Desenvolvimento e aplicação de máquina multifuncional de reação, filtração e secagem em formato de cilindro-cone.

Nos processos de pós-tratamento de produtos farmacêuticos, pesticidas, explosivos, corantes, pigmentos e outros produtos químicos finos, frequentemente ocorrem operações unitárias como filtração, lavagem e secagem. Essas operações unitárias geralmente são compostas por equipamentos individuais, como filtros centrífugos, tanques de lavagem e secadores. Esses equipamentos operam de forma independente e são transportados por tubulações ou outros métodos. A conexão de múltiplas unidades de equipamentos em um sistema de grande porte resulta em processos longos, baixa eficiência e dificuldade de ajuste do processo produtivo. Para suspensões com alto teor de sólidos, estes frequentemente aderem às paredes e bloqueiam as tubulações, dificultando a produção normal. A produção em sistema aberto facilita a resolução de problemas de entupimento, mas apresenta dificuldades para atender aos requisitos regulatórios para medicamentos, alimentos, produtos biológicos, etc., além de ainda apresentar riscos potenciais de segurança relacionados a materiais inflamáveis, explosivos, tóxicos ou altamente tóxicos.

Para superar os problemas e deficiências na combinação dos equipamentos unitários mencionados acima e, ao mesmo tempo, atender à transformação da indústria química para alta qualidade, alto valor agregado, multivarietais e em pequenos lotes, a Wuxi ZhangHua Machinery Co., Ltd. realizou um extenso trabalho de projeto e desenvolvimento, culminando no desenvolvimento bem-sucedido do Filtro Secador de Reação Cilíndrico-Cônico Multifuncional, que integra filtração, lavagem e secagem. O equipamento obteve patente (número da patente: ZL201721560677.6), representando uma melhoria significativa no desempenho técnico, desde o projeto estrutural até a aplicação. Está em conformidade com os requisitos regulamentares da indústria farmacêutica. O equipamento possui três funções principais: filtração, lavagem e secagem, além de outras funções como reação, extração, cristalização, concentração, evaporação, mistura e trituração, caracterizando-se como um equipamento multifuncional aprimorado.

Princípio de funcionamento da máquina multifuncional de lavagem e secagem por filtro de reação cilíndrico-cônico

A nova máquina de lavagem e secagem por filtro possui uma estrutura cilíndrica-cônica. Há camisas de aquecimento no corpo do cilindro e na parte inferior do cone para aquecer ou resfriar os materiais. Dentro da máquina multifuncional, existem eixos ocos e eixos ocos com ângulo e passo variáveis. O dispositivo de agitação espiral agita, mistura e levanta o material, impulsionando-o para fora durante a descarga.

Um dispositivo de filtragem cônico com estrutura relativamente complexa é instalado no cone inferior, e um dispositivo de descarga de abertura rápida sem ângulo morto, especialmente projetado, ou uma válvula de esfera de descarga pneumática sem ângulo morto, é instalado na parte inferior do equipamento.

Na etapa de reação, os reagentes são adicionados pela parte superior, e a estrutura de agitação exclusiva garante a homogeneização dos materiais dentro da máquina. O aquecimento e o resfriamento simultâneos dos materiais são realizados através da camisa cilíndrica, da camisa cônica, do eixo oco e da lâmina espiral oca, permitindo que a reação ocorra por completo. Na etapa de filtração, a máquina filtra e seca o material por meio de pressurização ou vácuo, adicionando-se um líquido de lavagem. Dessa forma, o material é automaticamente repolpado e lavado diversas vezes dentro da máquina, sendo então prensado e seco após atender aos requisitos de lavagem.

Na etapa de secagem, a camisa cilíndrica, a camisa cônica, o eixo oco e a fita oca aquecem o material simultaneamente e criam vácuo na parte superior, realizando a secagem hermética e em baixa temperatura do material, que é então selado e descarregado automaticamente após a secagem.

Fluxograma do processo de lavagem e secagem de filtro de reação multifuncional tipo barril-cônico

1. Reação de agitação

Adicione o material (sólido-líquido, líquido-líquido ou gás-líquido) que precisa reagir através da porta de alimentação na parte superior do equipamento, ligue o motor e o redutor e faça o eixo oco e a fita oca girarem no sentido horário (vista de cima para baixo). A estrutura de agitação exclusiva garante que os materiais sejam completamente misturados e reajam por completo na máquina. Caso seja necessário aquecer ou resfriar os materiais durante a reação, um fluido de aquecimento ou refrigerante pode ser introduzido no cilindro e na camisa do cone, bem como no eixo oco e na fita espiral oca.

O meio de aquecimento ou resfriamento pode ser circulado continuamente para completar o aquecimento ou resfriamento do material, de forma a atender às condições do processo exigidas para a reação.

Após o término da reação, abra a saída do filtrado inferior, passe ar comprimido ou nitrogênio gasoso para dentro do equipamento e filtre a mistura sólido-líquido resultante sob pressão até que o material esteja seco. Também é possível aplicar vácuo na saída do filtrado para filtrar o material a vácuo até que o filtrado seja drenado.

Durante a filtração, o eixo oco e a correia helicoidal oca podem girar no sentido horário (visto de cima) para elevar o material. A correia helicoidal oca, ao girar, limita a espessura da camada de torta de filtração, resultando em uma camada fina de material filtrado e aumentando a taxa de filtração. Para materiais de fácil filtração, não é necessário agitar durante o processo, podendo ser filtrados diretamente até a secagem completa.

Após a filtragem de alguns materiais, eles precisam ser lavados diversas vezes.

A máquina multifuncional de reação, filtração e secagem é um equipamento ideal para a lavagem repetida de materiais. Após a secagem por prensagem do material na máquina, o líquido de lavagem pode ser adicionado pela entrada superior. Em seguida, a torta de filtração é homogeneizada pela agitação do eixo oco e da fita oca, e o material é prensado e seco após a homogeneização. Caso uma lavagem não seja suficiente, podem ser realizadas várias lavagens. Dessa forma, as etapas acima podem ser repetidas diversas vezes. A operação é muito conveniente e a intensidade do trabalho é extremamente baixa.

A lavagem de materiais pelo método acima é chamada de lavagem em lote. Como o material é prensado a seco e depois lavado com o líquido de lavagem, embora as válvulas sejam abertas e fechadas um pouco mais vezes durante a operação, utiliza-se menos líquido de lavagem. A máquina também pode lavar os materiais continuamente, ou seja, prensar continuamente o líquido de lavagem com uma bomba ou outro método, utilizando a pressão do líquido para filtrar, enquanto o eixo oco e a fita oca são continuamente agitados, e o filtrado é continuamente descarregado pela saída de filtrado até que os requisitos de lavagem sejam atendidos, sendo então a torta de filtração finalmente prensada a seco.

Esse método de lavagem contínua geralmente utiliza mais detergente do que a lavagem intermitente, mas é mais prático de operar.

A torta de filtração, após ser filtrada, lavada e seca, permanece na máquina. Nesse momento, o fluido de aquecimento é passado pela camisa do cilindro, pela camisa do cone, pelo eixo oco e pela correia helicoidal oca para aquecer o material. Simultaneamente, o eixo oco e a correia helicoidal oca continuam girando no sentido horário (vista de cima) para elevar o material e misturá-lo completamente, enquanto o vácuo é aplicado na parte superior do equipamento para que o material seque em um ambiente hermético dentro da máquina. Como o eixo oco e a correia helicoidal oca são aquecidos internamente, além do aquecimento da camisa, e a secagem ocorre sob vácuo, a eficiência da secagem é muito alta.

Após a secagem, abra a porta de descarga rápida na parte inferior do equipamento e faça o eixo oco e a fita oca girarem no sentido anti-horário (vista de cima para baixo). Os materiais secos na máquina serão automaticamente empurrados para a porta de descarga. Assim, os processos de reação, filtração, lavagem e secagem de um lote de materiais estão concluídos.

Vantagens de desempenho da máquina multifuncional de lavagem e secagem por filtro de reação tipo barril-cônico

A partir da operação e utilização reais do equipamento multifuncional de filtro cônico-cilíndrico para processar diversos materiais, pode-se constatar que o secador de filtro cônico-cilíndrico apresenta muitas vantagens, sendo as principais as seguintes:

1. Uma única máquina multifuncional pode realizar diversas operações, como reação, extração, filtração, filtração repetida, lavagem e secagem, obtendo-se o produto final diretamente.

2. A operação é flexível e o ciclo de operação pode ser ajustado alterando a diferença de pressão do filtro, a velocidade de rotação, o passo de extrusão da rosca, etc., de forma a se adaptar às mudanças nas condições do processo.

3. A máquina pode formar uma camada filtrante muito fina na superfície do meio filtrante ou filtrar mesmo sem a formação de camada filtrante. A taxa de filtração por unidade de área filtrante é muito alta, o que permite que o equipamento seja pequeno e compacto.

4. Sistema totalmente fechado, o ambiente operacional é bastante adequado, especialmente indicado para lidar com produtos perigosos, tóxicos, inflamáveis ​​e explosivos, bem como com alimentos, produtos biológicos e farmacêuticos que não permitem contaminação.

5. Pode ser concentrado e filtrado. Especialmente quando é necessário lavar o material, este pode ser primeiro concentrado, lavado completamente em suspensão e, finalmente, filtrado sob pressão. Isso reduz o manuseio do material, diminui o desperdício e dispensa a necessidade de repolpação durante a lavagem, resultando em um produto de alta qualidade.

6. Pode ser utilizado para três operações de reação, filtração e secagem, permitindo que as funções dos três equipamentos sejam realizadas em um único equipamento, reduzindo significativamente o custo do equipamento, a área ocupada, a intensidade da mão de obra, o consumo de energia, etc.

7. O consumo de energia desta máquina é baixo, e a torta de filtração extrudada geralmente tem um teor de água menor do que a máquina plana três-em-um, e a operação também é conveniente.

Em resumo, o secador de filtro reativo de cone e barril é um equipamento de filtragem multifuncional relativamente avançado atualmente. Suas vantagens exclusivas certamente permitirão sua ampla utilização nas indústrias química, farmacêutica, alimentícia, metalúrgica, têxtil e em outros setores.

Aprimoramento técnico de máquina multifuncional de lavagem e secagem por filtração reativa em cone cilíndrico

1. Melhoria da estrutura da fita de agitação.

A fita de agitação é o componente principal do secador de filtro de reação barril-cônico, e sua estrutura e efeito de agitação afetam diretamente o desempenho de toda a máquina.

A fita de agitação deve garantir que toda a máquina agite completamente os diversos materiais de reação, como líquido-líquido, líquido-sólido ou gás-líquido, durante a etapa de reação, de modo a assegurar que reajam por completo. Durante a etapa de lavagem do filtro, a fita de agitação deve garantir a agitação uniforme de suspensões ou tortas de filtração em diferentes concentrações. Na etapa de secagem, a fita de agitação deve garantir que a torta de filtração seja completamente agitada até se tornar um material seco e pulverulento.

Portanto, a fita de agitação precisa ser capaz de se adaptar à agitação de diversos materiais, desde líquidos até pastas, de pastas a tortas de filtração e de tortas de filtração a pós secos. Se a fita de agitação não for bem projetada, haverá problemas em uma dessas etapas, afetando o desempenho de toda a máquina.

Por esse motivo, realizamos muitas pesquisas sobre aspectos importantes, como o ângulo do cone, a distância entre os eletrodos, a largura da fita, a resistência e o ângulo, a direção e a resistência da haste de suporte da fita de agitação, obtendo, finalmente, resultados bastante satisfatórios. O desempenho principal se deu nos seguintes aspectos:

① O movimento de elevação axial da fita de mistura em relação ao material

Realizamos pesquisas e melhorias importantes no avanço e na largura da fita de agitação, de modo que o material seja elevado da parte inferior para cima ao longo da parede da carcaça cônica durante a agitação e, após ser elevado para a parte superior, o ângulo da fita superior mude para que o material seja descarregado na parte central, caindo então da parte central para o fundo do cone inferior e sendo elevado a partir do fundo do cone ao longo da parede da carcaça, de modo que o material circule continuamente e gere um grande fluxo de movimento axial na máquina.

② O dispositivo de fita agitadora faz com que o material se mova radialmente

A fita de agitação é conectada ao eixo de agitação por meio de várias vigas de suporte. Projetamos essas vigas de suporte como impulsores de bombas centrífugas, para que possam gerar força centrífuga sobre os materiais durante a agitação, de modo que os materiais no centro fluam continuamente para a carcaça do equipamento.

movimento da borda), e o material que se move para a borda do equipamento é levantado pela correia helicoidal para circulação axial.

③ Movimento de agitação circunferencial do material pelo dispositivo de fita de agitação

Além de movimentar o material radial e axialmente, o dispositivo de fita de agitação também foi projetado para movimentá-lo circularmente ao longo da circunferência. Resultado da ação de agitação circunferencial.

Em resumo, o movimento de agitação dos materiais na máquina é, na verdade, um movimento composto de três vias: axial, radial e circunferencial, e seu efeito de agitação e mistura é excelente. Utilizamos esse princípio para fabricar um misturador vertical de cone duplo. Quando a máquina opera em alta velocidade (acima de 80 rpm), os materiais em seu interior são agitados até ficarem completamente suspensos e em movimento, o que resolve o problema da mistura em dupla hélice que não pode ser solucionado por misturadores convencionais, como misturadores cônicos, misturadores rotativos de cone duplo e misturadores de disco.

Como o secador de filtro de reação barril-cônico está equipado com um dispositivo de filtragem na parte cônica, embora essa parte ainda seja aquecida pela camisa externa, o efeito de transferência de calor é relativamente baixo.

Para melhorar a eficiência térmica da máquina como um todo, projetamos o eixo oco e o oco.

O material é aquecido. Ao projetar a estrutura de aquecimento com eixo oco e fita oca, concentramo-nos em resolver os dois problemas seguintes:

Primeiramente, certifique-se de que a fita oca tenha uma grande área de transferência de calor na máquina. Isso porque quanto menor o passo, menor o ângulo de inclinação da fita, mais voltas da parte inferior para a superior e maior a área de aquecimento da fita.

O passo da correia helicoidal não deve ser muito pequeno, caso contrário o ângulo de passo da correia será muito pequeno e o material se acumulará facilmente na superfície superior da correia, o que afetará a mistura e a descarga. A correia espiral possui um passo e um ângulo de inclinação grandes; embora não acumule material, o número de espiras da correia espiral é pequeno e a área de transferência de calor é reduzida. Para solucionar esses problemas, adotamos o método da correia espiral com múltiplas cabeças, que é enrolada na mesma direção por múltiplas cabeças, o que resolve não apenas o problema do passo e do ângulo de inclinação, mas também o problema da área de transferência de calor.

Em segundo lugar, resolvemos o problema de circulação do fluido térmico no eixo oco e na correia espiral oca. Se o fluido térmico não circular adequadamente no eixo oco e na correia espiral oca, o material esfriará rapidamente, o que afetará o processo de operação normal. Para isso, realizamos muitas pesquisas. Garantindo a rotação contínua do eixo oco e da correia espiral oca, o fluido térmico entra pela parte superior e sai também pela parte superior, após passar por todos os eixos ocos e correias espirais ocas. Dessa forma, o fluido térmico entra e sai por dois canais separados e independentes, permitindo sua circulação completa na máquina e melhorando significativamente a eficiência da secagem.

3. Processo de fabricação e processamento de placas de malha perfurada e malhas sinterizadas para filtros sem deformação ou rasgos.

Embora diversos fabricantes possam utilizar estênceis sinterizados multicamadas como telas filtrantes, a estrutura específica dos estênceis varia. A placa filtrante utilizada na máquina multifuncional de lavagem e secagem por filtro de reação cilindro-cônico deve ser fabricada juntamente com a tela filtrante e a placa filtrante como uma peça única, de acordo com determinados requisitos técnicos. Isso garante a ausência de deformações, rasgos e vazamentos de qualquer material durante a operação.

Somente o disco filtrante com malha, placa e cone processados ​​em conjunto consegue se adaptar eficazmente às variações de temperatura dentro do tanque, garantindo que não se deforme ou sofra protuberâncias em nenhuma circunstância. Mesmo que o material apresente certa viscosidade, o filtro não se deformará nem se romperá com a rotação da pá.

4. Junta rotativa com vedação mecânica especial

Para garantir a boa circulação do fluido térmico no eixo oco e na correia espiral oca, projetamos uma junta rotativa com vedação mecânica especial na parte superior do eixo oco. Isso assegura que o fluido térmico entre pela parte superior e percorra todo o eixo e a correia espiral oca, fluindo por outro canal na parte superior.

5. Válvula de descarga de abertura rápida sem ângulo morto

Para garantir o bom funcionamento da máquina multifuncional de reação, filtração e secagem em tambor-cone, com descarga rápida e conveniente, sem pontos mortos, foi projetada uma válvula de descarga de abertura rápida com estrutura especial. Essa válvula não só suporta o eixo oco, como também elimina pontos mortos, assegurando a filtração completa do material e a secagem completa, com descarga suave e eficiente. Graças ao mecanismo de abertura rápida da válvula, a descarga torna-se extremamente prática.

Campo de aplicação da máquina multifuncional de lavagem e secagem por filtro de reação tipo barril-cônico

Parâmetro técnico

Máquina multifuncional SR de alta eficiência para lavagem e secagem de filtros cilíndricos-cônicos, máquina multifuncional de lavagem e secagem de filtros de reação cilíndricos-cônicos. Qualificação e clientes cooperativos.