円筒円錐反応・濾過・乾燥多機能機械の開発と応用

医薬品、農薬、爆薬、染料、顔料などのファインケミカル製造プロセスの後処理工程には、ろ過、洗浄、乾燥などの単位操作が含まれることがよくあります。これらの単位操作は通常、遠心ろ過器、洗浄タンク、乾燥機などの単位装置で構成されています。独立して動作し、装置はパイプラインまたはその他の方法で輸送されます。複数の装置ユニットが接続されたシステムは、大規模なデバイス、長いプロセス、低い効率、および生産プロセスの調整が困難です。固形分含有量の高い懸濁液の場合、固形物が壁に付着してパイプラインを塞ぐことが多く、正常な生産を行うことが困難です。オープン生産は詰まりの問題に対処しやすいですが、医薬品、食品、生物製剤などの規制要件を満たすのが難しく、可燃性、爆発性、毒性、または高毒性の物質に対する潜在的な安全上の危険が依然として存在します。

無錫張華機械有限公司は、上記ユニット設備の組み合わせにおける問題点や欠陥を克服し、同時に化学工業の高品質、高付加価値、多品種、小ロットへの転換に対応するため、多くの設計開発作業を経て、ついに開発に成功しました。濾過、洗浄、乾燥を一体化した多機能円筒円錐反応濾過乾燥機は、特許出願に成功し（特許番号：ZL201721560677.6）、構造設計から応用まで、設備の技術性能が大幅に向上しました。製薬業界の対応する法規制要求に適合しています。この設備は、濾過、洗浄、乾燥の3つの主要機能に加え、反応、抽出、結晶化、濃縮、蒸発、混合、粉砕などの多くの機能を備え、改良された多機能設備に属しています。

多機能シリンダーコーン反応フィルター洗浄乾燥機の動作原理

新型フィルター洗浄乾燥機はバレルコーン構造を採用し、シリンダー本体と下部コーン本体に加熱ジャケットを設け、原料を加熱または冷却します。多機能機内には中空軸と可変角度可変リード中空軸が設けられ、スパイラル撹拌装置が原料を撹拌・攪拌・揚重し、排出時に押し出します。

下部コーンには比較的複雑な構造の円錐形濾過装置が設置されており、装置の底部には特別に設計された非死角クイックオープン排出装置または非死角空気圧排出ボールバルブが設置されています。

反応段階では、反応材料を上から投入し、独自の撹拌構造により、機械内で材料を均一に撹拌します。同時に、シリンダージャケット、コーンジャケット、中空軸、中空スパイラルブレードを通して材料を加熱または冷却し、機械内で材料を完全に反応させます。濾過段階では、機械内で材料を加圧または真空ろ過し、乾燥します。さらに洗浄液を投入することで、材料は機械内で自動的に再パルプ化され、数回洗浄されます。洗浄条件を満たした後、プレス乾燥されます。

乾燥段階では、シリンダージャケット、コーンジャケット、中空シャフト、中空リボンが材料を同時に加熱し、上部を真空状態にして材料を真空密閉・低温乾燥させ、乾燥後に自動的に密封して排出します。

多機能バレルコーン反応フィルター洗浄乾燥機のプロセスフロー

1. 撹拌反応

反応させる材料（固液、液液、気液）を装置上部の投入口から投入し、モーターと減速機を始動させ、中空シャフトと中空リボンを時計回り（上から下を見て）に回転させます。独自の撹拌構造により、機械内で材料を十分に撹拌し、完全に反応させることができます。反応中に材料を加熱または冷却する必要がある場合は、シリンダーとコーンジャケット、中空シャフト、中空スパイラルベルトに熱媒体または冷媒を注入することができます。

加熱媒体または冷却媒体を連続的に循環させることで、反応に必要なプロセス条件を満たすように材料の加熱または冷却を完了することができます。

反応終了後、下部濾液の出口を開き、圧縮空気または窒素ガスを装置内に導入し、反応した固液混合物を加圧濾過し、装置内の材料が乾燥するまで濾過します。濾液出口を真空にすることで、濾液が排出されるまで材料を真空濾過することもできます。

濾過時には、中空軸と中空スクリューベルトを時計回り（上面から見て）に回転させることで材料を持ち上げることができます。中空スクリューベルトは回転時に濾過ケーキ層の厚さを制限するため、材料は薄い濾過ケーキ層内の濾過層条件下に置かれ、濾過速度が向上します。濾過しやすい材料の場合は、濾過時に攪拌する必要がなく、直接濾過して乾燥させます。

一部の材料は濾過した後、数回洗浄する必要があります。

反応・濾過・乾燥複合機は、材料の繰り返し洗浄に最適な設備です。機械内で材料を圧縮乾燥した後、上部の洗浄液投入口に洗浄液を投入し、中空軸と中空リボンの撹拌により濾過ケーキを均一に再パルプ化し、再パルプ化が均一に撹拌された後、材料を圧縮乾燥します。1回の洗浄では不十分な場合は、複数回洗浄することができます。この際、上記の手順を何度も繰り返すことができます。操作は非常に便利で、労働強度は極めて低いです。

上記の方法による材料の洗浄は、バッチ洗浄法と呼ばれます。材料を圧縮乾燥させた後、洗浄液で洗浄するため、運転中にバルブの開閉回数が多少多くなりますが、洗浄液の使用量が少なくなります。本機は材料を連続的に洗浄することもできます。つまり、ポンプなどの方法で洗浄液を連続的に圧縮し、洗浄液の圧力を利用して濾過しながら、中空軸と中空リボンを連続的に撹拌し、濾液を濾液出口から連続的に排出します。洗浄要件が満たされるまで、最終的に濾過ケーキを圧縮乾燥させます。

この連続洗浄方法では、通常、間欠洗浄よりも多くの洗浄液を使用しますが、操作はより便利です。

濾過または洗浄、濾過、乾燥したフィルターケーキは機械内に残ります。このとき、熱媒体はシリンダージャケット、コーンジャケット、中空シャフト、中空スクリューベルトに送られ、材料を加熱します。同時に、中空シャフトと中空スクリューベルトは時計回り（上から下を見て）に回転し、材料を持ち上げて十分に攪拌します。同時に、装置の上部で真空引きを行い、機械内部で材料を真空密閉状態で乾燥させます。ジャケット加熱に加えて、中空シャフトと中空リボンを内側から加熱し、真空状態で乾燥するため、乾燥効率が非常に高くなります。

乾燥後、装置下部のクイックオープン排出口を開き、中空シャフトと中空リボンを反時計回り（上から下を見て）に回転させると、機械内の乾燥材料が自動的に排出口へ押し出されます。これで、1バッチ分の材料の反応、ろ過、洗浄、乾燥工程が完了します。

多機能バレルコーン反応フィルター洗浄乾燥機の性能上の利点

バレルコーン型多機能設備を実際に操作して使用し、さまざまな材料を処理してみると、バレルコーン型連続フィルター乾燥機には多くの利点があることがわかります。主な性能は次のとおりです。

1. 1台の機械で多目的に使用でき、反応、抽出、濾過、繰り返し濾過、洗浄、乾燥などのさまざまな操作を1台の機械で完了し、完成品を直接得ることができます。

2. 操作は柔軟で、フィルターの圧力差、回転速度、スクリューの押し出しリードなどを調整することで操作サイクルを調整でき、プロセス条件の変化に適応できます。

3. 本機は、ろ材またはろ材表面に、ろ材ケーキが存在しない状態でも非常に薄いろ材ケーキを形成できます。単位ろ過面積あたりのろ過速度が非常に高いため、装置が小型でコンパクトです。

4. 完全に密閉されたシステムで、動作環境が非常に良好で、特に有毒、可燃性、爆発性の危険物や、汚染を許さない美味しい食品、生物製品、医薬品の取り扱いに適しています。

5. 濃縮・ろ過が可能。特に原料の洗浄が必要な場合は、まず濃縮し、懸濁液の状態で十分に洗浄した後、最後に加圧ろ過することで、原料の取り扱いが軽減され、廃棄物を削減できるほか、洗浄時に再パルプ化する必要がなく、製品品質が非常に高くなります。

6. 反応、濾過、乾燥の3つの操作が可能で、3つのユニット装置の機能を1つの装置で完結できるため、設備コスト、床面積、労働強度、エネルギー消費量などが大幅に削減されます。

7. この機械の消費電力は低く、押し出されたフィルターケーキは一般に平らな3in1機械よりも水分含有量が低く、操作も便利です。

まとめると、バレルコーン反応ろ過乾燥機は現在、比較的先進的な多機能ろ過装置であり、その独自の利点は、化学工業、医薬品、食品、冶金、繊維などの分野で広く利用されることは間違いありません。

多機能円筒円錐反応濾過洗浄乾燥機の技術改良

1. 撹拌リボンの構造改善

撹拌リボンはバレルコーン反応フィルター乾燥機の中核部品であり、その構造と撹拌効果は機械全体の性能に直接影響します。

撹拌リボンは、反応段階において、機械全体が液液、液固、気液などの様々な反応材料を十分に撹拌し、それらの完全な反応を確実に行うようにする必要があります。フィルター洗浄段階では、撹拌リボンは様々な濃度のスラリーまたはフィルターケーキを均一に撹拌する必要があります。乾燥段階では、撹拌リボンはフィルターケーキが乾燥粉末状になるまで十分に撹拌されるようにする必要があります。

そのため、撹拌リボンは、液体からスラリー、スラリーから濾過ケーキ、そして濾過ケーキから乾燥粉末まで、様々な性能材料の撹拌に適応できる必要があります。撹拌リボンの設計が適切でない場合、上記のいずれかに問題が発生し、機械全体の性能に影響を与えます。

そのため、コーン角度、リード、リボン幅、強度、そして攪拌リボンの支持棒の角度、方向、強度といった重要な側面について多くの研究を行い、最終的に非常に良好な結果を得ました。主な性能は以下のとおりです。

① 材料に対するリボンの軸方向の持ち上げ動作

当社は攪拌リボンのリードと幅について重点的な研究と改良を行い、攪拌時に材料がバレル円錐形のシェル壁に沿って下部から上方に持ち上げられ、上部に持ち上げられた後、上部リボンの角度が変わって材料が中央部に降ろされ、その後中央部から下部コーンの底部に落下し、シェル壁に沿ってコーンの底部から持ち上げられるため、材料が連続的に循環し、機械内に大きな軸方向運動の流れが継続的に生成されます。

② 攪拌リボン装置により材料を放射状に動かす

撹拌リボンは多数の支持梁を介して撹拌軸に接続されています。これらの支持梁は遠心ポンプの羽根車のように設計されており、撹拌中に材料に遠心力を発生させ、中央の材料が装置シェルへと連続的に流れるようになっています。

スクリューベルトは、材料を搬送する際に、材料を軸線方向に循環させる機構を備えており、装置の端まで移動した材料はスクリューベルトによって持ち上げられ、軸方向に循環します。

③ 攪拌リボン装置による材料の円周方向の攪拌運動

撹拌リボン装置は、材料を半径方向および軸方向に動かすだけでなく、円周方向にも動かすように設計されています。円周方向の撹拌作用の結果です。

まとめると、機械内部の材料の撹拌運動は、実際には軸方向運動、半径方向運動、円周方向運動の三方向複合運動であり、その撹拌混合効果は優れています。当社では、上記の原理を利用して、バレルコーン型垂直ミキサーを製造しています。機械が高速（80r/min以上）で運転しているとき、機械内部の材料は完全に浮遊して飛翔するまで撹拌することができ、従来のミキサー、コニカルミキサー、ダブルコーン型ロータリーミキサー、コールターミキサーでは解決できなかった二重らせん混合の問題を解決できます。

バレルコーン反応フィルター乾燥機はコーン部にフィルター装置が装備されているため、この部分は外部ジャケットによって加熱されますが、熱伝達効果は比較的低くなります。

機械全体の熱効率を向上させるために、中空シャフトと中空コイルを設計しました。

材料を加熱します。中空シャフトと中空リボンの加熱構造を設計する際には、以下の2つの課題の解決に重点を置きました。

まず、中空リボンが機械内で広い伝熱面積を持つことを確認してください。リードが小さいほどリボンの上昇角度が小さくなり、下から上への巻き数が増え、リボンの加熱面積が大きくなるためです。

スクリューベルトのリードは小さすぎてはいけません。そうでないと、スクリューベルトのリード角が小さすぎ、材料がスクリューベルトの上面に堆積しやすくなり、混合効果と排出に影響を与えます。スパイラルベルトはリードが大きく、上昇角が大きいため、材料が堆積しませんが、スパイラルベルトの回転数が少なく、伝熱面積が小さくなります。上記の問題を解決するために、マルチヘッドスパイラルテープ方式を採用しています。これは、マルチヘッドスパイラルテープを同一方向に巻き付けることで、リード角と上昇角の問題を解決するだけでなく、伝熱面積の問題も解決します。

第二に、中空軸と中空スパイラルベルト内の熱媒体の循環問題を解決します。中空軸と中空スパイラルベルト内で熱媒体がうまく循環しないと、材料がすぐに冷えてしまい、正常な運転プロセスに影響を与えます。このため、私たちは多くの研究を重ねました。中空軸と中空スパイラルベルトの連続回転を確保しながら、熱媒体は上部から流入し、すべての中空軸と中空スパイラルリボンを通過した後、上部から流出します。熱媒体が2つのチャネルから独立して出入りすることを確保することで、熱媒体が機内で十分に循環し、乾燥効率が大幅に向上します。

3. 変形や破れのない多孔メッシュプレートとフィルター焼結メッシュの加工および製造プロセス

多層焼結ステンシルは様々なメーカーがフィルタースクリーンとして使用できますが、ステンシルの具体的な構造はメーカーによって異なります。多機能円筒円錐型反応濾過洗浄乾燥機に使用されるフィルタープレートは、フィルタースクリーンとフィルタープレートを一体化して、一定の技術要件に従って製造する必要があります。運転中に変形、破断、および材料の漏出がないことを保証します。

メッシュ、プレート、コーンを一体加工したフィルターディスクだけが、タンク内の冷熱作業条件の変化に効果的に適応し、いかなる状況下でも変形しないことを保証します。膨らみます。材料が一定の粘度を持っていても、パドルの回転によってフィルターが変形したり破れたりすることはありません。

4. 特殊メカニカルシールロータリージョイント

熱媒体が中空軸と中空スパイラルベルト内で良好に循環するように、中空軸の上部に特殊なメカニカルシールロータリージョイントを設計し、熱媒体が上部から入り、すべての中空軸と中空スパイラルベルトを通過するようにしました。上部の別のチャネルから熱媒体が流れます。

5. 死角のないクイックオープニング排出バルブ

バレルコーン反応・濾過・乾燥多機能機のスムーズな作動、排出の迅速化、そして死角の排除を実現するために、特殊構造のクイックオープン排出バルブを設計しました。このバルブは中空軸を支えるだけでなく、死角もないため、濾過時には材料が完全に濾過され、乾燥時には材料全体が乾燥し、同時に材料がスムーズに排出されます。バルブ全体がクイックオープン機構になっているため、排出が非常に便利です。

多機能バレルコーン反応フィルター洗浄乾燥機の応用分野

技術的パラメータ

SR高効率円筒円錐フィルター洗浄乾燥多機能機、多機能円筒円錐反応フィルター洗浄乾燥機資格と協力顧客