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强制错流过滤干燥器在热敏物质过滤干
来源: | 作者:佚名 | 发布时间: 2020-09-26 | 554 次浏览 | 分享到:
一、过滤设备的分类
过滤设备从过滤形式上可分为死端过滤和错流过滤两类。死端过滤即混合物流动方向和滤清液流动方向同向。亦可理解为混合物流动方向垂直于过滤层的过滤。众多的过滤设备多采用这种过滤形式,过滤过程随滤饼的加厚，过滤阻力逐渐增大，过滤能力不断下降；进而过滤被终止，需要清除滤饼。错流过滤即混合物流动方向和过滤层是平行的，混合物流从过滤层表面上流过时，滤清液透过滤膜而达到过滤的目的。目前这种过滤形式主要用于超滤或微滤。在这类过滤中混合物以一定的流速流过滤管或滤膜，靠流速形成的剪切力将滤膜上积聚的沉淀物冲走，滤饼不会加厚。一般认为流速在＜ 5m/s为低剪切力错流过滤，而流速在10～20m/s时称为高剪切力错流过滤。

二、强制错流过滤干燥器 
我们在为某单位过滤干燥某熔点低于50℃的热敏药物时，采用了自造的错流过滤干燥机。因该药物在生产过程中使用的是易燃有毒蒸汽压较高的溶剂，本身又极具热敏性，过滤机干燥机的选用是十分重要的，几乎所有通用的过滤机干燥机均不太理想。后来采用了类似日本田边公司的过滤干燥机，终于获得了成功。强制错流过滤干燥器一般由三部分组成：物料推进部分、干燥部分和错流过滤部分。物料推进部分是干燥器的核心部分。无级调速马达可使物料以10～20m/s的流速流过滤膜表面而实现高剪切力错流过滤。空心螺旋桨式推进轴在将动能传给物料的同时可完成物料对冷热媒的热交换。干燥部分主要由加套换热曲面和温度自控装置组成。错流过滤部分由板式滤网和物料限位装置组成。
1、 强制错流过滤干燥器的工作过程
强制错流过滤干燥器结构如图所示。物料由加料口A进入干燥器，加料量以干燥器容积的2/3为宜，可一次投料，亦可多次投料。调整无级调速电机的转速旋钮，使螺旋桨叶的边缘线速度为11m/s。滤液在剪切力的作用下由滤液出口C流出。物料在螺旋桨叶的推动下沿滤膜表面过滤干燥器壁螺旋式上升，当物料升至螺旋桨叶顶点时，由物料限位整理器整理后撒落回过滤干燥器底部。如此伴随物料的往返运动，滤液不断被滤出。当物料过滤到一定程度后，滤液将不在由C口流出，此时便进入了干燥阶段。干燥阶段主要以蒸发干燥为主，可辅助使用真空干燥。这一过滤干燥机械用于乳化液分离和悬浮液增稠效果非常好。
2、强制错流过滤干燥器在过滤低熔点物料过程的应用
低熔点物料的过滤干燥一直是一个难题，特别是滤液需要回收利用时，物料的干燥将更为困难。采用如上图所示的过滤干燥器，过滤干燥一熔点低于50℃的热敏物料，经过合理选择控制点和使用高精度的监测系统，加之细心的操作而获得了成功。因该物料在生产过程中使用的是易燃、有毒、蒸汽压较高的溶剂，从操作条件和工作环境考虑，选用其它过滤干燥机均不理想。 我们设计的强制错流干燥器，过滤层为平面滤板式设计，过滤体积为2m3，过滤面积约为1.5m2，装置由22kW无级调速电机驱动，装置密闭性好，对周围环境影响小，可操作性强，控制精度高。调整速度给定旋钮，使螺旋桨叶在滤膜表面的相对运动速度为11m/s。固液物料装至设备体积的2/3位置。为了提高过滤速度，在过滤初期使用0.1～0.15MPa的N2加压以提高过滤速率。物料如上所述做往返运动，滤液不断透过滤膜而由C口流出。滤膜表面由于物料的剪切运动滤饼被推走而不会加厚。随着滤液的不断滤出，物料的粘度不断增加，指示电机运转情况的电流表指针跳越上升，电机出力达到最大值。机械时有震动产生。伴随物料的往返运动和粘稠度的增加，物料的温度也在升高，这一热量的聚集对于低熔点物料足以使物料熔化。所以此时必需通一冷媒于轴与桨叶中，使物料和冷媒充分换热，以保护物料不被熔化。这一过程大约需要2～5h。这一段时间是干燥成功与否的关键。
进入干燥阶段的物料，溶剂含量已低于10% ，表现为电流表指针已不再跳越而逐渐回落。物料已由粘稠状而变得松散。合理地调整热媒温度和流量，使干燥温度控制在物料熔化的临界温度偏下，可以加快干燥速度，提高单位产量。为了有效的加快干燥速度，辅助以真空干燥，适量补风，可以更为有效的缩短干燥时间。这一阶段大约需要3～6h。
干燥好的物料其溶剂含量应低于3% 。干燥好的物料经取样化验合格后便可由出料口B出料。出料时切记关闭真空，恢复过滤干燥器内的常压状态。
3、自控系统简介
自控系统主要由无级调速电机控制系统和高精度温度检测系统组成。无级调速电机控制系统可对电机转速进行手动和自动控制。在生产初期由于各生产要素的不确定性，一般采用手动控制。手动控制经验的积累是实现和完善自动控制的前提条件。高精度温度检测系统对低熔点物料的过滤干燥尤其重要，由于低熔点物料对温度的热敏性，故而这一系统的指示精度对生产的全过程影响很大。这一系统亦为无级调速电机控制系统提供收入量。
　　 
　 三、结论 
 强制错流过滤干燥器对于低熔点物料的成功过滤干燥，为解决热敏物质的过滤干燥作了有益的尝试。但由于受设备本身传热不均的影响，温升控制难度较大，且需要使用高精度的测控仪表和无级调速装置，加之过滤干燥器本身材质和制造工艺的影响，一次投入较大。该设备具有过滤干燥一次完成之功效，占地面积小，对周围环境无影响，可用于热敏物料和非热敏物料的过滤干燥，对物料的适应性较强，我们认为有一定的推广价值。 

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