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流化床捕集袋那些事儿

入过滤行晚,愈觉门道之深,幸遇良师明以教我,我亦乐为人师。刚开始写这个系列的时候,以为到六就差不多了。后面陆续收到咨询,在搜寻、研究、讨论、帮助客户解决问题过程中经验也不断积累。把这些事儿叨咕给大家听,希望让更多的朋友们受益。

今天咱们聊滤袋压差。压差,也称压降,符号ΔP,其数值代表着滤袋两侧的压力差值大小,对于过滤来说这可是非常关键的一个参数。

先说空载压差。流化床在不加入物料空机运行时的压差称之为空载压差,数值大小与以下因素有关:

(1)滤布规格

滤布拦截精度越高,则纱线编织密度越大,纱线间的小孔越小,透气率越小,风阻越大。

滤袋尺寸设计相同的情况下,拦截精度高的滤布空载压差较大,过滤系统对于细粉捕获效果更好、物料收率提高,但相应的系统能耗会略有增加。

(2)滤袋过滤面积


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以上两点是滤袋本身“硬件“相关的。我们可以这样认为,只要过滤面积足够大,使用编织更密的滤布依然可以实现低的空载压差,运行时兼顾拦截精度和过滤效率。简单说就是拦截精度越高,空载压差越小的滤袋越好。

 建议用户要求供应商随滤袋提供滤布材质证明和技术参数,需警惕不良商家虚假的报告任意标记以次充好(ps.他们之所以敢随意标记,是因为拦截机理相对复杂,觉得用户也没仪器设备来测量拦截精度这个参数)——大家可以通过滤布技术参数上的透气率指标来判断,或者通过产品收率间接评估。虽然产品收率与很多因素相关,但只有先拦截下来,收率才有可能高。

(3)进风风量

当滤袋的过滤面积一定时,提高风量,滤袋受到的风压也会增加。风压增加到一定程度,会使得纱线受到拉伸发生形变,纱线间的小孔变大。如果风机功率足够大,逐渐提高风量,您将发现空载压差会经历“由零变大——>保持不变——>变小——>保持不变——>压差归零(袋子破了/或脱了)”这样的过程。

(4)系统密封性

滤袋安装时,滤袋与腔体接触处的密封不好(比如气密封失效),会导致滤袋两侧压差显示值偏低。

(5)滤袋干燥程度

不管是聚酯还是尼龙材料,本身都是会吸水的。纱线吸水后膨胀变粗,纱线间的小孔变小,透气性降低。可以注意到湿滤袋装到流化床上烘干时,压差明显会大很多。如果滤袋没干透就投料作业,物料会直接被风糊到袋子上,导致物料黏附、初期压差增大。

滤袋的烘干建议采用低温度、长时间的干燥策略,比如60℃1小时烘干。

判断滤袋干燥的标准:如果是挂在流化床内连同设备一起干燥,可通过排风温度和滤袋压差判断;如果采用烘箱,可以定时。

由于夏季潮湿,滤袋可能会吸潮(存储不合适甚至会发霉)。建议滤袋安装设备上后,设备预热除湿。观察初始压差,待压差稳定后,再进行投料作业。

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滤袋运行压差

流化床投料运行后,压差会明显增大。随着工艺的进行,运行压差随着过滤的情况波动。如果过滤系统工作正常,系统会在一定范围波动。如果过滤系统异常,会发现压差越来越大,滤袋越用越堵,风机嘶吼的越来越厉害。


过滤系统异常通常出现在流化床一步制粒环节;沸腾干燥和包衣出现这种情况几率小些。因为API经过微粉化后,粒度和密度都很小。特别是装载量比较大时,为了保证物料充分流化和流化高度,风量往往被设定很高。细粉被高风量瞬间吹起很高(喷枪都被埋没了),一下子糊住了滤袋表面,这时候,即使抖袋或反吹拼命工作,压差还是很大——刚抖下来的细粉马上又被风吹上去了。

 采用真空上料的方式,初期风量设置相对低点儿,初期压差可能会好点。

 当喷枪开启雾化喷入粘结剂后,粉末润湿成核并成长成颗粒后,粒度和质量均增大,有能力抵抗风速(不会被吹起的太高),就不用被风压按在滤布上摩擦了。到这时候,滤袋两侧压差经降低至正常波动范围。

 因此,在工艺处方开发阶段,一步制粒初期参数建议采用较低的进风和进液速度进行;当颗粒形成后,再增加进风和进液提升效率。将确认的工艺参数编辑成处方存储在系统内,生产时调用处方使得系统分阶段按设定参数自动进行。这可以显著改善滤袋初期运行压差——当然,只是为了让滤袋初期压力小,这样做就太奢侈了。初期低的进风风量和进液速度,对于工艺的主要贡献是防止物料过度流化及穿滤,造成含药均匀性、含药率和收率低等问题。

 来看几组压差曲线

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滤袋压差的主要影响

风量和能耗:

压差增加,风量减少,这会影响工艺的一致性和效率。

稳定的风量在流化床工艺中是非常必要的。在锅体底部气体分布板不变的情况下,风量也就意味着风速、流化高度和干燥能力。为了保证产品质量稳定和干燥效率,系统上提供动力的风机不得不更加努力的工作,来对抗这些压差才能维持进风风量稳定,因此系统能耗也会增加。

过滤器损耗:压差增加可加速过滤袋的磨损和过滤介质(滤布等)的损坏,导致高频次的更换和维护成本。

过滤效率:由于物料成分特性、物料未干透、静电黏附、滤布表面不光滑,而反吹或抖动系统不足以将物料清除下来,物料就会在滤袋表面越积越多,滤袋两侧压差逐渐增加。形成的膜或物料层会增加对小颗粒的拦截能力,但整体通透性变差,干燥效率降低,另外产品收率也会降低。

堵塞和系统停机:系统堵塞会带来压差的显著上升,导致系统效率低下和意外停机维护。

压差管理

关注压差曲线,尽早发现问题。应特别注意空载压差,是判断滤袋状态的直接参数。如发现数值异常,需要判断滤袋是不是存在:未清洁干净、未干透、安装不到位、气密封失效、滤袋破损等。

以下整理表格供朋友们参考:

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事儿九至此,如有错误之处,敬请朋友们指教。

文章来源:IPhFs工业药剂发烧友