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连续流化床造粒包衣技术的开拓与发展
来源:扬州日发干燥工程有限公司  |  日期: 2014-11-27 10:11:40

干燥设备扬州日发干燥工程有限公司 
陈林书  王新月 田保玉  杨波  刘合平  移昌民,江苏  仪征  211408)
摘  要:本文主要介绍了连续流化床造粒包衣技术的发展进程,其中包括四代连续式流化床技术内容、技术图表、技术能耗参数。
自2003年第一代具有生产灵活性的连续流化床喷雾干燥技术面世以来,连续流化床造粒包衣技术的发展非常迅猛,先后开发出连续顶喷技术、带内加热和打散刀形式的连续侧喷技术、带内加热、全流态化形式的连续侧喷技术、带内加热、全流态化形式的连续侧喷技术、带内加热、最新型专利形式的连续顶喷技术,目前已开发出第四代年产单套6.5万吨最新型专利形式的连续顶喷技术和其余多种物料应用的技术。
1  四代连续式流化床技术内容
1.1  第一代连续式技术
第一代连续式技术是不带内加热式的流化床造粒包衣技术,其中有顶喷式、底喷式、侧喷式三种。
对顶喷、底喷及侧喷这三种喷雾方式来说,在常规流化床造粒包衣中是各有其特点,现把其比较列表1所示,从中可看到,随着现代制剂工艺的发展,单一的床型已无法满足要求。 
表1  顶喷、底喷及侧喷三种喷雾方式的技术参数比较
床型 风量 分散性 流态化 物料脆碎度 干燥速率 成粒孔隙率 用途 连续性
顶喷 大 中 随机 高 快 大 制粒 好
底喷 中 高 规则 低 中 中 包衣 差
侧喷 小 低 规则 低 低 低 制粒 不好
    第一代造粒技术能耗极大,温度损失和粉尘损失均比较明显。笔者曾经参考的有:2005年山东德固塞凯塞生物技术有限公司的4万吨65赖氨酸硫酸盐工程。
1.2  第二代连续式技术
带打刀的流化床造粒包衣技术,典型的为侧喷式。
第二代技术典型的是床层和出风温度较高,正常在85~100℃、安全性不高,能耗仍然较大,连续时间即稳定性也不够。
相对改进的技术有:专利2004100500174,依次包括喷雾造粒、机械搅拌整形和包衣三个过程。解决了上述机械能形式流化床的不足:一是虽然具有出色的流动性,但颗粒流动性过高、致密性太大,造成混拌时的分布不均;二是还是易于吸潮。但是此技术还是从外部机械能手段上想办法,没有从流化微观造粒的根本上出发想办法。
1.3  第三代连续式技术
带内加热的全流态化侧喷技术:典型的为侧喷/底喷式。
第三代技术是为了没有机械能也能达到连续化生产的目的,并且品质更好,产量更高,能耗更低,在同样进风温度的前提下出风温度可以在70~75℃。这类技术经笔者查询归类,有底喷流态化形式,比如专利2003801018252;侧喷流态化形式。
1.4  第四代连续式技术:。
第四代连续式技术于2009年在行业内推广、2011年开始应用,是行业内最新型的技术,保证了生产线的产量大、能耗低、稳定性高、产品品质好。该技术解决了以前几种技术的固有缺陷:
1)、喷嘴在正下方或侧下方时,各路返回的晶种或加入的晶种特别是布袋除尘器的返料,只有一部份通过喷嘴的雾化区;这样造粒主机内的细粉量越循环越高,直接结果就是颗粒越大成长的越快,颗粒越小成长的越慢,造粒床内颗粒很不均匀。
2)、内加热器处在料层上方,喷嘴与分风网板及内加热器就要保持一安全的距离,以防止糊网、糊管、塌床等不良现象发生;结果就是要么内加热器非完全埋在物料层内、造成热量浪费和内换热效率低,要么整个料层压差变大、系统电功率偏大,并且出风温度也偏高即进出风的有效热利用温差减小。
3)、喷嘴在正下方或侧下方时,因为颗粒会在团聚或包层的作用下越长越大,到一定粒径时沸腾不起来;就算采用了打散刀的方法或强制排出的方法,到一定时间,也会严重破坏流态化。
4)、喷嘴是完全埋在流化层内工作,需要的雾化空气量比较大。
5)、在停机时,喷嘴需要拆出或将流化床内物料全部排出,工作时也无法观察到喷枪的雾化状态。
6)、喷嘴在侧方时,如雾化量较大,容易喷到对面的壁上,并且拆装时因跑粉料而不卫生。
图1  四代连续式流化床技术比较
3  四代连续式流化床技术能耗参数
考察连续式流化床技术能耗参数优劣的最简单方法是比较进出风的有效温差,指进风与造粒机出口温度差,以此可以看出设备的节能性和先进性。
另外,从设备可以喷多大干物含量的料液方面也可以体现技术的先进性,适应浓度越大,越先进。
经统计分析得到的数据比较如表2所示:
表2  四代连续式流化床技术能耗参数比较
造粒方法 造粒进出风温
℃ 用电能 蒸汽用量
环境温度
15℃时 连续时间
天 产品堆密度
吨/m3 产品色泽

KW/
吨成品 T/
吨成品
第一代技术
2005年淘汰 160/  95 320 3.2 1 0.55 深黑色
第二代技术
2006年淘汰 160/  90 210 2.1 5-15 0.63 偏黑色
第三代技术
2009年淘汰 160/  70 180 1.6 20-30 0.6 淡黄色
第四代技术
2011年应用 160/ 65 160 1.45 大于30 0.55-0.65可调 淡黄色
第四代技术能耗共可节省最少100~120元/吨。
第四代技术可以适应干物含量达60%以上(比如赖氨酸盐类),这是以前的一、二、三代技术不具有的优势,能耗可以进一步降低。
注:(第四代技术目前最大设计产量为≥9吨/时)
4  应用范围
经过多年的不断开发创新,采用连续式流化床造粒技术可以实现的四种颗粒形态主要有:雪花状颗粒、实心颗粒、类球形颗粒、金糖平状颗粒,其形状见图2所示。将连续式流化床造粒技术应用到赖氨酸盐酸盐类产品生产中得到的颗粒微观照片见图3。

            2008年产品                              最新产品
图3  赖氨酸盐酸盐类产品的颗粒形态(类球形颗粒二  现在65产品)
连续式流化床造粒技术在赖氨酸硫酸盐、盐酸盐方面的应用非常广泛,主要应用工程有:赖氨酸硫酸盐、盐酸盐的喷雾造粒干燥工程、雾化喷枪改造工程、高含量赖氨酸盐酸盐和硫酸盐连续结晶及连续造粒工程等;除此之外,连续式流化床造粒技术还在中药流化床造粒、苏氨酸工程、草甘磷工程、玉米浆干粉喷雾干燥工程中等到成功应用;以及在腐植酸连续造粒、氨基酸连续造粒、味精废水连续造粒、苏氨酸连续造粒、蛋白液连续造粒、磷酸盐连续造粒、大蒜粉连续造粒、色氨酸连续造粒、藕粉连续造粒、氯化铵连续造粒、氢氧化铝连续造粒、赖氨酸废水连续造粒、谷氨酰胺连续造粒、三氯蔗糖连续造粒等科学研究实例中得到很好应用。
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