生物制药设备论文 (2)

成绩

摘要：流化干燥（fluidized-bed drying）又称沸腾干燥，是一种运用流

态化技术对颗粒状固体物料进行干燥的方法。在流化床中，颗粒分散在热气流中，上下翻动，互相混合和碰撞，气流和颗粒间又具有大的接触面积，因此流化干燥器具有较高的体积传热系数。在流化干燥器中，热空气或烟道气经气体分布板进入流化的物料层中。湿物料直接加进床层，与床内的干物料充分混合。气固两相在流化床中进行热量传递和质量传递。穿过流化床的气体，经旋风分离器(见离心沉降)回收所夹带的粉尘后离去。干燥产品，从出料口溢出。本文主要介绍药品原料及辅料干燥过程中常用的振动流化床干燥机，通过对其工作原理，设备特点，应用范围等的介绍，深化对药品干燥设备的了解。

关键词：振动流化床干燥机工作原理设备特点应用范围

前言：

流化技术起源于1921年。流化床干燥器又称沸腾床干燥器，流化干燥是指干燥介质使固体颗粒在流化状态下进行干燥的过程。自流态化技术发明以来，干燥是应用最早的领域之一。流化干燥要求所处理的物料未因受潮而结块，粒径宜在0.03～6mm之间。粒径过细,流化干燥时易产生沟流；粒径过大则必须在高气速下操作，能耗较大。流化干燥器结构简单,维修费用低,热效率较高（非结合水分的干燥热效率可达60%～80%），体积传热系数与气流干燥相当。此外,物料在床层内的停留时间,可根据对最终产品含湿量的要求随意调节，有较大适应性。由于流化干燥器具有这些优点，所以在化工生产中的应用比较广泛。

正文：

图1

1.产品名称:振动流化床干燥机（图1）

2.型号：ZLG（图2）、ZDG、ZG、GZQ

3.生产厂家：常州冠宇干燥工程有限公司、江苏博斯威化工设备工程有限公司、常

州健达干燥设备有限公司、北京胜凯达粉粒体设备有限公司。

4.工作原理：物料自进料口进入机内，在振动电机或其他方式提供的激振力作用下,

在空气分布板上跳跃前进,同时空气经过滤后，被加热到一定温度，由风口进入干燥机下风室中，物料在振动力和经空气分布板均风的热气流双重作用下，呈悬浮状态与热气流接触，

物料颗粒与热介质之间进行着激烈的湍动，使传热和传质过程得以强化，干燥后的产品由排料口排出，蒸发出的水份和废气经旋风分离器回收粉尘后，排入大气。下床体为床层提供了一个稳定的具有一定压力的风室。调节引风机，使上箱体中床层物料上部保持微负压，维持良好干燥环境并防止粉尘外泄。（工作原理图见图3）

图2 ZLG系列振动流化床干燥(冷却)机

图3 振动流化床干燥机工作原理图

5.设备特点：

1、物料受热均匀，热交换充分，干燥强度高，比普通干燥机节能30%左右。

2、振动源采用振动电机驱动，运转平稳，维修方便，噪音低，寿命长。

3、流态化稳定，无死角和吹穿现象。床层开孔形式，及开孔率至关重要。终水份、产量可通过振幅及加料量来控制。

4、可调性好，适应面宽。

5、对物料表面损伤小，可用于易碎物料的干燥，物料颗粒不规则时亦不影响工作效果。明显优于沸腾床

6、采用全封闭式的结构，有效地防止了物料与空气间的交叉污染，作业环境清洁。

6.应用范围：

医药化工业：各种打片颗粒，硼酸、硼砂、苯二酚、各种添加剂等。

食品建材业：酒槽、味精、砂糖、食盐、矿渣、豆瓣、种籽等。

还应用于物料的干燥、冷却、增湿等作业。

7.技术参数：

8.振动流化床干燥机与其他几种流化床的对比：

8.1单层和多层圆筒型流化床

最早应用的流化床为单层圆筒型，其材料为普通碳钢内涂环氧酚醛防腐层，气体分布

板是多孔筛板，板上小孔半径1.5mm，正六角形排列。

但是由于单层圆筒流化床直径较小，物料停留时间较长，干燥后所得产品湿度不均匀。因此发展了多层流化床，该流化床不仅可以提高效率，更重要的是能够得到较为均匀的停留分布时间。为了对物料进行内扩散控制，多层流化床还先后经历了溢流管式、下流管式和穿流板式3个阶段。多层流化床的物料干燥程度均匀，干燥质量易于控制。热效率较高，适用于降速干燥阶段较长的物料以及湿含量较高（水分含量＞14%）的物料的干燥。

8.2卧式多室流化床

其主要特点：

（1）在相邻隔室间安装挡板，从而可制得均匀干燥的产品，改善了物料停留时间的分布；（2）物料的冷却和干燥可结合在同一设备中进行，简化了流程和设备；

（3）由于分隔成多室，可以调节各室的空气量，增加的挡板可避免物料走短路排出。

该设备在制药工业中推广较快，目前国内有几十个工厂用此设备来干燥各种片剂颗粒药物、粉粒状物料以及片状物料。如果在操作上对各室的风量、气温加以调节，或将最末几室的热空气二次利用，或在床内添加内加热器等，还可提高热效率。

8.3搅拌流化床

为了使某些湿颗粒物料或已凝聚成团的物料亦能采用流化干燥技术，研究人员在加料口附近装备床内搅拌叶片，使呈团状或块状的物料及时打碎，以利于形成流化，这种装备有搅拌器的流化床称为搅拌流化床。

其优点在于：

（1）适合于湿含量较大、在热气流中不易分散的物料或者可能结块的物料的干燥；（2）可以避免沟流、腾涌和死床现象，获得均匀的流化状态，提高热质传递强度。

近年来搅拌流化床在制药工业上得到了相当广泛的应用，其常作为制药过程的后续工艺的干燥装置，以简化设备及工艺，降低成本。

8.4 离心式流化床

离心式流化床是在离心力场中进行流化干燥的一种新型干燥设备，其原理是在机械转动造成的离心力场作用下使粒状物料分布在丝网覆盖的圆筒型多孔壁上，热气流穿过多孔壁使之流化干燥。由于离心力场的存在离心加速度可以是重力加速度的几倍到几十倍，因此与普通重力流化床相比较，强化了湿分在物料内部的迁移过程，干燥时间短，传热传质速率高，能够有效地抑制气泡的生成及物料的夹带，对于在重力流化床中难以干燥的低密度、热敏性、易粘结的固体物料都可以有效地干燥。

8.5 振动流化床

随着多级干燥的发展，振动流化床（vibrate fluidized bed，VFB）得到应用，其基

本结构与普通流化床相似，是一种将机械振动加于流化床中的改良产品。物料依靠机械振动和穿孔气流双重作用流化，并在振动作用下向前作活塞形式的移动，利用对流、传导、辐射向料层供给热量，即可达到干燥的目的。

振动流化床由于物料的输送是由振动来完成的，供给的热风只是用来传热和传质，因此可以明显地降低能量消耗。另外，由于床层的强烈振动，传热和传质的阻力减小，提高了振动流化床的干燥速率，同时使不易流化或流化时易产生大量夹带的块团性或高分散物料也能顺利干燥，克服了普通流化床易产生返混、沟流、粘壁等现象。

经过工程技术人员的共同努力，近年来我国的流化床干燥设备有了长足的进步。目前国内常用的流化床干燥器有：内藏热管式流化床干燥机、ZLG振动流化床干燥机、沸腾流化床干燥机等。流化床干燥机的结构、性能都有明显改善，质量也在不断提高，但还存在着一些问题，：热能利用的不充分、被干燥物料湿度无法监测、干燥结果的差异较大、特殊物料的干燥稳定性难以保证、缺少冷却系统等。

9.展望：

目前，国外公司生产的流化床干燥设备由于采用了先进的技术而使其生产质量得到了较好的保证，我国由于起步晚，流化床干燥设备与国际先进水平相比有一定的差距，但随着我国制药工业的发展，在学习国外先进技术和实践经验的基础上，选择特定的突破点，加大自主创新力度，一定可以缩小与国际先进水平的差距。

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