Innovativer Filtertrockner mit vertikaler, feststehender Zylinder-Kegelfilteranlage zum Waschen und Trocknen in einem Gerät

Bei der Nachbehandlung von Pharmazeutika, Pestiziden, Sprengstoffen, Farbstoffen, Pigmenten und anderen Feinchemikalien kommen häufig Verfahrensschritte wie Filtration, Waschen und Trocknen zum Einsatz. Diese Verfahrensschritte werden üblicherweise durch Anlagen wie Zentrifugalfilter, Waschtanks und Trockner realisiert. Die Anlagen arbeiten unabhängig voneinander und werden über Rohrleitungen oder andere Transportwege transportiert. Mehrere Anlagenteile werden zu einem großen System verbunden, was zu langen Prozessen, geringer Effizienz und einer schwierigen Anpassung des Produktionsprozesses führt. Bei Suspensionen mit hohem Feststoffgehalt setzen sich Feststoffe häufig an den Wänden ab und verstopfen die Rohrleitungen, was die Produktion behindert. Offene Produktionsanlagen erleichtern zwar die Behebung von Verstopfungen, erfüllen jedoch nur schwer die Anforderungen der GMP-Richtlinien für Arzneimittel, Lebensmittel, Biologika usw. und bergen weiterhin potenzielle Sicherheitsrisiken für brennbare, explosive, toxische oder hochtoxische Stoffe.

Um die Probleme und Mängel der oben genannten Anlagenkombinationen zu beheben und gleichzeitig dem Wandel der chemischen Industrie hin zu hochwertigen, wertschöpfungsintensiven, vielfältigen und kleinvolumigen Produkten gerecht zu werden, entwickelte das Maschinenbauunternehmen Wuxi ZhangHua schließlich eine multifunktionale, vertikale, konische Filter- und Trocknungsanlage, die Filtration, Waschen und Trocknen in einem vereint. Diese Anlage vereint die drei Hauptfunktionen Filtration, Waschen und Trocknen und wird daher als Filtertrockner oder allgemein als „Drei-in-Eins“-Anlage bezeichnet. Darüber hinaus ermöglicht sie Reaktionen, Extraktion, Kristallisation, Waschen, Konzentrieren und Verdampfen. Durch Funktionen wie Mischen und Zerkleinern wird sie auch als Multifunktionsmaschine bezeichnet.

Vertikaler, feststehender konischer Filter mit Wasch- und Trocknungsfunktion in einem: Drei-in-Eins-Struktur und Funktionsprinzip

Der obere Teil des konischen Filtertrockners mit feststehendem Zylinder ist zylindrisch, der untere Teil konisch, daher wird er als zylindrischer Kegel bezeichnet.

Sowohl der obere Zylinder als auch der untere Kegel verfügen über eine zweilagige Mantelstruktur: Der Innenmantel dient als Filtratkanal. In dessen Innenwand befinden sich kleine Öffnungen, dahinter Filtertuch und Filtersieb (Verbunddüsengewebe). Das Filtrat durchströmt das Filtersieb, wobei Filtertuch und Innenwand des Innenmantels zuerst in den Innenmantel gelangen und das Filtrat anschließend durch den Auslass abfließt. Der Außenmantel ist ein Kanal für das Heiz- oder Kühlmedium. Die Antriebseinheit ist oben am Behälter montiert. Die mittlere Antriebswelle des Geräts ist mit einem Spiralabstreifer, einem Rührflügel und einer Förderschnecke ausgestattet. Die Antriebseinheit kann vorwärts oder rückwärts gedreht werden, um das Material anzuheben oder abzusenken.

Spezifischer Arbeitsablauf: Zuführung: Das Material wird über die obere Zuführungsöffnung in die Anlage gegeben. Filtration: Der Filtratauslass wird geöffnet und das Material durch Vakuumieren des Filtratauslasses oder durch Zuführen von Druckluft von oben filtriert. Waschen: Die Filtration wird unterbrochen, anschließend wird Lösungsmittel von oben zugegeben und unter Rühren gewaschen. Nach dem Waschen wird weiter filtriert. Trocknen: Wärmemedium wird durch alle oben genannten hohlen, rotierenden Teile und die Außenmäntel geleitet, um das Material zu erhitzen. Gleichzeitig wird oben an der Anlage evakuiert, um das Material vakuumzutrocknen. Entladung: Das Schnellöffnungsventil am unteren Teil wird geöffnet, der Antriebsmechanismus dreht sich in die entgegengesetzte Richtung und die Förderschnecke drückt das getrocknete Material automatisch aus der Maschine.

Vertikaler, feststehender konischer Filterwasch- und Trocknungsprozess in einem Arbeitsgang

1. Rührreaktion

Das zu reagierende Material (fest-flüssig, flüssig-flüssig oder gasförmig-flüssig) wird über die Einfüllöffnung an der Oberseite des Geräts zugeführt. Anschließend werden Motor und Getriebe gestartet und die Hohlwelle sowie das Hohlband im Uhrzeigersinn (von oben betrachtet) in Rotation versetzt. Die spezielle Rührstruktur gewährleistet eine vollständige Durchmischung und Reaktion des Materials. Soll das Material während der Reaktion erwärmt oder gekühlt werden, kann Wärmeträgermedium oder Kältemittel in den Zylinder, den Konusmantel sowie in die Hohlwelle und das Hohlspiralband eingeleitet werden.

Das Heiz- oder Kühlmedium kann kontinuierlich umgewälzt werden, um das Material vollständig zu erhitzen oder abzukühlen und so die für die Reaktion erforderlichen Prozessbedingungen zu erreichen.

Nach Abschluss der Reaktion wird der Auslass des unteren Filtrats geöffnet, Druckluft oder Stickstoff in das Gerät geleitet und das reagierte Fest-Flüssig-Gemisch unter Druck filtriert, bis das Material in der Maschine getrocknet ist. Alternativ kann am Filtratauslass auch ein Vakuum angelegt werden, um das Material vakuumzufiltrieren, bis das Filtrat vollständig abgelaufen ist.

Beim Filtrationsprozess drehen sich die Hohlwelle und das Hohlförderband im Uhrzeigersinn (von oben betrachtet), um das Material anzuheben. Das Hohlförderband begrenzt dabei die Dicke der Filterkuchenschicht, sodass das Material in einem dünnen Filterkuchen vorliegt. Dies erhöht die Filtrationsrate. Leicht filtrierbare Materialien benötigen kein Rühren und werden direkt bis zur Trockenheit filtriert.

Nach dem Herausfiltern einiger Materialien müssen diese mehrmals gewaschen werden.

Die multifunktionale Reaktions-, Filtrations- und Trocknungsmaschine eignet sich ideal für die wiederholte Materialwäsche. Nachdem das Material in der Maschine trocken gepresst wurde, wird die Waschflüssigkeit über den oberen Einlauf zugeführt. Anschließend wird der Filterkuchen durch Rühren mittels Hohlwelle und Hohlband gleichmäßig aufgeschlossen und nach dem Aufschluss erneut trocken gepresst. Reicht ein Waschgang nicht aus, kann er mehrmals wiederholt werden. Die oben genannten Schritte lassen sich dabei beliebig oft wiederholen. Die Bedienung ist sehr komfortabel und der Arbeitsaufwand minimal.

Das Waschen des Materials nach dem oben beschriebenen Verfahren wird als Chargenwaschverfahren bezeichnet. Da das Material zunächst trockengepresst und anschließend mit Waschflüssigkeit gewaschen wird, wird trotz des etwas häufigeren Öffnens und Schließens der Ventile während des Betriebs weniger Waschflüssigkeit verbraucht. Die Maschine kann das Material auch kontinuierlich waschen, d. h. die Waschflüssigkeit wird kontinuierlich mittels einer Pumpe oder anderer Verfahren zugeführt und durch den Druck der Waschflüssigkeit filtriert, während die Hohlwelle und das Hohlband kontinuierlich gerührt werden. Das Filtrat wird so lange über den Filtratauslass abgeführt, bis die Waschanforderungen erfüllt sind. Der Filterkuchen wird abschließend trockengepresst.

Bei dieser kontinuierlichen Waschmethode wird im Allgemeinen mehr Waschmittel verbraucht als bei der intermittierenden Waschmethode, sie ist jedoch bequemer in der Handhabung.

4. Vakuumtrocknung und Entladung

Der filtrierte bzw. gewaschene, filtrierte und getrocknete Filterkuchen verbleibt in der Maschine. Das Heizmedium wird nun durch den Zylindermantel, den Kegelmantel, die Hohlwelle und das Hohlschneckenband geleitet, um das Material zu erhitzen. Gleichzeitig rotieren Hohlwelle und Hohlschnecke im Uhrzeigersinn (von oben betrachtet), um das Material anzuheben und gründlich zu durchmischen. Parallel dazu wird von oben ein Vakuum erzeugt, um das Material im Inneren der Maschine vakuumdicht zu trocknen. Da Hohlwelle und Hohlschnecke zusätzlich zur Mantelheizung von innen erhitzt werden und die Trocknung unter Vakuum erfolgt, ist die Trocknungseffizienz sehr hoch.

Nach dem Trocknen wird die Schnellverschluss-Auslassöffnung am unteren Teil des Geräts geöffnet. Anschließend drehen sich die Hohlwelle und das Hohlband gegen den Uhrzeigersinn (von oben betrachtet). Das getrocknete Material wird dadurch automatisch zur Auslassöffnung befördert. Damit sind die Reaktions-, Filtrations-, Wasch- und Trocknungsprozesse für eine Materialcharge abgeschlossen.

Die von Wuxi ZhangHua Machinery entwickelte und produzierte vertikale, feststehende Zylinder-Kegelfilter-Wasch- und Trocknungsanlage (3-in-1) zählt zu den Hightech-Anlagen und weist folgende Vorteile auf

1. Geschlossener Betrieb: Mehrere Prozesse werden in derselben Anlage durchgeführt, wodurch die Auswirkungen von Staub und Mikroorganismen auf die Materialqualität verringert und der Verlust wertvoller Materialien reduziert wird. Dadurch werden Produktqualität und Ausstoß verbessert.

2. Durch die Reduzierung der Materialtransportwege, insbesondere des Transports von Filterkuchen, verkürzt sich der Produktionszyklus und die Produktionskapazität steigt.

3. Filtrations- und Waschvorgänge können unter Vakuum oder Druck durchgeführt werden, und der Prozessablauf ist flexibel und einfach zu steuern.

4. Zur Behandlung von entzündbaren, explosiven, giftigen oder hochgiftigen Gefahrgütern, zur Reduzierung der Umweltbelastung, zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen und zur Gewährleistung eines sicheren Betriebs.

5. Den Prozess verkürzen, den Ausrüstungsbedarf reduzieren, die Werkstattfläche verringern und die Projektinvestitionen senken.

Vertikale, feststehende konische Filteranlage mit Wasch- und Trocknungsfunktion in einem Gerät – eine industrielle Drei-in-Eins-Anwendung

Die dreiteilige Anlage mit vertikalem Festzylinder, konischem Filter, Wasch- und Trocknungseinheit ist eine vollständig geschlossene Konstruktion, die im intermittierenden Betrieb arbeitet und Vakuumfiltration sowie Erhitzung und Trocknung zur Entfernung von Lösungsmitteln nutzt. Sie eignet sich besonders für die Behandlung von entzündlichen, explosiven, giftigen oder hochgiftigen gefährlichen Produkten, wertvollen Produkten sowie empfindlichen Lebensmitteln, biologischen Produkten und Arzneimitteln, die nicht verunreinigt werden dürfen.