筒錐式反應(yīng)過濾干燥多功能機(jī)的研發(fā)及其應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間：2020-11-20

為了克服上述單元設(shè)備組合中存在的問題與不足，同時(shí)滿足化學(xué)工業(yè)向高品質(zhì)、高附加值、多品種、小批量的轉(zhuǎn)變，無(wú)錫市雙瑞機(jī)械有限公司進(jìn)行了大量的設(shè)計(jì)研發(fā)工作，終于研制成功了集過濾、洗滌、干燥于一體的多功能筒錐式反應(yīng)過濾干燥機(jī)，并成功申請(qǐng)專利(專利號(hào)：ZL201721560677.6.)，實(shí)現(xiàn)了裝備技術(shù)性能的較大改進(jìn)，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到應(yīng)用都緊跟制藥行業(yè)相應(yīng)法規(guī)要求。該設(shè)備具有過濾、洗滌、干燥三個(gè)主要功能，還兼有反應(yīng)、萃取、結(jié)晶、濃縮、蒸發(fā)、混合、破碎等多項(xiàng)功能，屬于改進(jìn)型多功能設(shè)備。

多功能筒錐式反應(yīng)過濾洗滌干燥機(jī)  工作原理
    新型過濾洗滌干燥機(jī)為筒錐式結(jié)構(gòu)，在圓筒體和下部錐體上設(shè)置有加熱夾套，可對(duì)物料進(jìn)行加熱或冷卻，在多功能機(jī)內(nèi)部設(shè)置有空心軸和變角度變導(dǎo)程空心螺旋攪拌裝置攪拌，對(duì)物料進(jìn)行攪拌和提升，在出料時(shí)推出物料。在下部錐體內(nèi)設(shè)置有結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的圓錐形過濾裝置，在設(shè)備底部有特殊設(shè)計(jì)的無(wú)死角快開出料裝置或無(wú)死角氣動(dòng)出料球閥。
    在反應(yīng)階段，反應(yīng)物料從頂部加入，獨(dú)特的攪拌結(jié)構(gòu)可使物料在機(jī)內(nèi)得到十分均勻的攪拌，并通過筒體夾套、錐體夾套及空心軸、空心螺旋葉的同時(shí)加熱或冷卻，使物料在機(jī)內(nèi)充分反應(yīng)。在過濾階段，本機(jī)可使物料在機(jī)內(nèi)通過加壓或抽真空過濾濾干，并加入洗滌液，使物料在機(jī)內(nèi)進(jìn)行多次自動(dòng)再漿洗滌，達(dá)到洗滌要求后再壓干。在干燥階段，筒體夾套、錐體夾套、空心軸、空心螺帶同時(shí)對(duì)物料進(jìn)行加熱并在頂部抽真空，對(duì)物料進(jìn)行真空密閉低溫干燥，干燥后自動(dòng)密閉出料。

多功能筒錐式反應(yīng)過濾洗滌干燥機(jī)  工藝流程
   1、攪拌反應(yīng)

    將需要進(jìn)行反應(yīng)的物料(固液、液液或氣液)從設(shè)備頂部加料口加入，啟動(dòng)電機(jī)及減速機(jī)，使空心軸和空心螺帶按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)(從頂部往下看)，這時(shí)獨(dú)特的攪拌結(jié)構(gòu)可使物料在機(jī)內(nèi)充分?jǐn)嚢璨⒊浞址磻?yīng)。在反應(yīng)過程中如要對(duì)物料進(jìn)行加熱或冷卻，可在筒體和錐體夾套中以及空心軸和空心螺帶中通入熱媒或冷媒。熱媒或冷媒不斷循環(huán)，即可完成對(duì)物料加熱或冷卻，滿足反應(yīng)所需的工藝條件。

   2、壓濾或真空過濾

    反應(yīng)結(jié)束，打開下部濾液出口，在設(shè)備內(nèi)通入壓縮空氣或氮?dú)獾葰怏w，對(duì)經(jīng)過反應(yīng)的固液混合物進(jìn)行加壓過濾，直到把機(jī)內(nèi)物料壓干。也可在濾液出口抽真空，對(duì)物料進(jìn)行真空過濾，直到把濾液抽干為止。過濾時(shí)可使空心軸和空心螺帶按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)(從頂部往下看)，對(duì)物料進(jìn)行提升，并使空心螺帶在旋轉(zhuǎn)時(shí)限制濾餅層的厚度，使物料在薄的濾餅層條件下進(jìn)行過濾，以提高過濾速率。對(duì)于易過濾的物料，過濾時(shí)可不攪拌，直接把物料濾干。

   3、可多次洗滌過濾
　　有些物料過濾完以后，還要進(jìn)行多次洗滌。反應(yīng)過濾干燥多功能機(jī)用于對(duì)物料的反復(fù)多次洗滌是十分理想的設(shè)備。物料在機(jī)內(nèi)壓干后，可在頂部洗滌液入口加入洗滌液, 然后通過空心軸和空心螺帶的攪拌，對(duì)濾餅進(jìn)行均勻再漿，再漿攪拌均勻后再把物料壓干。若洗滌一次不夠，可進(jìn)行多次洗滌，這時(shí)重復(fù)上述步驟多次即可，操作十分方便，勞動(dòng)強(qiáng)度極低。

　　以上述方法對(duì)物料進(jìn)行洗滌，我們稱之為間歇洗滌法。由于每次是把物料壓干后再加洗滌液進(jìn)行洗滌，因而操作時(shí)雖然開關(guān)閥門次數(shù)多一點(diǎn)，但用的洗滌液較少。該機(jī)也可對(duì)物料進(jìn)行連續(xù)洗滌，即把洗滌液用泵或其它方法連續(xù)壓入，利用洗滌液的壓力進(jìn)行過濾，空心軸和空心螺帶則不斷地?cái)嚢瑁瑸V液從濾液出口連續(xù)排出，直至達(dá)到洗滌要求為止，最后再把濾餅壓干。這種連續(xù)洗滌的方法，一般比間歇洗滌用的洗滌液量要多，但操作更方便。

   4、真空干燥出料
    過濾或洗滌過濾壓干的濾餅存留在機(jī)內(nèi)，這時(shí)在筒體夾套、錐體夾套和空心軸、空心螺帶內(nèi)通入熱媒，對(duì)物料進(jìn)行加熱，同時(shí)空心軸和空心螺帶仍以順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)(從頂部往下看)，對(duì)物料進(jìn)行向上提升并充分?jǐn)嚢�，而在設(shè)備的頂部則進(jìn)行抽真空，使物料在機(jī)內(nèi)進(jìn)行真空密閉干燥。由于除夾套加熱以外，還有空心軸和空心螺帶從內(nèi)部加熱，再加上是在抽真空條件下進(jìn)行干燥，因而干燥效率很高。
　　干燥結(jié)束，打開設(shè)備下部的快開出料口，使空心軸和空心螺帶按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)(從頂部往下看)，機(jī)內(nèi)干燥好的物料將自動(dòng)被推向出料口。至此，一批物料的反應(yīng)、過濾、洗滌和干燥過程結(jié)束。

多功能筒錐式反應(yīng)過濾洗滌干燥機(jī)  性能優(yōu)勢(shì)
    從筒錐式多功能設(shè)備處理各種不同物料的實(shí)際操作使用可發(fā)現(xiàn)，筒錐式連續(xù)過濾干燥機(jī)具有很多優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)有：
   1、一機(jī)多用，可在一臺(tái)機(jī)內(nèi)完成反應(yīng)、萃取、過濾、反復(fù)多次過濾洗滌、干燥等多種操作，并直接得到成品。
   2、操作彈性大，能通過調(diào)整過濾壓差、轉(zhuǎn)速、螺旋擠壓導(dǎo)程等調(diào)節(jié)操作周期，使之適應(yīng)工藝條件的變化。
   3、該機(jī)可在過濾介質(zhì)表面形成很薄的濾餅或者在無(wú)濾餅條件下進(jìn)行過濾，單位過濾面積上的過濾速率很高，因此設(shè)備小而緊湊。
   4、全封閉系統(tǒng)，操作環(huán)境相當(dāng)好，特別適用于處理有毒、易燃、易爆的危險(xiǎn)產(chǎn)品及不允許有污染的鮮美食品生物制品藥品等。
   5、既能濃縮，又能過濾。特別是需要對(duì)物料進(jìn)行洗滌時(shí)，可先對(duì)物料進(jìn)行濃縮，并在懸浮狀態(tài)下進(jìn)行徹底地洗滌，最后再壓濾，這樣可減少物料的搬運(yùn)，減少浪費(fèi)，洗滌時(shí)不用再漿 ，加工出來的產(chǎn)品質(zhì)量很高。
   6、可用于反應(yīng)、過濾、干燥三種操作，使三個(gè)單元設(shè)備的作用在這一臺(tái)設(shè)備上完成，從而使設(shè)備成本、占地面積、勞動(dòng)強(qiáng)度、能耗等都大大降低。
   7、該機(jī)的動(dòng)力消耗低，擠出濾餅一般比平板式三合一水分低，操作亦方便。
    綜上所述，筒錐式反應(yīng)過濾干燥機(jī)是目前較先進(jìn)的多功能過濾設(shè)備，它的獨(dú)特優(yōu)越性，必將在化工、醫(yī)藥、食品、冶金、輕紡等領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。

多功能筒錐式反應(yīng)過濾洗滌干燥機(jī)  技術(shù)改進(jìn)
   1、攪拌螺帶結(jié)構(gòu)改進(jìn)
    攪拌螺帶是筒錐式反應(yīng)過濾干燥機(jī)的核心部件，其結(jié)構(gòu)優(yōu)劣及攪拌效果好壞直接影響到整機(jī)的性能。攪拌螺帶必須保證整機(jī)在反應(yīng)階段對(duì)機(jī)內(nèi)的液液、液固或氣液等各種反應(yīng)物料進(jìn)行充分的攪拌，從而保證其得到充分反應(yīng)。在過濾洗滌階段，攪拌螺帶必須保證對(duì)各種濃度的漿料或過濾濾餅進(jìn)行均勻攪拌。在干燥階段，攪拌螺帶必須保證對(duì)濾餅直至干粉狀物料進(jìn)行充分?jǐn)嚢�。因此，要求攪拌螺帶能適應(yīng)從液體到漿料、從漿料到濾餅及從濾餅到干粉的各種性能物料的攪拌。若攪拌螺帶設(shè)計(jì)得不好，會(huì)在上述某個(gè)環(huán)節(jié)上出現(xiàn)問題。影響整機(jī)的性能。
    為此，我們?cè)跀嚢杪輲У腻F角、導(dǎo)程、螺帶寬度、強(qiáng)度和支撐桿的角度、方向、強(qiáng)度等重要方面進(jìn)行了大量的研究工作, 最終獲得了相當(dāng)好的結(jié)果，其主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
   ① 攪拌螺帶對(duì)物料的軸向提升運(yùn)動(dòng)
我們對(duì)攪拌螺帶的導(dǎo)程和寬度等進(jìn)行了重點(diǎn)研究和改進(jìn)，使得物料在攪拌時(shí)沿著筒錐式殼壁從下部向上提升，提升到上部后則通過上部螺帶的角度變化，使物料卸入到中心部分，然后從中心部分落入到下部錐體底部，又從錐體底部沿殼壁被向上提升，這樣物料不斷循環(huán)，不斷地在機(jī)內(nèi)產(chǎn)生大流量的軸向運(yùn)動(dòng)。
   ② 攪拌螺帶裝置使物料沿徑向攪拌運(yùn)動(dòng)
　　攪拌螺帶是通過很多支撐梁與攪拌軸連接在一起的，我們把這些支撐梁設(shè)計(jì)成像離心泵的葉輪一樣，使其在攪拌時(shí)對(duì)物料作用產(chǎn)生離心力，從而使中心的物料不斷向設(shè)備殼體處(邊
緣)運(yùn)動(dòng)，而運(yùn)動(dòng)到設(shè)備邊緣的物料又被螺帶向上提升，進(jìn)行軸向循環(huán)。
   ③ 攪拌螺帶裝置對(duì)物料的周向攪拌運(yùn)動(dòng)
    攪拌螺帶裝置除了可使物料沿徑向運(yùn)動(dòng)和軸向運(yùn)動(dòng)外，還設(shè)計(jì)成可使物料沿周向進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)，這主要是由螺帶的旋轉(zhuǎn)提升運(yùn)動(dòng)和支撐橫梁類似于槳式攪拌器周向攪拌作用的結(jié)果。

    綜上所述，物料在機(jī)內(nèi)的攪拌運(yùn)動(dòng)實(shí)際上是軸向運(yùn)動(dòng)、徑向運(yùn)動(dòng)和周向運(yùn)動(dòng)的三向復(fù)合運(yùn)動(dòng)，其攪拌和混合效果極佳。 我們?cè)��?jīng)利用上述原理制造了一臺(tái)筒錐式立式混合機(jī)，當(dāng)該機(jī)在較高的轉(zhuǎn)速(超過80r/min)下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)內(nèi)物料可攪拌到完全懸浮飛揚(yáng)，它可解決雙螺旋混合機(jī)、錐形混合機(jī)、雙錐回轉(zhuǎn)混合機(jī)、犁刀式混合機(jī)等常規(guī)混合機(jī)所無(wú)法解決的混合問題。

   2、空心軸和空心螺帶內(nèi)加熱
　　由于筒錐式反應(yīng)過濾干燥機(jī)在錐體部分設(shè)有過濾裝置，因而這部分雖仍有外夾套加熱，但傳熱效果相對(duì)較低。為了整體提高該機(jī)的熱效率，我們?cè)O(shè)計(jì)了空心軸和空心螺帶，以此對(duì)物
料進(jìn)行加熱。在設(shè)計(jì)空心軸和空心螺帶加熱結(jié)構(gòu)時(shí)，我們重點(diǎn)解決了以下兩個(gè)問題：
　　首先，保證空心螺帶在機(jī)內(nèi)具有較大的傳熱面積。由于導(dǎo)程越小，螺帶升角越小，從底部繞到上部的圈數(shù)就越多，螺帶加熱面積也就越大。螺帶的導(dǎo)程不能太小，否則會(huì)使螺帶升角太小，導(dǎo)致物料容易積在螺帶上表面，影響攪拌效果和出料。 螺帶導(dǎo)程大、升角大，雖不會(huì)積料，但螺帶圈數(shù)少，傳熱面積就小。為了解決上述問題，我們采用了多頭螺帶的方法，在同方向上由多頭螺帶進(jìn)行纏繞，既解決了導(dǎo)程和升角問題，也解決了傳熱面積問題。
　　其次，解決了熱媒在空心軸和空心螺帶中的循環(huán)問題。若熱媒在空心軸和空心螺帶中得不到良好循環(huán)，物料很快就會(huì)冷卻下來，影響操作過程的正常進(jìn)行。為此，我們做了大量的研究工作，在保證空心軸和空心螺帶不斷旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，使熱媒從頂部進(jìn)入，在通過所有的空心軸和空心螺帶循環(huán)后，又從頂部流出，即保證熱媒分別從兩個(gè)通道進(jìn)出，互不相干，使熱媒在機(jī)內(nèi)得到充分循環(huán)，大大提高干燥效率。
   3、不變形不撕裂的沖孔網(wǎng)板與過濾燒結(jié)網(wǎng)加工制造工藝
    雖然各個(gè)廠家都能用多層燒結(jié)網(wǎng)板做過濾網(wǎng)，但網(wǎng)板具體結(jié)構(gòu)卻不一樣。用于多功能筒錐式反應(yīng)過濾洗滌干燥機(jī)的濾盤應(yīng)按一定的技術(shù)要求、把濾網(wǎng)、濾板整體加工制造在一起。保證在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不變形、不撕裂、不會(huì)引起任何物料的泄漏。只有網(wǎng)、板、錐體加工在一起的濾盤，才有可能有效地適應(yīng)罐內(nèi)冷、 熱工況的變化，保證在任何情況下均不變形，處于抽真空干燥或加熱干燥時(shí)濾網(wǎng)不會(huì)凸起。即使物料有一定的粘性在槳葉旋轉(zhuǎn)時(shí)也不會(huì)使濾網(wǎng)變形或撕裂。
   4、特殊機(jī)械密封旋轉(zhuǎn)接頭
    為了使熱媒在空心軸和空心螺帶內(nèi)得到良好循環(huán)，我們?cè)诳招妮S頂部設(shè)計(jì)了特殊的機(jī)械密封旋轉(zhuǎn)接頭，以保證熱媒從頂部通入，經(jīng)過所有的空心軸和空心螺帶后又從頂部另外的通道流出。
   5、快開無(wú)死角出料閥
　　為了使筒錐式反應(yīng)過濾干燥多功能機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，出料快捷方便，同時(shí)又無(wú)死角，設(shè)計(jì)了一種特殊結(jié)構(gòu)的快開出料閥。這種閥既可支撐空心軸，又無(wú)任何死角，可保證物料過濾時(shí)徹底濾干，干燥時(shí)所有物料都能得到干燥，同時(shí)出料順暢。由于整個(gè)閥門是快開機(jī)構(gòu)，出料很方便。

多功能筒錐式反應(yīng)過濾洗滌干燥機(jī) 應(yīng)用領(lǐng)域

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