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連續流化床造粒包衣技術的開拓與發展
來源:揚州日發干燥工程有限公司  |  日期: 2014-11-27 10:11:40

干燥設備揚州日發干燥工程有限公司 
陳林書  王新月 田保玉  楊波  劉合平  移昌民,江蘇  儀征  211408)
摘  要:本文主要介紹了連續流化床造粒包衣技術的發展進程,其中包括四代連續式流化床技術內容、技術圖表、技術能耗參數。
自2003年第一代具有生產靈活性的連續流化床噴霧干燥技術面世以來,連續流化床造粒包衣技術的發展非常迅猛,先后開發出連續頂噴技術、帶內加熱和打散刀形式的連續側噴技術、帶內加熱、全流態化形式的連續側噴技術、帶內加熱、全流態化形式的連續側噴技術、帶內加熱、最新型專利形式的連續頂噴技術,目前已開發出第四代年產單套6.5萬噸最新型專利形式的連續頂噴技術和其余多種物料應用的技術。
1  四代連續式流化床技術內容
1.1  第一代連續式技術
第一代連續式技術是不帶內加熱式的流化床造粒包衣技術,其中有頂噴式、底噴式、側噴式三種。
對頂噴、底噴及側噴這三種噴霧方式來說,在常規流化床造粒包衣中是各有其特點,現把其比較列表1所示,從中可看到,隨著現代制劑工藝的發展,單一的床型已無法滿足要求。 
表1  頂噴、底噴及側噴三種噴霧方式的技術參數比較
床型 風量 分散性 流態化 物料脆碎度 干燥速率 成??紫堵?用途 連續性
頂噴 大 中 隨機 高 快 大 制粒 好
底噴 中 高 規則 低 中 中 包衣 差
側噴 小 低 規則 低 低 低 制粒 不好
    第一代造粒技術能耗極大,溫度損失和粉塵損失均比較明顯。筆者曾經參考的有:2005年山東德固塞凱塞生物技術有限公司的4萬噸65賴氨酸硫酸鹽工程。
1.2  第二代連續式技術
帶打刀的流化床造粒包衣技術,典型的為側噴式。
第二代技術典型的是床層和出風溫度較高,正常在85~100℃、安全性不高,能耗仍然較大,連續時間即穩定性也不夠。
相對改進的技術有:專利2004100500174,依次包括噴霧造粒、機械攪拌整形和包衣三個過程。解決了上述機械能形式流化床的不足:一是雖然具有出色的流動性,但顆粒流動性過高、致密性太大,造成混拌時的分布不均;二是還是易于吸潮。但是此技術還是從外部機械能手段上想辦法,沒有從流化微觀造粒的根本上出發想辦法。
1.3  第三代連續式技術
帶內加熱的全流態化側噴技術:典型的為側噴/底噴式。
第三代技術是為了沒有機械能也能達到連續化生產的目的,并且品質更好,產量更高,能耗更低,在同樣進風溫度的前提下出風溫度可以在70~75℃。這類技術經筆者查詢歸類,有底噴流態化形式,比如專利2003801018252;側噴流態化形式。
1.4  第四代連續式技術:。
第四代連續式技術于2009年在行業內推廣、2011年開始應用,是行業內最新型的技術,保證了生產線的產量大、能耗低、穩定性高、產品品質好。該技術解決了以前幾種技術的固有缺陷:
1)、噴嘴在正下方或側下方時,各路返回的晶種或加入的晶種特別是布袋除塵器的返料,只有一部份通過噴嘴的霧化區;這樣造粒主機內的細粉量越循環越高,直接結果就是顆粒越大成長的越快,顆粒越小成長的越慢,造粒床內顆粒很不均勻。
2)、內加熱器處在料層上方,噴嘴與分風網板及內加熱器就要保持一安全的距離,以防止糊網、糊管、塌床等不良現象發生;結果就是要么內加熱器非完全埋在物料層內、造成熱量浪費和內換熱效率低,要么整個料層壓差變大、系統電功率偏大,并且出風溫度也偏高即進出風的有效熱利用溫差減小。
3)、噴嘴在正下方或側下方時,因為顆?;嵩諭啪芻虬愕淖饔孟略匠ぴ醬?,到一定粒徑時沸騰不起來;就算采用了打散刀的方法或強制排出的方法,到一定時間,也會嚴重破壞流態化。
4)、噴嘴是完全埋在流化層內工作,需要的霧化空氣量比較大。
5)、在?;?,噴嘴需要拆出或將流化床內物料全部排出,工作時也無法觀察到噴槍的霧化狀態。
6)、噴嘴在側方時,如霧化量較大,容易噴到對面的壁上,并且拆裝時因跑粉料而不衛生。
圖1  四代連續式流化床技術比較
3  四代連續式流化床技術能耗參數
考察連續式流化床技術能耗參數優劣的最簡單方法是比較進出風的有效溫差,指進風與造?;隹諼露炔?,以此可以看出設備的節能性和先進性。
另外,從設備可以噴多大干物含量的料液方面也可以體現技術的先進性,適應濃度越大,越先進。
經統計分析得到的數據比較如表2所示:
表2  四代連續式流化床技術能耗參數比較
造粒方法 造粒進出風溫
℃ 用電能 蒸汽用量
環境溫度
15℃時 連續時間
天 產品堆密度
噸/m3 產品色澤

KW/
噸成品 T/
噸成品
第一代技術
2005年淘汰 160/  95 320 3.2 1 0.55 深黑色
第二代技術
2006年淘汰 160/  90 210 2.1 5-15 0.63 偏黑色
第三代技術
2009年淘汰 160/  70 180 1.6 20-30 0.6 淡黃色
第四代技術
2011年應用 160/ 65 160 1.45 大于30 0.55-0.65可調 淡黃色
第四代技術能耗共可節省最少100~120元/噸。
第四代技術可以適應干物含量達60%以上(比如賴氨酸鹽類),這是以前的一、二、三代技術不具有的優勢,能耗可以進一步降低。
注:(第四代技術目前最大設計產量為≥9噸/時)
4  應用范圍
經過多年的不斷開發創新,采用連續式流化床造粒技術可以實現的四種顆粒形態主要有:雪花狀顆粒、實心顆粒、類球形顆粒、金糖平狀顆粒,其形狀見圖2所示。將連續式流化床造粒技術應用到賴氨酸鹽酸鹽類產品生產中得到的顆粒微觀照片見圖3。

            2008年產品                              最新產品
圖3  賴氨酸鹽酸鹽類產品的顆粒形態(類球形顆粒二  現在65產品)
連續式流化床造粒技術在賴氨酸硫酸鹽、鹽酸鹽方面的應用非常廣泛,主要應用工程有:賴氨酸硫酸鹽、鹽酸鹽的噴霧造粒干燥工程、霧化噴槍改造工程、高含量賴氨酸鹽酸鹽和硫酸鹽連續結晶及連續造粒工程等;除此之外,連續式流化床造粒技術還在中藥流化床造粒、蘇氨酸工程、草甘磷工程、玉米漿干粉噴霧干燥工程中等到成功應用;以及在腐植酸連續造粒、氨基酸連續造粒、味精廢水連續造粒、蘇氨酸連續造粒、蛋白液連續造粒、磷酸鹽連續造粒、大蒜粉連續造粒、色氨酸連續造粒、藕粉連續造粒、氯化銨連續造粒、氫氧化鋁連續造粒、賴氨酸廢水連續造粒、谷氨酰胺連續造粒、三氯蔗糖連續造粒等科學研究實例中得到很好應用。
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