Caratteristiche e svantaggi delle apparecchiature di essiccazione sottovuoto a doppio cono

1. Panoramica

L'essiccatore sottovuoto a doppio cono (di seguito denominato doppio cono) è un essiccatore dinamico a riscaldamento indiretto sottovuoto con una lunga storia, che è un'apparecchiatura di asciugatura a risparmio energetico. È caratterizzato dal fatto che il cono del vuoto è azionato a 360° da un meccanismo di azionamento. La rotazione favorisce la miscelazione dei materiali nel cono e il riscaldamento a contatto con la superficie riscaldante del cono.La miscelazione continua dei materiali avrà un effetto autopulente sulla superficie riscaldante.La differenza di temperatura è anche molto vantaggiosa per l'essiccazione a bassa temperatura di molti materiali sensibili al calore.

Il doppio cono funziona sotto vuoto senza l'intervento di altri gas inerti, il che favorisce molto l'evaporazione e l'essiccazione di materiali contenenti vari solventi organici e il recupero di solventi con un'elevata velocità di recupero del solvente. La forma strutturale del doppio cono è molto favorevole allo scarico pulito e rapido del materiale secco, che è un vantaggio operativo che non può essere paragonato a nessun altro tipo di essiccatoio.

Il doppio cono è adatto per l'essiccazione di vari materiali sfusi senza pareti appiccicose.Poiché il filtro del gas di scarico è installato sul tubo di aspirazione del vuoto all'interno del cono, la perdita di polvere del prodotto trascinata dal gas di scarico è ridotta e la resa di essiccazione è elevata.

Può alimentare e scaricare in modo chiuso contemporaneamente, evitando l'inquinamento operativo ed evitando la polvere che vola e inquina l'ambiente durante lo scarico. L'efficienza di asciugatura dinamica a doppio cono è molto superiore a quella di vari tipi di asciugatura a disco.

Tuttavia, ci sono anche alcune carenze nell'asciugatura a doppio cono.In primo luogo, il doppio cono è adatto solo per l'asciugatura intermittente.

A causa dell'uso di tenute sottovuoto meccaniche ad attrito, è impossibile evitare l'usura e i corpi estranei della guarnizione durante l'attrito a secco.Una volta che si verifica una perdita di vuoto, l'usura e i corpi estranei nella tenuta devono essere aspirati nel doppio cono e mescolati con il prodotto che viene essiccato.Se il prodotto è una medicina, la medicina sarà contaminata, trasformando una buona medicina in una cattiva medicina e danneggiando la medicina delle persone.

Il doppio cono è un essiccatore a riscaldamento rivestito.Se il doppio cono è considerato come una sfera, quando l'essiccatore a doppio cono viene ingrandito, la sua area di riscaldamento F (m) si espanderà in proporzione diretta al quadrato del diametro della sfera D ( mm), e Il volume V(m) della sfera si espande proporzionalmente al cubo del diametro D(mm) della sfera. Pertanto, quando il doppio cono si espande da un diametro piccolo a un diametro grande, la sua area di riscaldamento è molto inferiore alla sua espansione di volume.

Di conseguenza, il rapporto tra l'area di riscaldamento del bicono F(rfl) e il volume del bicono V(m) diventa sbilanciato con l'espansione del diametro D (iTlm), determinando il valore F/V del piccolo bicono essendo molto più grande di quello del bicono di grandi dimensioni F/, valore. Ad esempio, il valore F/V di un doppio cono di 5 m è circa la metà inferiore a quello di un doppio cono di 0,3 m, circa 3,6 m/m, e quando il volume del doppio cono si espande a 10 m, il suo F/V il valore scende a 2,5 m/m.

Come suggerisce il nome, l'apparecchiatura di asciugatura sottovuoto a doppio cono viene utilizzata per il riscaldamento e l'asciugatura e la sua funzione principale dovrebbe riflettersi nell'efficienza di riscaldamento e asciugatura o nelle dimensioni dell'area di scambio termico.

Relativamente parlando il suo volume è di secondaria importanza. Ma allo stato attuale, quasi tutti i campioni di prodotti degli essiccatori a doppio cono utilizzano il volume per identificare le specifiche dei doppi coni.In una certa misura, i produttori di doppio cono ingannano gli utenti intenzionalmente o meno. Perché molti utenti non si renderanno conto che c'è un cambiamento regolare di F/V quando si verifica l'ingrandimento biconico.

È frainteso che i biconi di volume grande e piccolo abbiano efficienze di asciugatura simili. Acquista spesso un doppio cono su larga scala e scopri che la sua efficienza di asciugatura è di gran lunga inferiore all'efficienza di asciugatura prodotta dalla pratica di test a doppio cono di piccole dimensioni nella fabbrica di essiccazione. Poiché l'efficienza di asciugatura è raddoppiata e non può soddisfare la resa desiderata, è necessario acquistare un altro doppio cono di grandi dimensioni.

Non solo ha aumentato l'investimento e aumentato il terreno dello stabilimento, ma ha anche ritardato il piano di produzione.

La temperatura di essiccazione di molti prodotti sensibili al calore è inferiore a 100°C e molti prodotti sensibili al calore sono ancora in fase di essiccazione<L'acqua calda di 100 ~ viene utilizzata come fonte di calore, quindi deve essere dotata di strutture ausiliarie come serbatoio dell'acqua calda, pompa dell'acqua calda e conduttura dell'acqua calda. Il riscaldamento sensibile del calore dell'acqua calda deve avere una differenza di temperatura tra l'ingresso e l'uscita, che riduce naturalmente la differenza di temperatura rispetto al riscaldamento del calore latente del vapore, che è molto sfavorevole per il riscaldamento a bassa temperatura con elevata sensibilità al calore.

Il coefficiente di scambio termico del riscaldamento dell'acqua calda è molto inferiore a quello del riscaldamento a vapore saturo e anche la struttura del riscaldamento dell'acqua calda rivestita è più complicata di quella del riscaldamento a vapore, il che non solo aumenta l'investimento in attrezzature, ma non favorisce anche la gestione .
A causa della continua miscelazione e rotazione del materiale secco nel doppio cono, alcuni prodotti con cristalli fini e alto contenuto di acqua, come riboflavina, acetilspiramicina e altri prodotti, possono facilmente formare pellet di diverse dimensioni durante il processo di miscelazione. Una volta formati i granuli, è difficile ottenere un'asciugatura completa.

In linea di principio, i doppi coni non sono adatti per materiali che hanno pellet nel processo di essiccazione.
Il doppio cono è un essiccatoio dinamico che ruota costantemente con una caldaia di riscaldamento (camicia di riscaldamento). Il rivestimento tradizionale a doppio cono su larga scala (grande diametro) e lo spessore della parete esterna della giacca sono spessi e pesanti.

Il serbatoio interno del cono è generalmente realizzato in acciaio inossidabile, mentre la parete esterna della camicia è in acciaio al carbonio. Il diametro del grande doppio cono (2-10 m) è di 1.600-2.600 mm, lo spessore della parete del serbatoio interno del cono è di 8-14 mm e lo spessore della parete esterna della giacca è più spesso. Come tutti sappiamo, la resistenza termica dell'acciaio inossidabile è 5 volte maggiore di quella dell'acciaio al carbonio.Uno spesso rivestimento in acciaio inossidabile non favorisce il trasferimento di calore del cono, il che riduce l'efficienza di riscaldamento e asciugatura del doppio cono. un rivestimento pesante aumenta naturalmente la potenza del motore di azionamento.

Il rivestimento esterno del doppio cono è più spesso e più pesante, il che aumenta il consumo di energia del motore di azionamento. Il doppio cono funziona per migliaia di ore all'anno, quindi come trattare correttamente il funzionamento a lungo termine del doppio cono per risparmiare energia e ridurre i consumi si sta attivamente mobilitando e ricercando la nuova era del risparmio energetico in tutto il mondo. materiali della struttura e delle attrezzature che sono stati trascurati in passato, meritano il nostro studio e discussione approfonditi.
La seguente discussione si basa sui doppi coni senza requisiti GMP.
2 Ingrandimento del bicono
Con lo sviluppo di prodotti della chimica fine, vi è una crescente necessità di un doppio cono con maggiore efficienza e grandi dimensioni.

Un tradizionale doppio cono di grandi dimensioni, la sua enorme forma del corpo non è commisurata alla superficie riscaldante che contiene, l'area di riscaldamento di un doppio cono di 5 m è di soli 18 m e il valore F/V è di 3,6 m/ m, mentre a Il valore F/V del doppio cono da 10 m è ulteriormente sceso a 2,5 m/m, e non è esagerato descrivere il doppio cono come forte all'esterno e asciutto al centro.
L'allargamento dell'essiccatore sottovuoto a doppio cono si riferisce naturalmente all'allargamento dell'area di scambio termico. Fortunatamente, c'è un enorme spazio nel cono che può essere utilizzato e come fare buon uso di questo spazio è la chiave.

Considerando la pulizia dell'apparecchiatura, più semplice è la superficie dell'elemento di scambio termico, meglio è. Viene selezionata la sottile piastra riscaldante cava c,Di~, che soddisfa i doppi requisiti di superficie liscia, facilità di pulizia e compattezza. Prendendo come esempio il doppio cono da 10 m, è possibile installare una sottile piastra riscaldante interna nell'enorme spazio del cono lungo la direzione del flusso del materiale, lasciando spazio per la pulizia e la manutenzione necessaria, come mantenere una distanza di 110-160 mm tra il piastre riscaldanti interne, in generale, l'aumento dell'area della piastra riscaldante interna può essere da 1,5 a 3 volte più grande dell'area di riscaldamento del cono originale, in modo che i valori F e V del doppio cono possano essere aumentati a 0,2 m.

Analogo valore di 9.0 m/m per il bicono piccolo. In particolare, lo spessore della piastra riscaldante interna è inferiore a un terzo dello spessore del cono e l'area di riscaldamento è raddoppiata e la resistenza termica è notevolmente ridotta, in modo che l'efficienza di asciugatura del doppio cono allargato sia superiore a Da 2 a 3 volte quella del doppio cono tradizionale. La struttura interna del doppio cono da 10 m dopo l'installazione della piastra riscaldante interna è mostrata nella Figura 1.
Illustrato dalla Figura 1, 10 m.

Il diametro del cono è 2600. Su entrambi i lati del canale di manutenzione con una larghezza di 600 mm, sono presenti 7 piastre riscaldanti interne da # l a ≠}7, 14 in totale.L'area totale della piastra riscaldante interna è F=56 m, e lo spessore della piastra riscaldante interna è 40 mm, il volume totale della piastra riscaldante interna V=2,2 m, la distanza tra i centri delle due piastre riscaldanti interne d=200 mm, lo spazio effettivo tra le due piastre riscaldanti interne è di 160 mm e l'area di riscaldamento del rivestimento del cono è nota come F= 29,6 m, quindi l'area di riscaldamento totale di 10 m di doppi coni è F=85,6 m, il volume del cono è noto per essere V=12,1 m , il volume effettivo del cono dopo aver dedotto la piastra riscaldante interna è V=9,9 m , da È noto che il valore F/V del nuovo bicono raggiunge 8,6 m/m, che è molto vicino al 9.0 1TI/m del piccolo 0.2 in bicono. Il valore F/V del doppio cono 10 1TI senza la piastra riscaldante interna è 2,5 II1 /m, quindi il 10 1TI dopo l'aggiunta della piastra riscaldante interna. Il valore F/V del doppio cono è più di 3 volte superiore a quello senza l'aggiunta (come mostrato nella Figura 2).Se il valore F/V viene aumentato, l'efficienza di asciugatura di un nuovo doppio cono può essere uguale al efficienza di asciugatura tradizionale di tre set.Doppio cono, il motore di azionamento all'ora può risparmiare circa 60 kW/h di consumo energetico.


3 Confronto del risparmio di acciaio inossidabile con l'aggiunta di una piastra riscaldante interna con doppio cono grande
Prendi ancora 10 m (volume operativo effettivo) come esempio. Le dimensioni complessive del doppio cono da 10 m sono 2600 X 3600 (altezza totale). Secondo la descrizione di cui sopra, l'area della camicia riscaldante a doppio cono è F=29,6 pollici e l'area totale della piastra riscaldante interna è F=56 1TI Se lo spessore della parete del doppio cono è di 14 millimetri , e lo spessore della parete della piastra riscaldante interna è di 3 mm, quindi il materiale in acciaio inossidabile del doppio cono pesa 3-3 t, mentre il materiale in acciaio inossidabile della piastra riscaldante interna pesa 1,34 t.

Si può notare che il doppio cono necessita di 111,4 kg di acciaio inossidabile per metro quadro, mentre la quantità di acciaio inossidabile necessaria per la piastra riscaldante per metro quadrato è di soli 24 kg, cioè la quantità di acciaio inossidabile consumata per metro quadrato di l'area di riscaldamento del doppio cono è la stessa L'area di riscaldamento della piastra riscaldante interna è 4,6 volte più grande. Considerando solo l'area di riscaldamento ~ IE4 del doppio cono tradizionale su larga scala esistente e il consumo di molto acciaio inossidabile, il cono è cavo e vuoto, quindi è possibile aumentare la piastra riscaldante interna, ma è anche molto necessario aumentare la piastra riscaldante interna, per compensare gli effetti negativi dello spessore della parete del cono.
4 Rinforzo strutturale della piastra riscaldante interna
La tradizionale piastra riscaldante interna cava e sottile deve essere rinforzata mediante saldatura a tampone.Poiché lo spessore della parete della piastra riscaldante interna è di soli 2-3 mm, entrambi i lati della piastra riscaldante cava devono essere forati.È difficile elaborare il scanalatura sulla piastra sottile rigorosamente secondo le specifiche di saldatura, in particolare la piastra riscaldante richiesta dal GMP farmaceutico deve essere rettificata e lucidata dopo la saldatura, quindi ci sono piccoli collegamenti deboli in molti giunti di saldatura a spina, che causeranno improvvisamente l'intera piastra riscaldante rompersi a causa di crepe locali in future operazioni di produzione.

La tradizionale struttura di rinforzo per saldatura a piastra sottile è facile da lasciare questo tipo di pericolo nascosto.
Abbiamo imparato profondamente una lezione e adottato la tecnologia di rinforzo della saldatura non distruttiva incernierata sulla nuova struttura di rinforzo della piastra riscaldante interna a doppio cono.Non è necessario praticare fori sulla scheda madre a doppia faccia della piastra riscaldante interna, in modo da evita gli inconvenienti causati dall'operazione di saldatura a tampone forato Elimina la difficoltà pratica di lavorare la piastra riscaldante interna, necessaria per l'ingrandimento biconico.
5 Problema della sorgente di calore a bassa temperatura (100°C) del doppio cono
Quando il doppio cono viene utilizzato per asciugare prodotti sensibili al calore, il tradizionale doppio cono adotta il metodo di riscaldamento dell'acqua calda.

Il riscaldamento dell'acqua calda non solo richiede tutta una serie di ingombranti serbatoi di acqua calda, pompe dell'acqua calda e tubazioni, ma a causa del calore sensibile dell'acqua calda, deve esserci una differenza di temperatura tra l'ingresso e l'uscita e l'effetto naturale di riscaldamento e asciugatura all'uscita dell'acqua calda è molto inferiore a quella all'ingresso dell'acqua calda.La differenza di temperatura del riscaldamento dell'acqua calda è molto sfavorevole per l'asciugatura.
Se il doppio cono di grandi dimensioni è ancora riscaldato dall'acqua calda, anche il carico termico richiesto aumenterà in modo significativo a causa del sostanziale aumento del carico dell'apparecchiatura di asciugatura, portando molti svantaggi all'efficienza dell'apparecchiatura di asciugatura. Tuttavia, se si utilizza vapore saturo come fonte di calore, purché la temperatura o la pressione nella camicia di riscaldamento a doppio cono siano rigorosamente controllate per garantire che la temperatura o la pressione soddisfino i parametri fisici del vapore saturo richiesti dalla temperatura di riscaldamento, è garantito che il vapore nella camicia possa essere condensato nel tempo.Acqua pompata fuori.

Il vapore acqueo saturo di 0,2 MPa può essere utilizzato direttamente come fonte di calore per il riscaldamento a bassa temperatura del doppio cono. Certo, lo spazio all'interno della giacca a doppio cono di grandi dimensioni è ampio e c'è molto gas inerte nella giacca (soprattutto nella piastra riscaldante interna) quando l'auto è appena avviata, che deve essere scaricata, altrimenti si influenzerà seriamente il normale funzionamento. , e quindi aggiungere vapore acqueo saturo.
6. Ricerca sull'assottigliamento dello spessore delle pareti di apparecchiature a doppio cono di grandi dimensioni
Il mondo di oggi pensa al risparmio energetico e alla riduzione delle emissioni, dagli aeroplani ai treni alle automobili, tutti cercano di ridurre lo spessore della struttura.

Ricordando una grande caldaia (camicia riscaldante) sul retro del doppio cono, sembra che sia necessario condurre anche ricerche sul risparmio energetico, sulla riduzione delle emissioni, sul risparmio dell'acciaio inossidabile e sul miglioramento dell'efficienza di riscaldamento e asciugatura. contributo nel campo della tecnologia di essiccazione.
7 Conclusione
Con la produzione su larga scala dell'industria chimica fine, sono necessari molti essiccatori sottovuoto a doppio cono su larga scala.Poiché la struttura a doppio cono su larga scala non ha tenuto il passo con i tempi, ha portato molti problemi alla produzione e uso. Il rapporto tra il valore della produzione e il consumo di energia della nostra produzione industriale è molto più alto di quello di paesi sviluppati come il Giappone, ignorando l'efficienza di molte apparecchiature, in particolare l'equivoco che il prezzo non si basa sul rapporto costo/prestazioni dell'apparecchiatura, ma sul peso dell'attrezzatura L'attrezzatura per l'essiccazione sottovuoto a doppio cono è probabilmente tipica in questo senso.