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流化床干燥設備存在的5大問題與解決方法及其未來展望

作者:查建軍 人氣:發表時間:2021/5/10 17:01:22

經過工程技術人員的共同努力,近年來我國的流化床干燥設備有了長足的進步。目前國內常用的流化床干燥器有:內藏熱管式流化床干燥機、ZLG振動流化床干燥機、沸騰流化床干燥機等。流化床干燥機的結構、性能都有明顯改善,質量也在不斷提高,但還存在著一些問題。

1 熱能利用的不充分

流化床干燥設備存在熱能利用不充分的問題,導致干燥效率不理想,能耗增加。如果在流化干燥過程中物料和熱空氣接觸不緊密,就存在熱交換不完全的問題,不但降低干燥效率,而且增加能耗。

德國GEA集團的下屬公司[1]專門設計了使進氣量更加均勻與平穩的篩板,該篩板可以使流化干燥過程中熱交換更加充分和合理,并且降低了加熱空氣產生的能耗,可大幅提升經濟效益。瑞士的蘇爾壽公司和日本奈良機械[2]制造的內藏熱管式流化床干燥機,改變了以往流化床熱量全部由熱風帶入的方法,它將管式熱交換器沉浸在流態化干燥物料中,物料脫水所需熱量分別由埋管熱交換器和流化用熱空氣提供,以較小的風量滿足物料流化干燥的要求,由于部分熱量來自管內熱介質的傳導傳熱,因此大大提高了熱效率,而熱介質一般為蒸汽、導熱油等。

此外我們還可以采用新的加熱技術或新能源來提高設備的熱效率。如在床底層埋植換熱管,利用液體潛熱進行噴霧熱交換,采用微波加熱等形式進一步提高流化床干燥設備的熱效率,從而降低能源損耗,達到經濟環保的目的。

2 被干燥物料濕度的在線監測

流化床干燥過程中還存在無法在線監測被干燥物料濕度的問題,如果能夠在干燥過程中在線檢測物料的濕度,便可根據實際情況調整參數,提高干燥的效率。

K.Sepp a la[3]等人設計了一種在線檢測流化床干燥時物料濕度的裝置,該裝置采用雙比色皿系統,通過測量物料的電導率來檢測物料的濕度,使整個干燥過程處于可控制狀態。

此外還有利用重量改變、紅外掃描等技術對被干燥的物料進行在線濕度檢測的報道[4],這些方式使流化床的整個干燥過程可以加以適時調控。

3 干燥結果的差異性

 目前流化床干燥中普遍存在干燥結果差異較大的問題:

(1)同一種物料、不同投料量的干燥結果存在差異;

(2)不同種類物料、相同投料量的干燥結果存在較大差異。

因此,針對這兩個問題,一般都是對流化床的結構進行改進,使其設計更為合理,從而增加干燥物料的種類,而且可以提高干燥效率,降低干燥結果的差異性。

德國GEA集團[5]針對同一種物料、不同投料量干燥結果不同的問題,設計有適用于較小量干燥物料的兩層圓筒型流化床干燥器、適用于中等規模干燥量的四層串聯流化床干燥器以及適用于大規模干燥量的矩形三層流化床干燥器。針對不同種類物料、相同投料量干燥結果不同的問題,設計有專門適用于干燥易團聚的固體物料的流化干燥器和適用于液體物料干燥的流化干燥器。

德國的Glatt公司[6]針對同種物料、不同投料量干燥結果不同的問題,設計有間歇型流化床和連續型流化床,間歇型生產量為2
 kg/h~1.5 t/h,連續型生產量為20 kg/h~5 t/h,此設計可以有效地解決同種物料、不同投料量干燥結果不同的問題。

4 特殊物料的干燥穩定性

熱敏感物料、氧敏感的物料以及含溶劑易燃物料的干燥條件要求較高,干燥條件不合理會導致被干燥物料的降解、變質。美國的Bepex公司[7]設計的固定式流化床干燥器是一種較新的適用于熱敏感物料、氧敏感的物料和含溶劑易燃物料干燥的流化干燥設備。此流化床干燥器中具有多個區域,可在同一個裝置中進行加熱和冷卻,每個區域都可以對溫度、露點和流化速度進行獨立控制,通過調節每個區域的圍堰高度,物料在干燥器中的停留時間可相差最多4倍。由于采用較低的蒸汽壓,熱敏感物料可在低于沸點的溫度下進行干燥,并且加入間接傳熱表面,提高干燥能力。

此外,該設備使用了能夠將惰性氣體進行回收的封閉循環流化床系統,可以處理對氧敏感的物料和含溶劑易燃物料。

5 冷卻系統

部分流化床干燥設備缺少冷卻系統,因此冷卻過程一般較長。目前,國內外的研究人員和生產商在設計和制造流化床時,都考慮設計并采用更為合理和高效的冷卻裝置,使干燥后的物料能迅速冷卻降溫,達到簡化生產過程,或直接包裝的目的。

展望

目前,國外公司生產的流化床干燥設備由于采用了先進的技術而使其生產質量得到了較好的保證,我國由于起步晚,流化床干燥設備與國際先進水平相比有一定的差距,但隨著我國制藥工業的發展,在學習國外先進技術和實踐經驗的基礎上,選擇特定的突破點,加大自主創新力度,一定可以縮小與國際先進水平的差距。


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