淺談沸騰干燥機的發展及改進建議

    在固體制劑的生產工藝中，沸騰干燥機是經常被選用的設備。沸騰干燥具有傳熱效果良好、生產能力大、溫度分布均勻、操作形式多樣、物料停留時間可調、投資費用低廉和維修工作量較小等優點。在國內經過30多年的使用與改進，已顯示出其在干燥領域的獨特地位，目前在制藥、化工、食品等方面越來越體現出它的重要作用。

1．沸騰干燥機的工作原理
    沸騰干燥又稱流化床干燥，它是利用經過濾后的潔凈空氣，經熱交換器的對流換熱，使空氣溫度上升到一定值進入主機分風筒，經閥片分配進入沸騰器，濕物料從加料器進入干燥器。由于風壓作用，物料在干燥器內形成沸騰狀態，使熱空氣與物料進行充分接觸，增強了傳熱傳質過程，在較短的時間內促使物料中的水分蒸發分離。物料干燥后由排料口排出，廢氣由沸騰床頂部排出，經旋風除塵器和布袋除塵器回收固體粉料后排空。

2.沸騰干燥機的工作流程

    物料通過料車運送到沸騰床，在氣缸頂升作用下通過密封圈與沸騰床密封。然后，空氣在引風機動力作用下，經過濾裝置凈化、散熱器加熱后，再經氣流分布板(篩網)分配進入沸騰床(干燥室)。料斗內的物料在熱風和攪拌作用下形成沸騰狀態(即流態化)，在大面積氣、固兩相接觸中，物料內部的水分(或溶劑)在較短的時間內蒸發并隨排出空氣帶走，物料被干燥。

3.沸騰干燥機的技術特點

(1)傳熱效果良好，床層內溫度比較均勻，具有很高的熱容量系數(或體積傳熱系數)，生產能力大；

(2)由于流化床內溫度分布均勻，可避免產品的任何局部過熱，所以特別適用于某些熱敏物料的干燥(如磨芋、聚丙烯酰胺等)；

(3)在同一設備內可以進行連續操作，也可進行間歇操作；

(4)物料在干燥器內的停留時間可以按需要進行調整，所以產品含水率穩定；

(5)獨立電氣柜和PLC人機交互操作控制，集成了所有干燥參數設置，操作安全方便；

(6)干燥裝置機械傳動部件少，設備的投資費用低廉，維修工作量較小。

4.對沸騰干燥機的改進建議

    經過長期的應用和發展，沸騰干燥機在結構、性能方面都有了明顯的改善，質量也在不斷提高，但還存在著一些問題，下面結合生產實踐提出改進建議：

4.1對熱能利用不充分的改進建議

    沸騰干燥機從形式上來說是一種空氣對流干燥設備，與傳導型干燥設備相比，能耗確實要大一些，但如果采取一些措施，則可以達到很好的節能效果。建議：(1)加強設備的密封效果。目前大多數沸騰干燥機料斗與設備本體采用平面法蘭連接，密封效果較差，建議設計時改用凹凸面法蘭連接；進口泵 (2)干燥器不少都采用鋼管纏繞翅片進行換熱，鋼管雖可節約材料成本，但換熱效果不好，建議改用銅管；(3)增加保溫措施。對熱交換器的外殼添加保溫層，減少熱能損失。

4.2關于氣流分布板(篩網)的改進建議

    沸騰干燥機中的氣流分布板有兩個作用，一是支承物料層，二是使氣體分布均勻。分布板開孔的大小、形狀、分布態勢、開孔率等都對流體的分布起著至關重要的影響。氣體分布不均勻，會使床層中出現“環流”，其趨于極端易使床層中某些部位出現“溝流”，而其余部位則是死床，這時大部分氣體順著床層中的某些通道以“溝流”的形式短路通過床層離去，使氣固接觸大為惡化，這是應該著力避免的。良好的分布板設計，應能抑制床層中出現不均勻性，即當床層中某些部位由于壓降降低、氣流速度增高時，分布板所產生的阻力應能抑制氣流的增加，從而抑制流化的惡化。目前大部分沸騰干燥機使用的氣流分布板形式單一，多采用垂直的打孔板或席形網板，物料在流化過程中很容易出現流化不均或產生死角等問題，不能確保顆粒中藥品的均勻度，同時單一的開孔形式也不能滿足不同藥品的生產工藝要求。另一方面，為了減少藥品的漏料損失，目前普遍采用多層網結構，氣流分布板和沸騰床體多采用大量螺栓固定，拆卸不方便，不易清洗干凈而產生殘留引起交叉污染等問題。建議：利用計算機流體動力學模型、傳熱與傳質模型，在氣流分布板設計時對孔距、孔徑、開孔率等參數進行空氣動力學、熱力學仿真計算并驗證，以滿足不同物料的生產工藝要求。在安裝方式上，連接方式制成可拆卸式，以確保實現快裝和徹底、完全的清洗。

4.3對控制系統的改進建議
    目前，流化床類設備的操作參數一般以操作人員的經驗設定為主，但其完全可以實現智能化，對工藝參數也可以實現追溯，這就對流化床類設備的電氣控制系統提出了較高要求。在電氣控制系統中，需要有檢測溫度、濕度、壓力、壓差、風速、操作時間、粉塵濃度等一系列裝置并得到基礎數據，然后通過變送器輸送和存儲到觸摸屏中，由觸摸屏對數據進行儲存分析，然后制定一個合適的工藝路線，即可實現智能化控制。

4.4溫度控制

    常用熱風加熱控制方式采用簡單的“開”、“關”模式，當溫度達到設定值時停止通汽，但換熱器仍然有余熱使空氣溫度繼續上升，反之亦然，這樣會造成溫度波動過大，影響設備的干燥質量。建議：通過控制蒸汽流量的大小來保持進風溫度的高低，開始升溫時蒸汽流量較大，使進風溫度盡快接近設定值，然后自動調節蒸汽量使其緩緩接近設定值，^后保持穩定的蒸汽量使進風溫度保持穩定。
    本文從沸騰干燥機的工作原理等入手，結合工藝操作參總結了生產過程中的一些問題，并簡要提出了該類設備改進的建議，希望設備生產廠家今后能研發出更多的能滿足制藥生產過程工藝要求、性能參數指標先進、可操作性強、環保、節能及經濟技術指標先進的制藥干燥設備。