实验室沸腾干燥机原理、流程与特点
时间：2015-10-27 阅读：5155
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*、*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）过滤器。空气处理系统虽然配置了初、中、过滤器，但随着运行时间的不断增加，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，而当风机停止运行时，风阀同步关闭，以保证不会发生空气倒流。