振動流化床干燥機的分類
振動流化床干燥機在不到100年的時間里,經(jīng)過科研人員的不斷改進和創(chuàng)新,得到了長足的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。其種類很多,根據(jù)待干燥物料性質(zhì)的不同,所采用的流化床也不同,按其結(jié)構(gòu)大致可分為:單層和多層圓筒型流化型、臥式多室流化型、攪拌流化型、振動流化型、離心式流化型、脈沖流化型等類型。
1 單層和多層圓筒型流化床干燥機
最早應(yīng)用的流化床干燥機為單層圓筒型,其材料為普通碳鋼內(nèi)涂環(huán)氧酚醛防腐層,氣體分布板是多孔篩板,板上小孔半徑1.5 mm,正六角形排列。整個干燥過程為:濕物料由皮帶輸送機運送到拋料加料機上,然后均勻地拋入流化床干燥機內(nèi),與熱空氣充分接觸而被干燥,干燥后的物料由溢流口連續(xù)溢出。空氣進入鼓風(fēng)機、加熱器后進入篩板底部,向上穿過篩板,使床層內(nèi)濕物料流化起來形成流化層。尾氣進入旋風(fēng)分離器組,將所夾帶的細粉除下,然后由排氣機排到大氣中。此干燥器操作簡單、勞動強度低、勞動條件好、運轉(zhuǎn)周期長。
但是由于單層圓筒流化床直徑較小,物料停留時間較長,干燥后所得產(chǎn)品濕度不均勻。因此發(fā)展了多層流化床,該流化床不僅可以提高效率,更重要的是能夠得到較為均勻的停留分布時間。為了對物料進行內(nèi)擴散控制,多層流化床還先后經(jīng)歷了溢流管式、下流管式和穿流板式3個階段。多層流化床干燥機的物料干燥程度均勻,干燥質(zhì)量易于控制。熱效率較高,適用于降速干燥階段較長的物料以及濕含量較高(水分含量>14%)的物料的干燥。
2 臥式多室流化床干燥機
由于多層流化床還是存在操作困難、床層阻力大和結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點,為克服這些缺點,20世紀60年代末70年代初發(fā)展了一種臥式多室流化床。該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、操作方便,適用于各種難干燥的粉粒狀物和熱敏性物料的干燥??梢哉f,臥式多室流化床干燥器相當(dāng)于多個方形界面流化床串聯(lián)系統(tǒng)。
其主要特點:
(1)物料的冷卻和干燥可結(jié)合在同一設(shè)備中進行,簡化了流程和設(shè)備;
(2)在相鄰隔室間安裝擋板,從而可制得均勻干燥的產(chǎn)品,改善了物料停留時間的分布;
(3)由于分隔成多室,可以調(diào)節(jié)各室的空氣量,增加的擋板可避免物料走短路排出。
該設(shè)備在制藥工業(yè)中推廣較快,目前國內(nèi)有幾十個工廠用此設(shè)備來干燥各種片劑顆粒藥物、粉粒狀物料以及片狀物料。如果在操作上對各室的風(fēng)量、氣溫加以調(diào)節(jié),或?qū)⒆钅资业臒峥諝舛卫茫蛟诖矁?nèi)添加內(nèi)加熱器等,還可提高熱效率。
3 攪拌流化床干燥機
為了使某些濕顆粒物料或已凝聚成團的物料亦能采用流化干燥技術(shù),研究人員在加料口附近裝備床內(nèi)攪拌葉片,使呈團狀或塊狀的物料及時打碎,以利于形成流化,這種裝備有攪拌器的流化床稱為攪拌流化床干燥機。
其優(yōu)點在于:
(1)可以避免溝流、騰涌和死床現(xiàn)象,獲得均勻的流化狀態(tài),提高熱質(zhì)傳遞強度。
(2)適合于濕含量較大、在熱氣流中不易分散的物料或者可能結(jié)塊的物料的干燥;
近年來攪拌流化床在制藥工業(yè)上得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用,其常作為制藥過程的后續(xù)工藝的干燥裝置,以簡化設(shè)備及工藝,降低成本。
4、離心式流化床干燥機
離心式流化床是在離心力場中進行流化干燥的一種新型干燥設(shè)備,其原理是在機械轉(zhuǎn)動造成的離心力場作用下使粒狀物料分布在絲網(wǎng)覆蓋的圓筒型多孔壁上,熱氣流穿過多孔壁使之流化干燥。由于離心力場的存在離心加速度可以是重力加速度的幾倍到幾十倍,因此與普通重力流化床相比較,強化了濕分在物料內(nèi)部的遷移過程,干燥時間短,傳熱傳質(zhì)速率高,能夠有效地抑制氣泡的生成及物料的夾帶,對于在重力流化床中難以干燥的低密度、熱敏性、易粘結(jié)的固體物料都可以有效地干燥。
5、振動流化床干燥機
隨著多級干燥的發(fā)展,振動流化床得到應(yīng)用,其基本結(jié)構(gòu)與普通流化床相似,是一種將機械振動加于流化床中的改良產(chǎn)品。物料依靠機械振動和穿孔氣流雙重作用流化,并在振動作用下向前作活塞形式的移動,利用對流、傳導(dǎo)、輻射向料層供給熱量,即可達到干燥的目的。
振動流化床干燥機由于物料的輸送是由振動來完成的,供給的熱風(fēng)只是用來傳熱和傳質(zhì),因此可以明顯地降低能量消耗。另外,由于床層的強烈振動,傳熱和傳質(zhì)的阻力減小,提高了振動流化床的干燥速率,同時使不易流化或流化時易產(chǎn)生大量夾帶的塊團性或高分散物料也能順利干燥,克服了普通流化床易產(chǎn)生返混、溝流、粘壁等現(xiàn)象。
6、惰性粒子流化床干燥機
惰性粒子流化床干燥機具有將物料蒸發(fā)、結(jié)晶、干燥和粉碎在同一設(shè)備中完成的特點。此干燥器中預(yù)先裝有直徑為1~2 mm的玻璃珠,其在熱空氣的作用下呈流化狀態(tài),物料進入流化床內(nèi),在玻璃珠相互球磨的作用下,迅速被粉碎、干燥。目前,此類流化床干燥機在制藥工業(yè)中的應(yīng)用較少。
7、脈沖流化床干燥機
針對一些不易流動的物料及干燥溫度不允許超過50~80 ℃的結(jié)晶藥物,發(fā)展了脈沖式流化床。脈沖流化床改變了傳統(tǒng)流化床的恒定送風(fēng)為周期性送風(fēng),通過調(diào)節(jié)氣流的脈沖頻率或脈沖氣流導(dǎo)通率,使通過孔板的氣體流量或流化區(qū)發(fā)生周期性變化,對物料進行干燥。
其主要結(jié)構(gòu)特點是在干燥濕底部的周圍裝有幾根熱空氣進口管,在每根熱空氣管上裝有脈沖閥,它們按一定的頻率和次序開啟,開啟時間與床層厚度和物料性能有關(guān),當(dāng)氣體突然引進時,在短時間內(nèi)形成一個脈沖,使粒子劇烈流化,促使物料之間進行強烈的傳熱與傳質(zhì),當(dāng)閥門關(guān)閉時,床層的流化狀態(tài)逐漸消失,則物料處于靜止狀態(tài),此時仍通入部分氣體通過床層,以便下一個脈沖能有效地在床中傳遞。
其優(yōu)點在于:傳熱系數(shù)高,干燥時間短,空氣耗量減少,電能耗量低。脈沖流化床能有效克服溝流、死區(qū)和局部過熱等傳統(tǒng)流化床常見的弊端,因而可用于處理黏性強、易結(jié)團和熱敏性物料,如四環(huán)素類的抗生素。
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