喷雾制粒机
喷雾制粒机流化空气的流量通过风机电机的变频调速实现调节。与颗粒的重力相比, 粉粒间粘性表面作用力对颗粒流化行为的影响逐渐增大。在固定床和流化床的交接处, 床层压降将有一突变。由于两种颗粒长大方式的机理不同, 产品的物理性质也有所不同。此外, 较高的流化空气温度, 有利于加速粘合液中溶剂的蒸发、减小粘合液液滴尺寸和减少液体交连架桥数量, 从而使得产品颗粒粒径有减小的趋势。发生湿骤变失稳的主要原因是, 流化系统中热空气所提供的有效热量不能满足制粒过程中液体蒸发所需的热量, 或者在局部区域液体的蒸发与加入出现不平衡。
例如: 实验表明粘合液加入量和粘合液喷雾空气压力对产品颗粒直径及其分布有较大影[ 1 ], 这一现象可以从以上喷雾液滴大小对团聚颗粒成长影响的机理获得解释。粘合液由输液泵3 吸入, 再4 0 1© Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.通过位于膨胀室8 上部的雾化喷嘴4 向下喷出。随着颗粒粒径减小, 颗粒的比表面积反比于颗粒的直径而显著增大。因此不能用现有的理论公式计算该设备的起始流化速度。骤变失稳对流化床喷雾制粒来说是灾难性的, 应当避免。喷雾制粒机作者认为造成这一差别的原因, 是由于粉粒在流态化中形成了松散的7 0 1 第1 期 郑建荣: 流化床喷雾制粒机若干机理的研究 © Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.团聚物以及两相流的影响。
但是, 流态化的细小粉粒由于受气流和粘性表面力的作用,可以在运动中形成一种较大的松散团聚物, 停止流化后, 这种团聚物随之解体, 因而很难直接观察到。根据以上分析, 本文利用锥形流化床从固定床过渡到流化床时压力损失较大的特点, 通过实时监测的方法确定流化床喷雾制粒机起始流化点, 据此本文对空气流速与床层压降∃p 的关系进行了实验图2 是进气流速与床层压降∃p 的典型实验结果。流化床喷雾制粒产品颗粒的大小, 还取决于团聚的粘合和磨损两种因素的平衡。喷雾制粒机因此, 锥形流化床没有所谓的临界流化点, 由固定床过渡到5 0 1 第1 期 郑建荣: 流化床喷雾制粒机若干机理的研究 © Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.流化床时的压力损失比圆柱床大。6 结 论对FL 23C 型流化床喷雾制粒机在制粒过程中出现的若干现象进行了较深入的分析, 得出如下结1) 在本文实验条件下, 实际的起始流化速度远大于流化床理论公式的计算值。理解制粒机理, 有助于进一步认识不同过程变量对产品颗粒粒径及其分布的影响。
实验表明, FL 23C 型流化床喷雾制粒机的制粒过程, 符合上述的颗粒成长过程。喷雾制粒机随着粘合液加入量的增加, 床层湿度逐步增大, 达到一定临界点后, 流化床发生湿骤变失4) 进气温度过低进气温度过高, 可导致粘合液雾滴被过早干燥而不能有效制粒。除了喷雾液滴大小对粒径有影响外, 团聚制粒的颗粒成长方式还受到粘合液粘度(表面张力) 等结合力的影响。1) 粘合液喷雾速率过快实验中发现, 若粘合液喷雾速率过快, 会迅速出现湿骤变失稳。有很多因素可以导致湿骤变失稳, 例如: 粘合液喷雾速率过快、粘合液浓度过高或雾化液滴过大、雾化压力过低或雾化液滴喷嘴不妥、流化气体进口温度太低或气速过低等。2 粉粒平稳流化条件的研究对于流化床喷雾制粒, 保证设备内的粉粒处于较平稳的流化状态, 是实现制粒的必要条件。
本标准规定了药用喷雾干燥器制粒机的术语与定义、分类与标记、要求、试验方法、规则和标志、包装、运输与贮存。以下对实验过程中观察到的若干现象及其机理进行探讨。但是, 由于制粒过程中存6 0 1 华 东 理 工 大 学 学 报 第29 卷© Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.在粉粒、微粒、细粒、颗粒和粗颗粒, 因而制得的颗粒粒径分布相当宽。一般认为, 粉粒的起始流化速度可以参考流化床设计的有关公式计算[ 2～3 ], 对于锥形流化床, 可以采用式(1)计算起始流化速度umf。图2 流化气速与床层压降实验曲线Fig. 2 Test p lo t of flow rate vs. p ressure drop 由图2 可见, 流化床喷雾制粒机在固定床阶段,床层压降∃p 随进气量增大相应增大, 到达压降S 点(f = 17Hz) 以后, 随着进气量进一步增大, 床层压降反而有所减小。喷雾制粒机2) 设备的床层压差在由固定床向流化床过渡时, 呈现一个极大的波峰, 因此提出通过实时监测床层压差变化确定波峰的位置, 从而确定起始流化点,进而控制设备处于较平稳的流化状态。
流化床喷雾制粒机若干机理的研究 - 豆丁网#作者简介: 郑建荣(19552) , 男, 上海人, 教授, 硕士, 主要研究方向: 化工过程机械、机电一体化和计算机辅助工程。2) 计算或观察床层压降的增量, 当床层压降∃p 达到点时, 即压降的增量逐步下降为零, 其后为负值时, 表示流化床达到初始流化点S。然而, 制粒药粉的初始粒径一般都在几微米数十微米范围, 其粘性表面力与重力相比仍很微弱,所以在自然状态下仍以原生粒子形式存在。采用上述方法控制流化状态, 取得了很好的效果。喷雾制粒机3) 粘合液浓度与加入量粘合液浓度过高、粘合液加入量过多或者喷雾时间太长也会导致湿骤变失稳。因为锥形流化床的起始流化有一个过程, 过S点后不应马上喷入粘合剂开始制粒。
本文实验条件下, 到达流化点后, 变频调速频率再增加6Hz～10Hz, 即保持f =23Hz～27Hz 的水平, 可以进入平稳流化状态。随着雾化压力降低,一方面, 雾化液滴增大; 另一方面, 雾化液滴喷雾锥角减小, 润湿粉粒的范围缩小, 造成雾化液滴分布不均, 促使流化床首先在局部范围内出现大的湿块, 进而逐步导致整个流化床发生湿骤变失稳。此时,颗粒生长速度较快, 可得到粒径较大的颗粒产品。喷雾制粒机但是如果以粉粒实际粒径代入式(1) 计算起始流化速度, 发现获得的理论起始流化速度与实验值有很大的差别, 实验测得的起始流化速度远大于理论值。在本文的大量实验中, 采用以上方法控制流化状态, 取得了很好的流化喷雾制粒效果。 文章编号: (2003) 流化床喷雾制粒机若干机理的研究(华东理工大学机械工程学院, 上海 200237) 摘要: 研究了流化床喷雾制粒机的起始流化速度、粉粒平稳流化及其控制方法、喷雾制粒机理和骤变失稳现象。