沸腾干燥机的知识

沸腾干燥机的知识

沸腾干燥机，是一种干燥设备，又称流化床，一般由加热器、沸腾床主机、旋风分离器、布袋除尘器、引风机、操作台组成。根据物料的性质不同，可按需要选配旋风分离器或布袋除尘器。

工作原理

沸腾干燥机是利用空气经热交换器加热后，形成热风经阀板分配进入主机，湿物料从加料器进入干燥机，由于风压的作用，物料在干燥机内形成沸腾状态，并与热空气进行广泛接

触，从而在较短时间完成物料烘干。通过粉体造粒，改善流动性，减少粉尘飞扬；通过粉体造粒改善其溶解性能；混合、制粒、干燥在一机内完成一步法制粒；采用抗静电滤布，设备操作安全；

设置压力泄放孔，一旦发生爆炸，设备人员不受伤害；设备无死角，装卸料轻便快速，冲洗干净，满足GMP规范

设备两种类型

根据外型分为卧式和立式两大类，卧式又称箱式沸腾干燥机，立式又称高效沸立式干燥机

腾干燥机。卧式和立式的工作原理相同。

适用物料

制药、化工、食品等行业粉状、颗粒状物料。

设备组成

1、料车

2、控制阀

3、初效过滤器

4、亚高效过滤器

5、加热器

6、料液泵

7、引风机

8、消音器

在固体制剂的生产工艺中，沸腾干燥机是经常被选用的设备。沸腾干燥具有传热效果良好、生产能力大、温度分布均匀、操作形式多样、物料停留时间可调、投资费用低廉和维修工作量较小等优点。在国内经过30多年的使用与改进，已显示出其在干燥领域的独特地位，目前在制药、化工、食品等方面越来越体现出它的重要作用。

1沸腾干燥机的工作原理、流程与特点

1.1工作原理

沸腾干燥又称流化床干燥，它利用热空气流使湿颗粒悬浮，流态化的沸腾使物料进行热交换，通过热空气把蒸发的水分或有机溶媒带走，其采用热风流动对物料进行气—固二相悬浮接触的质热传递方式，达到湿颗粒干燥的目的[1]。流化床干燥技术涉及传热和传质两个相互过程。在对流干燥过程中，热空气通过与湿物料接触将热能传至物料表面，再由表面传至物料内部，这是一个传热过程;而湿物料受热后，表面水分首先气化，而内部水分以液态或气态扩散到物料表面，并不断气化到空气中，使物料的水分逐渐降低，完成干燥，这是一个传质过程。

1.2工作流程

物料通过料车运送到沸腾床，在气缸顶升作用下通过密封圈与沸腾床密封。然后，空气在引风机动力作用下，经过滤装置净化、散热器加热后，再经气流分布板筛网分配进入沸腾床干燥室。料斗内的物料在热风和搅拌作用下形成沸腾状态即流态化，在大面积气、固两相接触中，物料内部的水分或溶剂在较短的时间内蒸发并随排出空气带走，物料被干燥。

1.3技术特点

1传热效果良好，床层内温度比较均匀，具有很高的热容量系数或体积传热系数，生产能力大;

2由于流化床内温度分布均匀，可避免产品的任何局部过热，所以特别适用于某些热敏物料的干燥如磨芋、聚丙烯酰胺等;

3在同一设备内可以进行连续操作，也可进行间歇操作;

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;

5独立电气柜和PLC人机交互操作控制，集成了所有干燥参数设置，操作安全方便;

6干燥装置机械传动部件少，设备的投资费用低廉，维修工作量较小。

2对沸腾干燥机的改进建议

经过长期的应用和发展，沸腾干燥机在结构、性能方面都有了明显的改善，质量也在不断提高，但还存在着一些问题，下面结合生产实践提出改进建议：

2.1对热能利用不充分的改进建议

沸腾干燥机从形式上来说是一种空气对流干燥设备，与传导型干燥设备相比，能耗确实要大一些，但如果采取一些措施，则可以达到很好的节能效果。建议：1加强设备的密封效果。目前大多数沸腾干燥机料斗与设备本体采用平面法兰连接，密封效果较差，建议设计时改用凹凸面法兰连接;进口泵卡斯特红酒2干燥器不少都采用钢管缠绕翅片进行换热，钢管虽可节约材料成本，但换热效果不好，建议改用铜管;3增加保温措施。对热交换器的外壳添加保温层，减少热能损失。

2.2对捕集除尘装置的改进建议

能够顺利进行流化工艺操作的基本条件是物料具有良好的流化状态，高效率的过滤除尘

器使这种状态得以延续。过滤除尘器的除尘效率很大程度上决定了沸腾效果。目前使用的除尘方式主要有抖袋除尘和脉冲反吹除尘两种。

2.2.1抖袋除尘

通过气缸的往复运动实现捕集袋的摇振而达到除尘效果，其布袋采用防静电、无纤维脱落布制作，捕集袋采用整体吊装的形式。问题是布袋过滤器拆装不方便，吊筋选材不太合理容易引起变形，导致密封不严，也会引起跑粉和风量的变化，既污染了环境，又降低了产品收率。建议：过滤袋采用卡箍连接方式进行连接，吊筋选用不易变形的刚性材料，同时定期检查更换布袋。

2.2.2脉冲反吹除尘

随着国产电磁阀技术的进一步提高与价位的进一步降低，脉冲反吹除尘逐渐成为捕集装置的主流。目前采用的滤芯主要有布袋和不锈钢烧结网两种。其中，不锈钢烧结网滤芯是唯一对任何物料收率均能保证达到99%以上的产品。由于现在清洗技术的难题已基本解决，不锈钢烧结网滤芯在收率和使用寿命方面的优势逐步显现，药厂使用也越来越多。

另外，随着环境保护的要求越来越高，建议完善除尘系统，增加二次除尘装置。

2.3关于气流分布板筛网的改进建议

沸腾干燥机中的气流分布板有两个作用，一是支承物料层，二是使气体分布均匀。分布板开孔的大小、形状、分布态势、开孔率等都对流体的分布起着至关重要的影响。气体分布不均匀，会使床层中出现“环流”，其趋于极端易使床层中某些部位出现“沟流”，而其余部位则是死床，这时大部分气体顺着床层中的某些通道以“沟流”的形式短路通过床层离去，使气固接触大为恶化，这是应该着力避免的。良好的分布板设计，应能抑制床层中出现不均匀性，即当床层中某些部位由于压降降低、气流速度增高时，分布板所产生的阻力应能抑制气流的增加，从而抑制流化的恶化。

目前大部分沸腾干燥机使用的气流分布板形式单一，多采用垂直的打孔板或席形网板，物料在流化过程中很容易出现流化不均或产生死角等问题，不能确保颗粒中药品的均匀度，同时单一的开孔形式也不能满足不同药品的生产工艺要求。另一方面，为了减少药品的漏料损失，目前普遍采用多层网结构，气流分布板和沸腾床体多采用大量螺栓固定，拆卸不方便，不易清洗干净而产生残留引起交叉污染等问题。建议：利用计算机流体动力学模型、传热与传质模型，在气流分布板设计时对孔距、孔径、开孔率等参数进行空气动力学、热力学仿真计算并验证，以满足不同物料的生产工艺要求。在安装方式上，连接方式制成可拆卸式，以确保实现快装和彻底、完全的清洗。

2.4对完善进风空气处理的建议

热空气的采风口一般设置在辅机房，和加热装置、消音器安装在一起，辅机房与洁净区不设置直通的门窗，辅机房的空气洁净级别往往比较低，会影响药用热空气的质量，这就要求设备本身有良好的净化装置，否则未净化的空气会污染药品，难以达到GMP要求。

目前国内许多设备对空气处理单元的配置为：初效过滤器—中效过滤器—蒸汽加热或电加热—亚高效过滤器。空气处理系统虽然配置了初、中、高效过滤器，但随着运行时间的不断增加，高效过滤器会出现堵塞或者破损，目前只能从外观上来鉴别判断是否需要更换，缺乏理论依据。提早更换会增加成本，推迟更换又会带来空气质量下降的风险，从而影响产品的质量。建议：在高效过滤器前后增加压差显示装置，当压差到达一定的数值后报警提示更换。

此外，大多设备没有除湿装置，空气除湿问题始终存在，特别是在春末和夏季，空气湿度很大，如果不进行除湿会对物料的干燥产生很大影响。建议：增加除湿装置。

许多设备的引风机与风阀不联动，这可能会导致在风机停机和蝶阀关闭之间引起空气倒流的现象。建议：风机的启停与风阀的开关联动起来，当风机启动时风阀同时打开，而当风