Распылительные сушилки
Министерство общего и профессионального образования Российской
Федерации.
Уральский Государственный Технический Университет – УПИ
Кафедра Технологии органического синтеза
Реферат на тему:
Распылительные сушилки
Выполнил:
Студент гр. Х-449
Покровский П.В.
Проверил:
Безматерных М.А.
Екатеринбург
2001
I.Введение
В химико-фармацевтической промышленности распылительные сушилки
использутся главным образом в тех случаях, когда желателен кратковременный
контакт продукта с теплоносителем-воздухом и необходимо проводить
высушивание из раствора. Например, распылительные сушилки применяют для
сушки из раствором таких термолабильных продуктов, как экстракты
лекарственных растений, ферментные препараты, растворы сахаров,
кровезаменителей (белковых гидролизатов, полиглюкона,
поливинилпирролидона), а также некоторых синтетических лекарственных
средств.
Метод распылительной сушки применяется также для обезвоживания
растворов некоторых антибиотиков. При использовании этого метода,
подаваемый на сушку специальными приспособлениями (форсунками и
центробежными дисками) раствор распыляется в сушильной камере, через
которую проходит нагретый газ-теплоноситель. Под распылением подразумевают
диспергированные струи жидкости, сопровождающееся образованием большого
количества полидисперсных капель. Благодаря развитой поверхности
диспергированных частиц (при распылении 1 м3 жидкости до капель средней
величины 50 мкм поверхность частиц составляет 120000 м2) проходит
интенсивный тепло- и массообмен с агентом сушки, при этом распыленные
частицы быстро отдают влагу. Весь процесс сушки занимает всего несколько
секунд, причем максимальная температура частиц в процессе испарения влаги в
зоне повышенных температур практически не превышает температуры влажного
термометра. При сушке распылением можно изменять в определенных пределах
некоторые показатели получаемых порошков: величину частиц, влажность,
насыпную массу. При использовании сушки методом распыления получается
готовый продукт, не требующий дальнейшего измельчения. Может быть сокращен
и полностью механизирован технологический цикл получения сухого продукта,
при этом достигается более высокая производительность, чем, например, при
молекулярной сушке, сокращается количество обслуживающего персонала и
устраняется контакт его с продуктом.
Для распылительных сушилок характерно большое разнообразие конструкций,
что является следствием различных свойств высушиваемых веществ и
требований, предъявляемых к готовому продукту. В настоящее время методом
распылительной сушки может обезвоживаться ряд антибиотиков, но чаще всего
сушат стрептомицин, используя его растворы непосредственно в виде элюатов,
получаемых после его выделения и химической очистки ионообменным методом.
Применение распылительной сушилки в данном случае позволяет избежать
необходимость осаждения стрептомицина пред сушкой, которое связано с
некоторой потерей его выхода. Отечественная промышленность предлагает
несколько модификаций распылительных сушилок – одно- и двухступенчатых,
обычных и оборудованных для получения стерильного продукта. Из сушилок, в
которых обезвоживание может протекать в стерильных условиях, могут быть
предложены следующие типы: СРЦ-3,2; ПРСМ-ИТЭ-5; ИСА-ИТЭ-6 и др.
Производительность распылительных сушилок различных конструкций 5-5000 кг/ч
по испаренной влаге. Сушилки различаются конструктивным оформлением
пневматических или центробежных распылителей, направлением движения
теплоносителя и раствора (прямоток, противоток, смешанный ток), что
позволяет в каждом конкретном случае использовать более эффективный и
экономически выгодный вариант. Антибиотики, подвергаемые распылительной
сушке, могут быть использованы для инъекции. Длительный опыт работы
испарительно-сушильных агрегатов показал, что качество препаратов,
получаемых этим методом, отвечает предъявляемым к ним требованиям
Государственной фармакопеи СССР.
Заслуживает внимания конструкция распылительных сушилок с
интенсифицированным процессом сушки, предложенная профессором М.Ю.Лурье.
Интенсификация процесса достигается путем резкого повышения температуры
сушки препаратов и полупродуктов, допускающих использование агента сушки
при температурах 500-700 оС. Параллельное движение в этом случае агента
сушки и продукта, его диспергирование для получение большей поверхности
контакта, устранение задержки материала на стенках сушильной камеры более
того времени, которое требуется по скоростному графику испарения, быстрое
удаление из зоны высоких температур – необходимые условия, гарантирующие
отсутствие перегрева материала и изменение его физических и биологических
свойств. Стенки внутри камеры смываются водой или рабочей жидкостью,
осаждающийся порошок продукта быстро удаляется со дна камеры не скребками,
уплотняющими сухой порошок, а с помощью пылесоса; далее продукт подается
хвостовым вентилятором в циклон, где сепарируется.
При повышенных температурах могут высушиваться химико-фармацевтических
продукты, к которым не предъявляются жесткие требования фармакопейной
чистоты или стерильности. Это могут быть отходы производства антибиотиков и
т.п.
По способу распыления исходного материала сушилки подразделяются на два
типа: с центробежным распылом (тип СРЦ) и с форсуночным распылом (тип СРФ).
Сушилки типа СРЦ снабжены специальными центробежно-распылительными
механизмами с высокооборотными дисками. Распылительные диски имеют
различные конструкции в зависимости от свойств продукта и от условий сушки.
Наиболее распространенными являются: сопловые (дюзовые), у которых рабочие
каналы выполнены цилиндрическими; лопастные – у которых каналы имеют
плоскую (или очень малой кривизны) рабочую поверхность.
Сушилки типа СРФ оснащены пневматическими или механическими (высокого
давления) форсунками. Применение той или другой конструкции форсунки
зависит от свойств исходного продукта, условий сшуки и требований к
готовому продукту. Сушилки с механическими форсунками рекомендуются для
распыления и сушки тонких эмульсий, истинных и коллоидных растворов,
тонкодисперсно суспензий химико-фармацевтических препаратов.
II.Распылительные сушилки с плоским днищем.
На рис. 1 показана распылительная сушилка типа СРЦ-ВП прямоточная
непрерывного действия с плоским днищем. Сушилка представляет собой
сушильную камеру 3, в которой жидкий продукт распыляется при помощи
быстровращаюшегося диска 6. Одновременно в камеру подают горячий воздух или
дымовые газы, тщательно очищенные в батареях циклонов и скрубберах, которые
движутся параллельным потоком с материалом.
Капли жидкости, попадая в поток горячего воздуха или газов, со всех
сторон омываются теплоносителем, в течение одной или нескольких секунд
теряют влагу и осаждаются в виде порошка на дне камеры. Высушенный продукт
перемещается скребками 5 и удаляется из сушилок при помощи шнека 4 или
другого транспортного устройства. Сушильный агент непрерывно отсасывается
вентилятором 1, предварительно проходя через матерчатый фильтр 2 для
осаждения мелких частиц продуктов, унесенных с потоком газа. В подобных
сушилках жидкость может диспергироваться распылительными дисками,
механическими или пневматическими форсунками. Распылительные сушилки
изготовляют диаметром от 7000 до 13000 мм и производительностью по
испаряемой влаге от 500 до 15000 кг/ч.
В помещениях с ограниченной высотой устанавливают преимущественно
сушилки с плоским днищем, так как они более компактны и доступны для чистки
и обслуживания. При необходимости получения стерильных продуктов
предпочтительно использовать сушильные камеры с коническим днищем, так как
в них меньше отверстий, через которые может проникнуть загрязненный воздух.
Отечественные распыолительные сушилки выпускаются двух типов (СРЦ – с
распылением исходного материала центробежными дисками и СРФ – с распылением
исходного материала пневматическими или механическими форсунками) и в трех
исполнениях (НК – с нижним подводом теплоносителя и коническим днищем
сушильной камеры, ВК – с верхним подводом теплоносителя и коническим днищем
сушильной камеры и ВП – с верхним подводом теплоносителя и плоским днищем
камеры). В микробиологической промышленности в основном эксплуатируются
сушилки с дисковым распылением растворов.
III.Распылительные сушилки с коническим днищем.
К таким сушилкам относится установка типа СРЦ-8/300 НК
производительность по испаряемой влаге 1500-3500 кг/ч. Сушилка (рис 2)
представляет собой цилиндрический корпус 9 с коническим днищем для вывода
сухого порошка. Раствор, подаваемый на сушку, распыляется центробежным
устройством 13 с помощью диска 10. Сушильный агент подается в верхнюю часть
установки по трубопроводу 7, на конце которого установлено
распределительное устройство 8. С помощью устройства происходит завихрение
поступающего газа. Распыленные диском капли продукта подхватываются потоком
воздуха и устремляются вниз. Влага испаряется, а оставшиеся мелкие
высушенные частички порошка продукта осаждаются в конусном днище и
спускаются по его стенкам к разгрузночному устройству 1 подачи порошка в
систему пневмотранспорта. Для стряхивания частиц продукта, осевших на
стенках, установлены вибраторы 17. Отработавший сушильный агент с частично
уносимыми частицами продукта из сушилки удаляется через трубопровод 2 в
циклоны для отделения порошка. Корпус для осмотра обеспечен подъемной
тележкой 4, светильником 6 и дверью 5. Перекрытие сушилки 11 имеет
предохранительные клапаны в виде откидывающихся дисков и патрубки 12 для
выхлопа сушильных газов при резком увеличении давления.
Распыливающий диск 10 вращается с частотой 10000 мин-1 от привода
электродвигателя через редуктор. Для смазки распыливающего устройства в
верхней части установлен механизм и масляный фильтра 14. Подъем
распыливающего устройства осуществляется электроталью 15.
При установке в закрытом помещени надстройка 16, закрывающая механизмы
дискового распылителя, не предусмотрена.
Во избежание подгорания продукта в сушилке установлены
предохранительные щитки 3 и 18.
Сушилка может быть установлена как в закрытом помещении, так и на
открытой площадке.
На рис 3. Показана установка СРЦ-НК. Сушильная установка состоит из
сборника раствора культуральной жидкости 2, центробежных насосов 3 и 9,
скруббера 1, сушильной камеры 4, разгрузочного устройства для подачи сухого
порошка в пневмотранспорт 10, бактерецидных фильтров 7, вентиляторов
повторного возврата воздуха 6, калорифера 8, сборника высушенного продукта
12, циклонов-осадителей 11, циклонов-разгрузителей 13, фильтра 5 грубой
очистки воздуха, подаваемого на калорифер.
В сушильных установках типа СРЦ температура сушильного агента на входе
в сушилку регулируется в пределаъ 135-390 оС, на выходе – 60-100 оС.
Начальная влажность суспензии 60 – 100%. Производительность по испаряемой
влаге 500 – 15000 кг/ч.
Рис.2,3
IV.Распылительная сушильная установка СРФ.
Сушильная камера этой сушильной установки имеет диаметр 3.2 м, емкость
11 м3. Установка предназначена для сушки термолабильных жидких продуктов.
Воздух, очищенный в фильтре, подается вентилятором в паровой калорифер и
поступает в верхнюю часть сушилки. Исходный продукт диспергируется
центробежным распылительным механизмом. Сухой продукт транспортируется
вместе с воздухом из нижней – конусной части сушилки по трубопроводу,
улавливается в циклоне и далее поступает в сборник. Отработанный воздух
выбрасывается в атмосферу. При работе в стерильных условиях (при сушке,
например, биопрепаратов) сухой продукт из сборника поступает в герметичный
бокс, где производится его выгрузка в стерильные бидоны. Дополнительная
стерилизация воздуха производится в стерилизующей фильтре, установленном
перед калорифером (паровым, электрическим или комбинированным). Для
стерилизации аппаратуры воздухом при 200 оС перед сушилкой устанавливается
электрокалорифер, а после циклона тепловой барьер, задвижка и труба для
выброса воздуха с ловушкой. Производительность (при сушке биопрепаратов) по
испаренной влаге 25 кг/ч, по исходному продукту до 50 кг/ч.
V.Комплексная распылительная сушилка «Ангидро»
Полупромышленная распылительная сушилка «Ангидро» (Дания, фирма
«Ангидро») – автоматическая сушилка непрерывного действия (рис. 4),
получила распространение для сушки экстрактов растительных продуктов,
фармацевтических препаратов и многих других материалов.
Обрабатываемый продукт подается в сушильную камеру, через которую
проходит горячий воздух, дающий необходимое тепло для выпаривания, которое
происходит почти мгновенно вследствие очень большой поверхности жидкости,
образующейся при распылении. Основой удовлетворительной сушки является
тшательно регулируемое распыление, обеспечивающее равномерное распределение
частиц. В качестве нагревательных элементов могут использоваться паровые,
газовые или электрические воздухоподогреватели.
Сушильная камера имеет плоское или коническое дно. Конструкция камеры с
плоским дном имеет меньшую высоту, облегчает чистку камеры, а
пневматическое удаленеи порошка обеспечивает кратковременное пребывание
порошка в камере. Воздухораспределитель, расположенный в верхней части
сушильной камеры, обеспечивает хорошее распределение воздуха для сушки в
параллельном или смешанном потоке. Все части сушилки, нагреваемые горячим
входящим воздухом, расположены вне камеры. Порошок отделяется от воздуха в
блоке улавливания, состоящем из специальных циклонов с большой
эффективностью, затем охлаждается в системе охлаждения.
VI.Испарительно-сушильный агрегат ИСА-ИТЭ-6 непрерывного действия
Агрегат состоит из двух цилиндрических камер коническими днищами. В
каждой камере установлен распыливающий механизм, состоящий из
высокооборотного привода и диска, куда поступает распыляемая жидкость. В
верхней камере происходит упарка распыленного раствора, в нижней - сушка
до заданной конечной влажности. Очищенный и стерилизованный в фильтрах
нагретый воздух поступает в испарительную камеру. Жидкий материал подается
на диск. Под действием центробежной силы жидкость распределяется по
поверхности каналов диска в виде тонкой пленки и распыляется в камере на
мелкие капли. Упаренный раствор (от 93 до 75-60%) стекает в каплеуловитель,
а отработанный воздух поступает в «мокрый» циклон, где происходит сепарация
капель упаренного раствора, незадержанных в каплеуловителе. В нижней камере
упаренный раствор вновь распыляется и досушивается до заданной влажности
нагретым воздухом. Высушенный продукт самотеком перемещается по коническому
днищу камеры и поступает в циклон на разгрузку, а отработанный воздух
вместе с пылью подается в испарительную камеру. Выгрузка и упаковка сухого
продукта в бидоны происходит в выгрузном устройстве в стерильных условиях.
На Саранском заводе медицинских препаратов с целью улучшений качества
порошка стрептомицина, высушиваемого на испарительно-сушильном агрегате ИСА-
ИТЭ-6, внедрена установка для охлаждения порошка в выгрузочном устройстве,
разработанная Институтом технической теплофизии АН УССР. Конструкция всех
узлов установки исключает возможность его увлажнения и загрязнения
механическими примесями. Выгрузочное устройство состоит из приемной камеры,
размещенной под введенным в нее разгрузочным патрубком сушильной камеры,
соединенной переходами с расположенными по сторонам бункерами: одним для
стерилизации и хранения пустых бидонов и другим для приема и охлаждения
бидонов с высушенным продуктом.
Стерилизация выгрузочного устройства производится нагревом воздуха
имеющимися внутри электронагревателями. Левый бункер стерилизуется вместе с
загруженными в него пустыми бидонами, которые вручную через отверстия для
рук забирают из бункера и подставляют, прижимая специальным устройством,
под выгрузочный патрубок сушилки. По мере наполнения бидонов препаратом
они отсоединяются от патрубка сушильной камеры и переставляются в правый
бункер, где происходит их охлаждение перед выгрузкой.
Применение охладительной установки показывает ее высокую эффективность,
позволяет резко повысить выпуск порошка стрептомицина, отвечающего высшему
(пятому) эталону цветности.
Установка применяется для испарения и сушки термолабильных расторов
относительно невысоких концентраций.
На Красноярском заводе медицинских препаратов совместно с Сибирским
технологическим институтом агрегат ИСА-200, используемый для сушки
стрептомицина, был модернизирован с целью повышения прозводительности и
улучшения качества высушенного продукта. Усовершенствования в основном
заключаются в следующем: 1) керамические фильтры установлены после
сборников раствора, питающих сушилку (ранее они устанавливались до
сборников), что улучшает чистоту раствора, подаваемого на сушку; 2) после
калориферов установлены дополнительно воздушные фильтры из фильтрующего
термостойкого полимерного материала; 3) насыщенный раствор стрептомицина из
«мокрого» циклона (вместо возврата обратно в цикл производства, как это
было ранее) по усовершенствованной схеме эжекторным насосом подается в
нижнюю часть испарительной камеры.
Эти мероприятия позволили повысить эффективность очистки выбрасываемого
воздуха и увеличить производительность агрегата почти на 4% при улучшении
качества готового стрептомицина по чистоте.
Институтом технической теплофизики АН УССР созданы более мощные
испарительно-сушильные агрегаты, рассчитванные на производительность по
испаренной влаге до 5000кг/ч (ИСА-500), а также агрегат с рециркуляцией
раствора (ИСАР-ИТ-5000) с целью улучшить улавливание продукта и повысить
КПД агрегата, аналогичного ИСАР-ИТ-500, рассчитанного на 500 кг/ч
испаренной влаги. Все эти агрегаты могут быть использованы для
концентрирования и сушки различных расторов в химико-фармацевтической
промышленности.
VII.Заключение
В данном реферате были кратко описаны основные типы и модели
существующих и применяемых на производстве в данное время распылительных
сушилок. Данный тип сушилок ориентирован на случаи, когда необходим
кратковременный контакт высушиваемого продукта с теплоагентом и быстрая
сушка. В противном случае высушиваемый продукт может быть подвергнут
термической обработке с нарушением свойств и продукта, что приведет к его
непригодности в использовании. Поэтому данный тип сушки применяют для
термолабильных растворов, таких как экстракты, фермены, растворы сахаров, а
также кровезаменителей. Кроме того данный типу сушки применяется при
получении некоторых синтетических лекарственных средств.
VII. Список использованной литературы
1. Голубев Л.Г., Сажин Б.С., Валашек Е.Р. «Сушка в химико-
фармацевтической промышленности», Медицина, М.,1978 |
