.4.3.7通过调节振动的频率和振幅,容易控制粉粒料的停留时间分布,实现连续操作;
3.5 NDF系列内加热流化床干燥机
    内加热流化床干燥机(图6)是在流化床的基础上改进设计的,主要是在流化床的流化段设置加热器,可以提供物料干燥所需的一大部分热量,这样可以降低流经流化床的气流的温度和速度,这对加工不耐热产品是至关重要的,同时对于会有结晶水,不易干燥的物料用此设备就更加理想,与普通流化床相比,具有体积小,热效率高、气流通过量小等显著优点。现已被国内市场所接受。目前赖氨酸盐酸盐干燥都采用该种设备。
4.小结
本文从沸腾干燥的基本理念入手,使人们对不同型式沸腾干燥有更进一步的了解。同时,对一步公司近年来研发的沸腾干燥设备的特点作了综合性简述。而沸腾干燥这门技术有着其特殊性,不同的产品具有不同的干燥工艺和粉粒规则,没有能适用各种不同要求的单一喷雾干燥机型。沸腾干燥至今仍被视作一种技艺,实验是正确造型的基础。一步公司有实验设备专供用户进行物料的工艺性试验,同时也能完成此类设备的交钥匙工程。本文写此文的目的是为喷雾干燥系列设备能为我国工业更好服务,也期待同行有更新、更好的沸腾干燥设备的问世。

查国才(1952_),江苏常州人,常州市一步干燥设备有限公司总经理,工程师,主力研究:沸腾干燥设备技术及其制造