تطوير وتطبيق آلة متعددة الوظائف للتفاعل والترشيح والتجفيف باستخدام أسطوانة مخروطية

في عمليات المعالجة اللاحقة للمستحضرات الصيدلانية والمبيدات الحشرية والمتفجرات والأصباغ والملونات وغيرها من عمليات إنتاج المواد الكيميائية الدقيقة، غالبًا ما توجد عمليات وحدوية مثل الترشيح والغسيل والتجفيف. تتكون هذه العمليات عادةً من معدات وحدوية مثل المرشحات الطاردة المركزية وخزانات الغسيل والمجففات. تعمل هذه المعدات بشكل مستقل، ويتم نقلها عبر خطوط الأنابيب أو غيرها من الوسائل. يتم ربط وحدات متعددة من المعدات في نظام من الأجهزة الكبيرة، والعمليات الطويلة، وانخفاض الكفاءة، وصعوبة ضبط عملية الإنتاج. بالنسبة للمواد المعلقة ذات المحتوى الصلب العالي، غالبًا ما تلتصق المواد الصلبة بالجدران وتسد خط الأنابيب، مما يعيق استمرار الإنتاج بشكل طبيعي. يسهل التعامل مع مشاكل الانسداد في الإنتاج المفتوح، ولكنه يصعب تلبية المتطلبات التنظيمية للأدوية والأغذية والمنتجات البيولوجية، وما إلى ذلك، ولا تزال هناك مخاطر محتملة تتعلق بالسلامة للمواد القابلة للاشتعال أو المتفجرة أو السامة أو شديدة السمية.

سعياً للتغلب على المشكلات والقصور في دمج المعدات المذكورة أعلاه، ومواكبةً في الوقت نفسه لتحوّل الصناعة الكيميائية نحو إنتاج عالي الجودة والقيمة المضافة، ومتعدد الأصناف، وبكميات صغيرة، قامت شركة ووشي تشانغ هوا للآلات المحدودة بجهود مكثفة في التصميم والتطوير، ونجحت في نهاية المطاف في تطوير مجفف مرشح التفاعل الأسطواني المخروطي متعدد الوظائف، الذي يدمج الترشيح والغسل والتجفيف، وحصل على براءة اختراع (رقم براءة الاختراع: ZL201721560677.6)، مما حقق تحسناً كبيراً في الأداء التقني للمعدات، بدءاً من التصميم الهيكلي وصولاً إلى التطبيق العملي. يتوافق هذا الجهاز مع المتطلبات التنظيمية ذات الصلة في صناعة الأدوية. يتميز الجهاز بثلاث وظائف رئيسية هي الترشيح والغسل والتجفيف، بالإضافة إلى العديد من الوظائف الأخرى مثل التفاعل والاستخلاص والتبلور والتركيز والتبخير والخلط والسحق، مما يجعله من المعدات متعددة الوظائف المحسّنة.

مبدأ عمل آلة غسل وتجفيف مرشح التفاعل المخروطي الأسطواني متعدد الوظائف

تتميز آلة غسل وتجفيف المرشحات الجديدة بهيكل أسطواني مخروطي. تحتوي على أغلفة تسخين على جسم الأسطوانة وجسم المخروط السفلي لتسخين أو تبريد المواد. كما تحتوي الآلة متعددة الوظائف على أعمدة مجوفة وأعمدة مجوفة متغيرة الزاوية والخطوة. يقوم جهاز التقليب الحلزوني بتقليب المواد ورفعها، ثم يدفعها للخارج عند التفريغ.

يتم تركيب جهاز ترشيح مخروطي ذو بنية معقدة نسبياً في المخروط السفلي، ويتم تركيب جهاز تفريغ سريع الفتح بدون زاوية ميتة مصمم خصيصاً أو صمام كروي للتفريغ الهوائي بدون زاوية ميتة في الجزء السفلي من الجهاز.

في مرحلة التفاعل، تُضاف مواد التفاعل من الأعلى، ويضمن تصميم التحريك الفريد تقليب المواد بالتساوي داخل الجهاز، مع تسخينها أو تبريدها في آنٍ واحد عبر غلاف أسطواني، وغلاف مخروطي، وعمود مجوف، وشفرة حلزونية مجوفة، مما يُتيح تفاعل المواد بشكل كامل داخل الجهاز. في مرحلة الترشيح، يقوم الجهاز بترشيح وتجفيف المواد عن طريق الضغط أو التفريغ، وإضافة سائل الغسيل، بحيث يُعاد تدوير المواد وغسلها تلقائيًا عدة مرات داخل الجهاز، ثم تُكبس لتجفيفها بعد استيفاء متطلبات الغسيل.

في مرحلة التجفيف، تقوم الغلاف الأسطواني والغلاف المخروطي والعمود المجوف والشريط المجوف بتسخين المادة في نفس الوقت وتفريغ الجزء العلوي، وتجفيف المادة في بيئة محكمة الإغلاق بدرجة حرارة منخفضة، ثم يتم إغلاق المادة وتفريغها تلقائيًا بعد التجفيف.

مخطط تدفق عملية غسل وتجفيف مرشح التفاعل متعدد الوظائف ذو البرميل والمخروط

1. تفاعل التحريك

أضف المادة المراد تفاعلها (صلبة-سائلة، سائلة-سائلة، أو غازية-سائلة) من منفذ التغذية أعلى الجهاز، ثم شغّل المحرك والمخفض، ودع العمود المجوف والشريط المجوف يدوران باتجاه عقارب الساعة (عند النظر من الأعلى). يضمن تصميم التحريك الفريد خلط المواد وتفاعلها بشكل كامل داخل الجهاز. في حال الرغبة بتسخين أو تبريد المواد أثناء التفاعل، يمكن إدخال وسيط تسخين أو تبريد إلى الأسطوانة والغطاء المخروطي، وكذلك إلى العمود المجوف والحزام الحلزوني المجوف.

يمكن تدوير وسيط التسخين أو التبريد بشكل مستمر لإكمال تسخين أو تبريد المادة لتلبية ظروف العملية المطلوبة للتفاعل.

بعد انتهاء التفاعل، افتح منفذ الرشاحة السفلية، ومرر هواءً مضغوطًا أو غاز نيتروجين إلى الجهاز، ثم قم بترشيح خليط المواد الصلبة والسائلة المتفاعل تحت ضغط حتى تجف المواد الموجودة في الجهاز. كما يمكن سحب فراغ من منفذ الرشاحة لترشيح المادة حتى يتم تصريف الرشاحة.

أثناء عملية الترشيح، يمكن تدوير العمود المجوف وحزام اللولب المجوف باتجاه عقارب الساعة (عند النظر من الأعلى) لرفع المادة، كما يحد حزام اللولب المجوف من سمك طبقة كعكة الترشيح أثناء الدوران، مما يؤدي إلى ترشيح المادة في طبقة رقيقة لزيادة معدل الترشيح. بالنسبة للمواد سهلة الترشيح، لا داعي للتقليب أثناء الترشيح، حيث يتم ترشيحها مباشرة حتى تجف.

بعد ترشيح بعض المواد، يجب غسلها عدة مرات.

تُعدّ آلة التفاعل والترشيح والتجفيف متعددة الوظائف مثاليةً لغسل المواد بشكل متكرر. بعد تجفيف المادة بالضغط داخل الآلة، يُضاف سائل الغسيل إلى مدخل سائل الغسيل العلوي، ثم يُعاد تدوير كعكة الترشيح بالتساوي من خلال تقليب العمود المجوف والشريط المجوف، وتُضغط المادة لتجفيفها بعد التقليب المتجانس. إذا لم تكن عملية الغسل لمرة واحدة كافية، يُمكن تكرارها عدة مرات. في هذه الحالة، يُمكن تكرار الخطوات المذكورة أعلاه مرات عديدة. تتميز الآلة بسهولة التشغيل وانخفاض الجهد المبذول.

تُسمى عملية غسل المواد بالطريقة المذكورة أعلاه طريقة الغسل الدفعي. ولأن المادة تُضغط حتى تجف ثم تُغسل بسائل الغسيل، فعلى الرغم من فتح الصمامات وإغلاقها عدة مرات أثناء التشغيل، إلا أن كمية سائل الغسيل المستخدمة تكون أقل. كما يمكن للآلة غسل المواد بشكل مستمر، أي بضغط سائل الغسيل باستمرار باستخدام مضخة أو غيرها من الوسائل، واستخدام ضغط سائل الغسيل للترشيح، مع استمرار تقليب العمود المجوف والشريط المجوف، ويتم تصريف الراشح باستمرار من مخرج الراشح حتى يتم استيفاء متطلبات الغسيل، ثم تُضغط كعكة الترشيح حتى تجف تمامًا.

تستخدم طريقة الغسيل المستمر هذه بشكل عام كمية أكبر من سائل الغسيل مقارنة بالغسيل المتقطع، ولكنها أكثر ملاءمة للتشغيل.

تبقى كعكة الترشيح، بعد ترشيحها أو غسلها وتصفيتها وتجفيفها، داخل الجهاز. في هذه الأثناء، يُمرر وسيط التسخين إلى غلاف الأسطوانة، وغلاف المخروط، والعمود المجوف، وحزام اللولب المجوف لتسخين المادة. في الوقت نفسه، يستمر العمود المجوف وحزام اللولب المجوف بالدوران في اتجاه عقارب الساعة (عند النظر من الأعلى) لرفع المادة وتقليبها جيدًا، بينما يتم تفريغ الهواء من أعلى الجهاز لتجفيف المادة داخله في بيئة محكمة الإغلاق. نظرًا لتسخين العمود المجوف والحزام المجوف من الداخل بالإضافة إلى تسخين الغلاف، ولأن التجفيف يتم في ظروف تفريغ الهواء، فإن كفاءة التجفيف عالية جدًا.

بعد التجفيف، افتح منفذ التفريغ السريع في الجزء السفلي من الجهاز، وقم بتدوير العمود المجوف والشريط المجوف عكس اتجاه عقارب الساعة (بالنظر من الأعلى)، وسيتم دفع المواد المجففة الموجودة في الجهاز تلقائيًا إلى منفذ التفريغ. وبهذا تكون عمليات التفاعل والترشيح والغسل والتجفيف قد اكتملت لدفعة من المواد.

مزايا أداء آلة غسل وتجفيف مرشح التفاعل متعدد الوظائف ذو البرميل والمخروط

من خلال التشغيل والاستخدام الفعليين لمعدات البرميل المخروطي متعددة الوظائف لمعالجة المواد المختلفة، يمكن ملاحظة أن مجفف الترشيح المستمر البرميل المخروطي يتمتع بالعديد من المزايا، وتتلخص خصائصه الرئيسية فيما يلي:

1. آلة واحدة متعددة الأغراض، ويمكنها إكمال عمليات متنوعة مثل التفاعل والاستخلاص والترشيح والترشيح المتكرر والغسيل والتجفيف في آلة واحدة، ويمكن الحصول على المنتج النهائي مباشرة.

2. تتميز العملية بالمرونة، ويمكن تعديل دورة التشغيل عن طريق ضبط فرق ضغط المرشح، وسرعة الدوران، وخطوة بثق البرغي، وما إلى ذلك، وذلك للتكيف مع تغير ظروف العملية.

3. يمكن للجهاز تكوين طبقة ترشيح رقيقة جدًا على سطح وسط الترشيح أو الترشيح في حالة عدم وجود طبقة ترشيح. معدل الترشيح لكل وحدة مساحة ترشيح مرتفع جدًا، لذا فإن الجهاز صغير الحجم ومدمج.

4. نظام مغلق بالكامل، بيئة التشغيل جيدة للغاية، ومناسبة بشكل خاص للتعامل مع المنتجات السامة والقابلة للاشتعال والمتفجرة والخطرة والمنتجات الغذائية اللذيذة والمنتجات البيولوجية والمستحضرات الصيدلانية التي لا تسمح بالتلوث.

٥. يمكن تركيزه وترشيحه. خاصةً عند الحاجة إلى غسل المادة، يمكن تركيزها أولاً، ثم غسلها جيداً وهي معلقة، وأخيراً ترشيحها بالضغط، مما يقلل من التعامل معها، ويقلل من الهدر، ولا يتطلب إعادة تدويرها أثناء الغسل. جودة المنتج عالية جداً.

6. يمكن استخدامه لثلاث عمليات هي التفاعل والترشيح والتجفيف، بحيث يمكن إكمال وظائف المعدات الثلاث على هذه المعدات الواحدة، مما يقلل بشكل كبير من تكلفة المعدات ومساحة الأرضية وكثافة العمالة واستهلاك الطاقة وما إلى ذلك.

7. يتميز هذا الجهاز باستهلاك منخفض للطاقة، وعادة ما يكون محتوى الماء في كعكة الترشيح المبثوقة أقل من محتوى الماء في آلة الثلاثة في واحد المسطحة، كما أن التشغيل مريح أيضًا.

باختصار، يُعدّ مجفف الترشيح التفاعلي ذو البرميل المخروطي من معدات الترشيح متعددة الوظائف المتطورة نسبيًا في الوقت الحاضر. ومن المؤكد أن مزاياه الفريدة ستُستخدم على نطاق واسع في الصناعات الكيميائية والطبية والغذائية والتعدينية والنسيجية وغيرها من المجالات.

التحسين التقني لآلة الغسيل والتجفيف متعددة الوظائف ذات الترشيح التفاعلي المخروطي الأسطواني

1. تحسين بنية شريط التحريك

يُعد شريط التحريك المكون الأساسي لمجفف مرشح التفاعل المخروطي الأسطواني، ويؤثر هيكله وتأثير التحريك فيه بشكل مباشر على أداء الآلة بأكملها.

يجب أن يضمن شريط التحريك تقليب جميع مواد التفاعل داخل الجهاز بشكل كامل، مثل السوائل مع السوائل، أو السوائل مع المواد الصلبة، أو الغازات مع السوائل، وذلك خلال مرحلة التفاعل، لضمان اكتمال التفاعل. وخلال مرحلة غسل المرشح، يجب أن يضمن شريط التحريك تقليبًا متجانسًا لمختلف تراكيز المعلق أو كعكة الترشيح. وفي مرحلة التجفيف، يجب أن يضمن شريط التحريك تقليب كعكة الترشيح بشكل كامل حتى الحصول على مسحوق جاف.

لذا، يجب أن يكون شريط التقليب قادراً على التكيف مع تقليب مختلف المواد ذات الأداء العالي، بدءاً من السائل وصولاً إلى المعلق، ومن المعلق إلى كعكة الترشيح، ومن كعكة الترشيح إلى المسحوق الجاف. إذا لم يكن تصميم شريط التقليب جيداً، فستظهر مشاكل في إحدى المراحل المذكورة، مما يؤثر على أداء الجهاز ككل.

لهذا السبب، أجرينا العديد من الأبحاث حول جوانب مهمة مثل زاوية المخروط، والخطوة، وعرض الشريط، وقوته، وزاوية قضيب الدعم، واتجاهه، وقوته لشريط التحريك، وحصلنا في النهاية على نتائج جيدة للغاية. وتتمثل أهم جوانب الأداء فيما يلي:

① حركة الرفع المحورية لشريط الخلط إلى المادة

لقد أجرينا أبحاثًا وتحسينات رئيسية على طول وعرض شريط التحريك، بحيث يتم رفع المادة من الجزء السفلي لأعلى على طول جدار الغلاف المخروطي البرميلي عند تحريكها، وبعد رفعها إلى الجزء العلوي، تتغير زاوية الشريط العلوي لتفريغ المادة في الجزء المركزي، ثم تسقط من الجزء المركزي إلى أسفل المخروط السفلي، وترتفع من أسفل المخروط على طول جدار الغلاف، بحيث تدور المادة باستمرار وتولد تدفقًا كبيرًا من الحركة المحورية في الآلة.

٢- جهاز شريط التحريك يجعل المادة تتحرك شعاعيًا

يتم توصيل شريط التحريك بعمود التحريك عبر العديد من العوارض الداعمة. صممنا هذه العوارض الداعمة على غرار مراوح المضخات الطاردة المركزية، بحيث تولد قوة طرد مركزي على المواد أثناء التحريك، مما يسمح بتدفق المواد في المركز باستمرار إلى غلاف الجهاز.

حركة الحافة)، ويتم رفع المادة التي تتحرك إلى حافة المعدات بواسطة حزام البرغي للدوران المحوري.

3- حركة التقليب المحيطية للمادة بواسطة جهاز شريط التقليب

إضافةً إلى تحريك المادة شعاعيًا ومحوريًا، صُمم جهاز شريط التحريك أيضًا لتحريكها بشكل دائري على طول المحيط. نتيجة عملية التحريك المحيطي.

باختصار، حركة تقليب المواد في الآلة هي في الواقع حركة مركبة ثلاثية الاتجاهات تشمل الحركة المحورية والشعاعية والمحيطية، وتتميز هذه الحركة بكفاءة تقليب وخلط ممتازة. وقد استخدمنا هذا المبدأ لتصنيع خلاط رأسي أسطواني مخروطي. عند تشغيل الآلة بسرعة عالية (أكثر من 80 دورة في الدقيقة)، يمكن تقليب المواد داخلها حتى تصبح معلقة تمامًا ومتحركة، مما يحل مشكلة الخلط الحلزوني المزدوج التي لا يمكن حلها باستخدام الخلاطات التقليدية مثل الخلاطات العادية، والخلاطات المخروطية، والخلاطات الدوارة ذات المخروط المزدوج، وخلاطات كولتر.

بما أن مجفف مرشح التفاعل المخروطي الأسطواني مزود بجهاز ترشيح في الجزء المخروطي، فعلى الرغم من أن هذا الجزء لا يزال يتم تسخينه بواسطة الغلاف الخارجي، فإن تأثير نقل الحرارة يكون منخفضًا نسبيًا.

بهدف تحسين الكفاءة الحرارية للآلة ككل، قمنا بتصميم العمود المجوف والجزء المجوف

يتم تسخين المادة. عند تصميم هيكل التسخين ذي العمود المجوف والشريط المجوف، ركزنا على حل المشكلتين التاليتين:

أولاً، تأكد من أن الشريط المجوف يتمتع بمساحة كبيرة لنقل الحرارة داخل الجهاز. فكلما قلّ طول الانحناء، قلّت زاوية ارتفاع الشريط، وزاد عدد اللفات من الأسفل إلى الأعلى، وبالتالي زادت مساحة التسخين للشريط.

يجب ألا تكون خطوة سير الحزام اللولبي صغيرة جدًا، وإلا ستكون زاوية الخطوة صغيرة جدًا، مما يؤدي إلى تراكم المواد بسهولة على سطحه العلوي، وبالتالي التأثير سلبًا على كفاءة الخلط والتفريغ. يتميز الحزام الحلزوني بخطوة كبيرة وزاوية ارتفاع كبيرة، ورغم أنه لا يتراكم فيه المواد، إلا أن عدد لفاته قليل، وبالتالي تكون مساحة نقل الحرارة صغيرة. لحل هذه المشكلات، نعتمد طريقة الشريط الحلزوني متعدد الرؤوس، حيث يُلف في نفس الاتجاه، مما يحل مشكلة الخطوة وزاوية الارتفاع، بالإضافة إلى مشكلة مساحة نقل الحرارة.

ثانيًا، تم حل مشكلة دوران وسيط التسخين في العمود المجوف والحزام الحلزوني المجوف. فإذا لم يدور وسيط التسخين جيدًا فيهما، ستبرد المادة بسرعة، مما يؤثر على عملية التشغيل. ولتحقيق هذه الغاية، أجرينا العديد من الأبحاث. مع ضمان الدوران المستمر للعمود المجوف والحزام الحلزوني، يدخل وسيط التسخين من الأعلى، ويخرج منه بعد مروره عبر جميع الأعمدة والحزام الحلزوني. يتم ضمان دخول وخروج وسيط التسخين من قناتين منفصلتين، بشكل مستقل عن بعضهما، مما يسمح بتدويره بالكامل داخل الآلة، وبالتالي تحسين كفاءة التجفيف بشكل كبير.

3. عملية معالجة وتصنيع ألواح الشبكة المثقبة وشبكات الترشيح المتلبدة دون تشوه أو تمزق

على الرغم من إمكانية استخدام قوالب متعددة الطبقات مُلبّدة كشاشات ترشيح من قِبل العديد من المصنّعين، إلا أن البنية المحددة لهذه القوالب تختلف. يجب تصنيع لوحة الترشيح المستخدمة في آلة غسل وتجفيف مرشح التفاعل الأسطواني المخروطي متعدد الوظائف مع شاشة الترشيح ولوحة الترشيح كوحدة واحدة وفقًا لمتطلبات فنية محددة. يجب ضمان عدم حدوث أي تشوه أو تمزق أو تسرب لأي مادة أثناء التشغيل.

لا يمكن لأي قرص ترشيح، مُصنّع من شبكة ولوحة ومخروط معًا، أن يتكيف بفعالية مع تغيرات ظروف التشغيل الباردة والساخنة داخل الخزان، ويضمن عدم تشوهه أو انتفاخه تحت أي ظرف من الظروف. حتى لو كانت المادة ذات لزوجة معينة، فلن يتشوه المرشح أو يتمزق عند دوران المجداف.

4. وصلة دوارة ذات مانع تسرب ميكانيكي خاص

لضمان دوران وسيط التسخين بشكل جيد في العمود المجوف والحزام الحلزوني المجوف، صممنا وصلة دوارة مانعة للتسرب ميكانيكياً خاصة في أعلى العمود المجوف، لضمان دخول وسيط التسخين من الأعلى ومروره عبر جميع الأعمدة المجوفة والأحزمة الحلزونية المجوفة، ثم تدفقه من قناة أخرى في الأعلى.

5. صمام تصريف سريع الفتح بدون زاوية ميتة

لضمان التشغيل السلس لآلة التفاعل المخروطية الأسطوانية متعددة الوظائف، والتي تجمع بين الترشيح والتجفيف، وسرعة وسهولة التفريغ، مع ضمان عدم وجود أي زوايا ميتة، تم تصميم صمام تفريغ سريع الفتح ذي بنية خاصة. يدعم هذا الصمام العمود المجوف، ويضمن عدم وجود أي زوايا ميتة، مما يتيح ترشيح المواد بالكامل وتجفيفها وتفريغها بسلاسة. وبفضل آلية الفتح السريع للصمام، يصبح التفريغ في غاية السهولة.

مجال تطبيق آلة غسل وتجفيف مرشح التفاعل متعدد الوظائف ذو البرميل والمخروط

المعايير الفنية

آلة متعددة الوظائف لغسل وتجفيف مرشحات الأسطوانات المخروطية عالية الكفاءة من SR، آلة متعددة الوظائف لغسل وتجفيف مرشحات التفاعل الأسطوانية المخروطية. مؤهلون ومتعاونون.