원통형 반응, 여과 및 건조 기능을 갖춘 다기능 기계의 개발 및 응용

의약품, 농약, 폭발물, 염료, 안료 및 기타 정밀화학 제품 생산 공정의 후처리에는 여과, 세척, 건조와 같은 단위 공정이 흔히 포함됩니다. 이러한 단위 공정은 일반적으로 원심 여과기, 세척조, 건조기 등의 단위 장비로 구성되며, 각 장비는 독립적으로 작동하고 파이프라인 등을 통해 이송됩니다. 여러 단위 장비를 연결하여 대형 시스템을 구축하는 방식은 공정이 길어지고 효율이 낮으며 생산 공정 조정이 어렵다는 단점이 있습니다. 고형분 함량이 높은 현탁액의 경우, 고형물이 파이프라인 벽에 달라붙어 막히는 문제가 발생하여 정상적인 생산이 어려워집니다. 개방형 생산 방식은 막힘 문제를 쉽게 해결할 수 있지만, 의약품, 식품, 생물제품 등의 규제 요건을 충족하기 어렵고, 가연성, 폭발성, 독성 또는 고독성 물질의 경우 잠재적인 안전 위험이 존재합니다.

우시 장화 기계 유한회사는 상기 설비 조합의 문제점과 단점을 극복하고, 동시에 화학 산업의 고품질, 고부가가치, 다품종, 소량 생산으로의 전환에 부응하기 위해 많은 설계 개발 노력을 기울인 끝에 여과, 세척, 건조 기능을 통합한 다기능 원통형 반응 여과 건조기를 개발하는 데 성공하여 특허(특허 번호: ZL201721560677.6)를 획득했습니다. 이 장비는 구조 설계부터 적용까지 기술적 성능을 크게 향상시켜 제약 산업의 관련 규제 요건을 충족합니다. 주요 기능인 여과, 세척, 건조 외에도 반응, 추출, 결정화, 농축, 증발, 혼합, 분쇄 등 다양한 기능을 갖춘 개선된 다기능 장비입니다.

다기능 원통형 원뿔형 반응 필터 세척 및 건조기의 작동 원리

새로운 필터 세척 및 건조기는 배럴-콘 구조를 가지고 있습니다. 실린더 본체와 하부 콘 본체에는 가열 재킷이 있어 재료를 가열 또는 냉각합니다. 다기능 기계 내부에는 중공축과 가변각 가변리드 중공축이 있습니다. 나선형 교반 장치는 재료를 교반, 휘젓고 들어 올리며 배출 시 재료를 밀어냅니다.

상대적으로 복잡한 구조의 원뿔형 여과 장치가 하부 원뿔에 설치되어 있으며, 특수 설계된 사각지대 없는 급속 개방 배출 장치 또는 사각지대 없는 공압 배출 볼 밸브가 장비 하단에 설치되어 있다.

반응 단계에서는 반응 물질을 위에서 투입하며, 독특한 교반 구조를 통해 물질이 기계 내부에서 고르게 교반됩니다. 또한 실린더 재킷, 콘 재킷, 중공축, 중공 나선형 블레이드를 통해 물질이 동시에 가열 또는 냉각되어 기계 내에서 반응이 충분히 진행되도록 합니다. 여과 단계에서는 가압 또는 진공을 이용하여 물질을 여과 및 건조하고, 세척액을 첨가하여 물질이 기계 내에서 여러 번 자동 재분쇄 및 세척되도록 한 후, 세척 요건을 충족한 후 압착 건조합니다.

건조 단계에서는 원통형 재킷, 원뿔형 재킷, 중공축 및 중공 리본이 재료를 동시에 가열하고 상단을 진공 상태로 만들어 진공 밀폐 및 저온 건조를 진행하며, 건조 후 자동으로 밀봉하여 재료를 배출합니다.

다기능 배럴-콘 반응 필터 세척 및 건조기 공정 흐름도

1. 교반 반응

반응시킬 물질(고체-액체, 액체-액체 또는 기체-액체)을 장비 상단의 공급구를 통해 투입하고, 모터와 감속기를 작동시켜 중공축과 중공 나선형 벨트를 시계 방향(위에서 내려다봤을 때)으로 회전시킵니다. 독특한 교반 구조 덕분에 물질이 장비 내부에서 완전히 교반되고 반응이 진행됩니다. 반응 중 물질을 가열하거나 냉각해야 하는 경우, 실린더와 원뿔형 재킷, 그리고 중공축과 중공 나선형 벨트에 열매체 또는 냉매를 주입할 수 있습니다.

가열 또는 냉각 매체를 지속적으로 순환시켜 반응에 필요한 공정 조건을 충족하도록 재료를 가열 또는 냉각할 수 있습니다.

반응이 완료되면 하부 여과액 배출구를 열고 압축 공기 또는 질소 가스를 장비에 주입한 후, 반응된 고체-액체 혼합물을 압력 하에서 여과하여 장비 내의 물질이 건조될 때까지 여과합니다. 여과액 배출구에 진공을 걸어 여과액이 완전히 배출될 때까지 진공 여과를 수행할 수도 있습니다.

여과 시, 속이 빈 축과 속이 빈 스크류 벨트를 시계 방향(위에서 봤을 때)으로 회전시켜 재료를 들어올릴 수 있으며, 회전하는 동안 속이 빈 스크류 벨트는 여과 케이크 층의 두께를 제한하여 재료가 얇은 여과 케이크 층 아래에서 여과되도록 함으로써 여과율을 높일 수 있습니다. 여과가 용이한 재료의 경우, 여과 시 교반할 필요 없이 재료를 직접 건조될 때까지 여과할 수 있습니다.

일부 재료는 여과 후 여러 번 세척해야 합니다.

반응, 여과 및 건조 기능을 갖춘 다기능 기계는 재료를 반복적으로 세척하는 데 이상적인 장비입니다. 기계 내부에서 재료를 압착 건조한 후, 상단의 세척액 주입구를 통해 세척액을 첨가할 수 있습니다. 그러면 중공축과 중공 리본의 교반 작용을 통해 여과 케이크가 고르게 재펄프화되고, 재펄프화된 재료가 고르게 교반된 후 다시 압착 건조됩니다. 한 번의 세척으로 충분하지 않을 경우 여러 번 세척할 수 있으며, 위의 과정을 수없이 반복할 수 있습니다. 조작이 매우 편리하고 노동 강도가 극히 낮습니다.

위에서 설명한 세척 방법을 배치 세척법이라고 합니다. 재료를 압착하여 건조한 후 세척액으로 세척하기 때문에 작동 중에 밸브를 열고 닫는 횟수가 다소 많아지지만 세척액 사용량은 줄어듭니다. 또한, 펌프 등의 방법을 이용하여 세척액을 연속적으로 압착하고, 세척액의 압력을 이용하여 여과하는 연속 세척 방식도 가능합니다. 이 과정에서 중공축과 중공 리본이 지속적으로 교반되고, 여과액은 여과액 배출구를 통해 지속적으로 배출됩니다. 세척 요구 사항이 충족될 때까지 이 과정을 반복한 후, 최종적으로 여과 케이크를 압착하여 건조합니다.

이 연속 세척 방식은 일반적으로 간헐 세척 방식보다 세척액을 더 많이 사용하지만, 작동이 더 편리합니다.

여과 또는 세척, 여과 및 건조된 필터 케이크는 기계 내부에 남아 있습니다. 이때, 열매체가 실린더 재킷, 콘 재킷, 중공축 및 중공 스크류 벨트로 유입되어 재료를 가열합니다. 동시에 중공축과 중공 스크류 벨트는 (위에서 내려다볼 때) 시계 방향으로 회전하여 재료를 들어 올리고 충분히 교반하는 한편, 장비 상단에서 진공이 발생하여 기계 내부에서 재료가 진공 상태로 건조됩니다. 재킷 가열 외에도 중공축과 중공 벨트가 내부에서 가열되고 진공 상태에서 건조가 진행되므로 건조 효율이 매우 높습니다.

건조가 완료되면 장비 하단에 있는 급속 개방 배출구를 열고 중공축과 중공 리본을 시계 반대 방향(위에서 내려다봤을 때)으로 회전시키면 기계 내부의 건조된 재료가 자동으로 배출구로 밀려 나옵니다. 이로써 한 배치 재료의 반응, 여과, 세척 및 건조 공정이 완료됩니다.

다기능 배럴-콘 반응 필터 세척 및 건조기의 성능 장점

배럴-콘형 다기능 장비를 실제로 작동 및 사용하여 다양한 재료를 처리해 본 결과, 배럴-콘형 연속 여과 건조기는 다음과 같은 주요 성능을 ​​비롯한 여러 장점을 가지고 있음을 알 수 있습니다.

1. 이 장비 하나로 다목적 작업을 수행할 수 있으며, 반응, 추출, 여과, 반복 여과, 세척, 건조 등 다양한 공정을 하나의 장비에서 완료하고 완제품을 직접 얻을 수 있습니다.

2. 작동이 유연하며, 필터 압력 차이, 회전 속도, 스크류 압출 리드 등을 조정하여 작동 주기를 조절할 수 있으므로 공정 조건 변화에 적응할 수 있습니다.

3. 이 장비는 여과 매체 표면에 매우 얇은 여과 케이크를 형성할 수 있으며, 여과 케이크가 없는 조건에서도 여과가 가능합니다. 단위 여과 면적당 여과율이 매우 높기 때문에 장비가 작고 콤팩트합니다.

4. 완전 밀폐 시스템으로 작업 환경이 매우 우수하며, 특히 독성, 인화성, 폭발성 위험 물질 및 오염이 허용되지 않는 고급 식품, 생물학적 제품 및 의약품을 취급하는 데 적합합니다.

5. 농축 및 여과가 가능합니다. 특히 재료 세척이 필요한 경우, 재료를 먼저 농축하고 현탁 상태에서 철저히 세척한 후 최종적으로 압착 여과할 수 있어 재료 처리량을 줄이고 폐기물을 감소시키며 세척 과정에서 재펄프화할 필요가 없어 제품 품질이 매우 우수합니다.

6. 이 장비는 반응, 여과 및 건조의 세 가지 공정에 사용할 수 있으므로 세 가지 단위 설비의 기능을 하나의 장비로 완료할 수 있어 장비 비용, 설치 면적, 노동 강도, 에너지 소비 등을 크게 줄일 수 있습니다.

7. 이 기계의 전력 소비량이 낮고, 압출 필터 케이크는 일반적으로 평판형 3-in-1 기계보다 수분 함량이 낮으며, 작동 또한 편리합니다.

요약하자면, 배럴-콘 반응 필터 건조기는 현재 비교적 발전된 다기능 필터 장비입니다. 이 장비의 독특한 장점은 화학, 의약, 식품, 야금, 섬유 등 다양한 분야에서 널리 활용될 것으로 기대됩니다.

다기능 원통형 콘 반응 여과 세척 및 건조기의 기술적 개선

1. 교반 리본 구조 개선

교반 리본은 배럴-콘 반응 필터 건조기의 핵심 부품이며, 그 구조와 교반 효과는 기계 전체의 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.

교반 리본은 반응 단계에서 액체-액체, 액체-고체 또는 기체-액체와 같은 다양한 반응 물질이 기계 전체에 걸쳐 충분히 교반되도록 하여 반응이 완벽하게 진행되도록 해야 합니다. 필터 세척 단계에서는 교반 리본이 다양한 농도의 슬러리 또는 필터 케이크를 균일하게 교반해야 합니다. 건조 단계에서는 교반 리본이 필터 케이크가 완전히 건조되어 분말 형태로 될 때까지 충분히 교반되도록 해야 합니다.

따라서 교반 리본은 액체에서 슬러리, 슬러리에서 여과 케이크, 여과 케이크에서 건조 분말에 이르기까지 다양한 종류의 재료를 교반할 수 있어야 합니다. 교반 리본이 제대로 설계되지 않으면 위의 과정 중 어느 한 단계에서 문제가 발생하여 전체 기계의 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.

이러한 이유로, 우리는 교반 리본의 원뿔 각도, 리드, 리본 폭, 강도, 지지대 각도, 방향 및 강도와 같은 중요한 측면에 대해 많은 연구를 수행했으며, 최종적으로 상당히 좋은 결과를 얻었습니다. 주요 성능은 다음과 같습니다.

① 혼합 리본의 재료를 향한 축 방향 들어올리기 운동

교반 리본의 리드와 폭에 대한 핵심 연구 및 개선을 통해, 교반 시 재료가 배럴-원뿔형 쉘 벽을 따라 하단에서 위쪽으로 들어 올려지고, 상단으로 올라간 후 상부 리본의 각도가 변하여 재료가 중앙부로 배출되고, 중앙부에서 하부 원뿔 바닥으로 떨어지고, 원뿔 바닥에서 쉘 벽을 따라 다시 들어 올려지도록 함으로써 재료가 지속적으로 순환하고 기계 내부에 지속적으로 큰 축 방향 유동을 발생시키도록 했습니다.

② 교반 리본 장치는 재료를 방사형으로 움직이게 합니다.

교반 리본은 여러 개의 지지 빔을 통해 교반 샤프트에 연결됩니다. 이러한 지지 빔은 원심 펌프의 임펠러처럼 설계되어 교반 중에 재료에 원심력을 발생시켜 중심부의 재료가 장비 본체(측면)로 지속적으로 흐르도록 합니다.

(가장자리) 이동 시, 장비 가장자리로 이동하는 자재는 스크류 벨트에 의해 들어 올려져 축 방향으로 순환됩니다.

③ 교반 리본 장치에 의한 재료의 원주 방향 교반 운동

교반 리본 장치는 재료를 방사 방향 및 축 방향으로 이동시키는 것 외에도 원주를 따라 원형으로 이동시키도록 설계되었습니다. 원주 방향 교반 작용의 결과입니다.

요약하자면, 기계 내부에서 재료를 교반하는 운동은 축 방향 운동, 반경 방향 운동, 원주 방향 운동의 삼방향 복합 운동이며, 그 교반 및 혼합 효과가 탁월합니다. 우리는 이러한 원리를 이용하여 배럴-콘 수직 믹서를 제작했습니다. 이 기계가 고속(80rpm 이상)으로 회전할 경우, 기계 내부의 재료가 완전히 부유하여 날아갈 때까지 교반될 수 있으며, 이는 기존의 믹서, 원추형 믹서, 이중 원추형 회전 믹서, 쟁기형 믹서 등으로는 해결할 수 없었던 이중 나선형 혼합 문제를 해결할 수 있습니다.

배럴-콘 반응 필터 건조기는 콘 부분에 필터 장치가 장착되어 있기 때문에, 이 부분이 외부 재킷에 의해 가열되기는 하지만 열 전달 효과는 상대적으로 낮습니다.

기계 전체의 열효율을 향상시키기 위해 중공축과 중공 구조를 설계했습니다.

재료가 가열됩니다. 중공축 및 중공 리본 가열 구조를 설계할 때, 우리는 다음 두 가지 문제를 해결하는 데 중점을 두었습니다.

우선, 중공 리본이 기계 내에서 넓은 열 전달 면적을 확보하도록 해야 합니다. 리드가 짧을수록 리본의 상승 각도가 작아지고, 아래에서 위로 올라가는 굴곡이 많아져 리본의 가열 면적이 넓어지기 때문입니다.

스크류 벨트의 리드 길이가 너무 짧으면 스크류 벨트의 리드 각도가 너무 작아져 재료가 스크류 벨트 윗면에 쉽게 축적되어 혼합 효과와 배출에 영향을 미칩니다. 스파이럴 벨트는 리드 길이와 상승 각도가 커서 재료 축적은 없지만, 스파이럴 벨트의 감은 횟수가 적어 열 전달 면적이 작습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 다중 헤드 스파이럴 테이프 방식을 채택했습니다. 이 방식은 다중 헤드 스파이럴 테이프를 같은 방향으로 감아 리드 길이와 상승 각도 문제뿐만 아니라 열 전달 면적 문제도 해결합니다.

둘째로, 중공축과 중공 나선 벨트 내부의 열매체 순환 문제를 해결했습니다. 열매체가 중공축과 중공 나선 벨트 내부에서 원활하게 순환하지 못하면 재료가 빨리 식어 정상적인 작동에 지장을 초래합니다. 이를 해결하기 위해 많은 연구를 진행했습니다. 중공축과 중공 나선 벨트의 연속적인 회전을 보장하면서, 열매체는 위쪽에서 유입되어 모든 중공축과 중공 나선 벨트를 통과한 후 위쪽으로 배출되도록 했습니다. 열매체가 두 개의 독립적인 통로를 통해 유입되고 배출되도록 함으로써 기계 내부에서 열매체가 충분히 순환할 수 있도록 했고, 건조 효율을 크게 향상시켰습니다.

3. 변형이나 찢어짐 없이 천공 메쉬 플레이트 및 필터 소결 메쉬를 가공 및 제조하는 공정

다양한 제조업체에서 다층 소결 스텐실을 필터 스크린으로 사용할 수 있지만, 스텐실의 구체적인 구조는 다릅니다. 다기능 원통형 반응 필터 세척 및 건조기에 사용되는 필터 플레이트는 특정 기술 요구 사항에 따라 필터 스크린과 일체형으로 제작되어야 합니다. 이는 작동 중 변형, 찢어짐, 물질 누출이 발생하지 않도록 보장합니다.

메쉬, 플레이트 및 콘이 함께 가공된 필터 디스크만이 탱크 내부의 냉온 작업 조건 변화에 효과적으로 적응하고 어떠한 상황에서도 변형되거나 부풀어 오르지 않도록 보장할 수 있습니다. 또한, 일정 점도를 가진 물질이라도 패들이 회전할 때 필터가 변형되거나 찢어지지 않습니다.

4. 특수 기계식 밀봉 회전 조인트

중공축과 중공 나선 벨트 내부에서 열매체가 원활하게 순환하도록 하기 위해, 중공축 상단에 특수 기계식 밀봉 회전 조인트를 설계하여 열매체가 위쪽에서 유입되어 모든 중공축과 중공 나선 벨트를 통과하고 상단의 다른 통로를 통해 흐르도록 했습니다.

5. 사각지대 없는 빠른 개방형 배출 밸브

배럴-콘 반응, 여과 및 건조 다기능 장비의 원활한 작동, 신속하고 편리한 배출, 그리고 사각지대 없는 효율적인 처리를 위해 특수 구조의 급속 개폐식 배출 밸브를 설계했습니다. 이 밸브는 중공축을 지지할 뿐만 아니라 사각지대가 없어 여과 시 재료가 완벽하게 여과되고, 건조 시 모든 재료가 건조되며, 동시에 재료가 원활하게 배출될 수 있도록 합니다. 밸브 전체가 급속 개폐 메커니즘으로 설계되어 배출이 매우 편리합니다.

다기능 배럴-콘 반응 필터 세척 및 건조기 적용 분야

기술적 매개변수

SR 고효율 원통형 필터 세척 및 건조 다기능 기계, 다기능 원통형 반응 필터 세척 및 건조기 자격 및 협력 고객