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雙錐真空幹燥設備的特性與不足之處

信息來源: | 發布日期: 2009-10-20 | 瀏覽量:
關鍵詞:雙錐真空幹燥設備的特性與不足之處

1 概述
    雙錐真空幹燥機(以下簡稱雙錐)已是有很長曆史的真空間接加熱動態幹燥機,屬節能式幹燥設備。它的特點是真空錐體由驅動機推動作360旋轉,促進錐體中物料翻混並和錐體加熱麵接觸加熱,不斷翻混物料對加熱麵起自潔作用,真空操作有利於降低蒸發壓力和蒸發溫度,提高加熱介質和加熱物料之間的溫度差,也^有利於許多熱敏性物料的低溫幹燥。雙錐在真空無其它惰性氣體介入下操作,^有利於含各種有機溶劑物料進行蒸發幹燥,以很高溶劑回收率回收溶劑。雙錐的結構形狀很有利於幹燥物料的幹淨利落快速卸料,這是現有任何其它型式幹燥機不能比擬的操作優點。

    雙錐適用於各種無粘壁鬆散性物料的幹燥,因在錐體內真空抽氣管上設尾氣過濾器,故極大地降低尾氣夾帶產品粉塵的損失,幹燥收得率極高。它可以一次性進料和密閉卸料,避免操作性汙染,避免卸料時粉塵飛揚而汙染環境。雙錐動態幹燥效率比各種盤式幹燥高很多。

    但雙錐幹燥也存在一些不足,首先是雙錐隻適用於間歇式幹燥。由於采用摩擦式機械真空密封件,無法避免密封件在幹摩擦中產生磨損異物,一旦發生真空漏氣,密封件中的磨損異物必然被吸人雙錐體內,與正在幹燥中的產品混合,如果產品是藥品則藥品被汙染,使好藥變劣質藥害人藥。

    雙錐屬夾套加熱型幹燥機,如將雙錐體看作球體,則在放大雙錐幹燥機時,它的加熱麵積F(m )與球體直徑D(mm)的平方成正比擴大,而球體的容積V(m )則與球體直徑D(mm)的三次方正比擴大。所以雙錐從小直徑擴大到大直徑時,它的加熱麵積遠遠比不上它的容積擴大。致使雙錐加熱麵積F(rfl )和雙錐容積V(m )的比例,隨著直徑D (iTlm)的擴大而比例失調,造成小規格雙錐的F/V值遠大於大規格雙錐的F/、,值。如5 m 雙錐的F/v值比0.3 m 雙錐的F/V值小一半左右,約3.6m /m ,當雙錐容積擴大至10 m 時,它的F/V值下降到2.5 m /m 。

    雙錐真空幹燥設備顧名思義作加熱幹燥使用的,其主要功能應體現在加熱幹燥效率或熱交換麵積的大小。相對而言它的容積是次要的。但目前幾乎所有的雙錐幹燥機產品樣本,均以容積大小來標識雙錐的規格,這在一定程度上是雙錐生產廠有意無意在誤導用戶。因為許多用戶不會意識到雙錐放大時存在F/V的規律性變化。誤認為大小容積雙錐都有相似的幹燥效率。往往買回一台大型化雙錐,在投產後發現它的幹燥效率,遠低於在幹燥製造廠中用小規格雙錐試驗實踐產生的幹燥效率。因為幹燥效率成倍下降無法滿足希望的產量,不得不再購買一台大型化雙錐。不僅多化了投資增加廠房用地,並延誤了生產計劃。

    許多熱敏性產品幹燥溫度低於100℃ ,現很多熱敏性產品幹燥仍在采用<100~的熱水作熱源,為此必需配備熱水槽、熱水泵和熱水管道等輔助設施。熱水顯熱加熱必然存在進出口溫度差,與蒸汽潛熱加熱比較自然降低了溫差,這對熱敏性很高的低溫度加熱^不利。熱水加熱傳熱係數遠低於飽和水蒸汽加熱,夾套熱水加熱結構也較蒸汽加熱複雜,不僅增加了設備投資,而且不利於管理。

    由於幹燥物料在雙錐體中不斷翻混旋轉,一些晶體微細含水量較多的產品,如核黃素、乙醯螺旋黴素等產品很易在翻混中形成大小不等的球團。一旦產生球團就很難達到完全徹底的幹燥了。原則上雙錐不適用在幹燥中存在結球團的物料。

    雙錐是一台馱著加熱鍋爐(加熱夾套)不斷旋轉著的動態幹燥機。大型化(大直徑)傳統雙錐的錐體內膽和夾套外壁的壁厚都很厚,重量很重。錐體內膽一般都是不鏽鋼材質,而夾套外壁為碳鋼。大型雙錐(2~10 m )的直徑在 1,600~2,600 mm,錐內膽壁厚在8~14 mm,夾套外壁的壁厚更厚。眾所周知,不鏽鋼的熱阻比碳鋼大5倍,很厚的不鏽鋼內膽很不利於錐體的傳熱,降低了雙錐的加熱幹燥效率,驅動很重的內膽自然要增加驅動電動機的功率。雙錐的外夾套更厚更重,更增加了驅動電動機的能耗。雙錐一年運轉時間在幾千小時,所以如何正確對待長時間運轉的雙錐提高效率和節能降耗,在全世界都在積極動員研究節能的新時代,對以往一直被忽視的設備結構和設備材料,很值得久久av国产av日本深入研究討論.

以下按無GMP要求的雙錐進行討論。

2 雙錐的放大
    隨著精細化工產品的發展,越來越需要高效率大型化的雙錐。一台傳統大型雙錐,它的龐大身軀外形和它含有的加熱麵積極不相稱,一台5 m 雙錐的加熱麵積僅18 m ,F/V值為3.6 m /m ,而一台10 m 雙錐的F/V值進久久av国产av日本下降至2.5 m /m ,用外強中幹來形容雙錐一點也不為過。
    雙錐真空幹燥機的放大自然是指熱交換麵積的放大。所幸錐體內有龐大的空間可以利用,如何利用好此空間是關鍵。考慮到設備的清洗,熱交換元件的表麵愈簡單愈好。選用薄形空 c,Di~熱板,既符合表麵光潔易洗又符合緊湊雙重要求。以10 m 雙錐為例,可以在碩大的錐體空間順物料流動的方向設薄形內加熱板,在留有供清洗和必要的維修空間,如內加熱板之間保留110~160 mm間距,一般增加內加熱板麵積可比原有的錐體加熱麵積多1.5~3倍,使雙錐的F,V值都能提高到0.2 m。小型雙錐相似的9.0 m /m 值。特別是內加熱板材厚度不到錐體厚度三分之一,換來加熱麵積成倍增長而熱阻大幅度減小,使放大後的雙錐幹燥效率超過傳統雙錐的2~3倍以上。設內加熱板後10 m 雙錐體內結構如圖1.

    由圖1說明,10 m。錐體的直徑 2,600,在600 mm寬的維修通道兩側設由# l~≠}7內加熱板各7塊,共14塊, 內加熱板總麵積F=56 m , 內加熱板厚40 mm,內加熱板總體積V=2.2 m ,兩內加熱板中心距d=200 mm,兩內加熱板之間的實際問隙為160 mm,已知錐體夾套加熱麵積F=29.6 m ,所以10 m 雙錐加熱總麵積F=85.6 m , 已知錐體的容積V=12.1 m ,扣除內加熱板後的錐體實際容積V=9.9m ,由此知新雙錐的F/V值達8.6 m /m ,^接近小型0.2 in 雙錐的9.0 1TI /m 。10 1TI 雙錐不加內加熱板時的F/V值為2.5 II1 /m ,故增加內加熱板後的10 1TI。雙錐比不加的F/V值足足提高了3倍以上(如圖2所示),如果按F/V值的提高來論,一台新雙錐的幹燥效率就可抵3台的傳統雙錐,單每小時驅動電機就可節省60 kW/h左右的電耗。

3 大型雙錐增加內加熱板對節省不鏽鋼的比較
    仍以10 m (實際操作容積)為例。10 m 雙錐的外形尺寸為 2600 X 3600(總高)。由上述說明雙錐體加熱夾套麵積F=29.6 in ,內加熱板總麵積F=56 1TI ,如果雙錐體的壁厚為14 mill,而內加熱板的壁厚為3 mm,則雙錐體的不鏽鋼材重量為3-3 t,而內加熱板的不鏽鋼材重量為1.34 t。由此可知,每平方米雙錐體需要111.4 kg不鏽鋼材,而每平方米內加熱板需要的不鏽鋼材量僅為24 kg,即雙錐體每平方米加熱麵積消耗的不鏽鋼材量比同樣加熱麵積的內加熱板多4.6倍。僅從現有大型傳統雙錐擁有的加熱麵積~IE4,,而消耗的不鏽鋼材量很多這種特殊的情況考慮,錐體內空洞無物,既有條件增加內加熱板,也^需要增加內加熱板,以抵消錐體壁厚帶來的負麵影響。

4 內加熱板的結構加強
    常規空心薄形內加熱板必需作塞焊加強措施,因內加熱板壁厚僅2~3 mm,空心加熱板的雙麵都需要打孔,薄板上很難嚴格按焊接規範加工坡口,特別是有藥品GMP要求的加熱板在焊接後必需再磨平拋光,故在許許多多的塞焊點中存在微細的薄弱環節,就會在日後的生產操作中突發因局部破裂引發整個加熱板的爆破。傳統薄板塞焊加強結構很易留下這種隱患。

   久久av国产av日本深刻吸取教訓,在新的雙錐內加熱板加強結構上采用鉸接式無損焊接加強技術,內加熱板雙麵母板上不再打孔,從而避免打孔塞焊操作所帶來的弊病,消除了雙錐放大時必不可少的內加熱板加工的實際難題。

5 雙錐的低溫( 100℃)熱源問題
    雙錐幹燥熱敏性產品時,傳統雙錐都采用熱水加熱方法。熱水加熱不僅需要熱水槽、熱水泵和管道一整套累贅,因熱水顯熱給熱,進出口必定存在溫度差,熱水出口處溫度低自然加熱幹燥效果大大低於熱水進口處,故熱水加熱的溫度差^不利於幹燥。

    大型化後的雙錐如果仍采用熱水加熱,因幹燥設備負荷大幅度提高而需要的熱負荷也大幅度增加,熱水加熱係統的一套累贅也如法炮製,既增加了很多設備投資,同樣也給幹燥設備效率帶來很多不利。但如果采用飽和水蒸汽作熱源,隻要嚴格控製好雙錐加熱夾套內的溫度或壓力,保證溫度或壓力符合加熱溫度要求的飽和水蒸汽物理參數,保證能及時地將夾套內的蒸汽凝水抽出。就能用 0.2 MPa的飽和水蒸汽直接作雙錐的低溫加熱的熱源。當然大型化雙錐夾套內空間較大,剛開車時夾套內(特別是內加熱板內)存有很多的惰性氣體必須排出幹淨,否則會嚴重影響正常工作操作,較好的方法是抽真空,然後再加入飽和水蒸汽。

6 研究減薄大型化雙錐的設備壁厚問題
    當今世界都在考慮節能減排,上至飛機下至火車汽車,都在結構上想方設法減輕減薄。聯想到雙錐背負著一個大鍋爐(加熱夾套),似乎也有必要從節能減排,節省不鏽鋼和提高加熱幹燥效率等多方麵進行研究,在幹燥技術領域一定也能做出久久av国产av日本的貢獻。

7 結束語
    隨著化T和精細化工生產大型化,需要很多大型化雙錐真空幹燥機,由於雙錐結構大型化沒跟上時代步伐,給生產使用帶來許多問題。久久av国产av日本的工業生產的產值和能耗的比例遠遠高於日本等發達國家,忽視眾多設備的效率、特別是存在不以設備的性價比,而以設備的重量來論價的誤區,雙錐真空幹燥設備可能是這方麵的典型。

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