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在固体制剂行业中气力输送系统的应用分析

文章出处:admin 人气: 发表时间:2016-03-03
       粉尘问题与物料输送是固体制剂生产现代化的难题。就输送环节而言,由于粉体的流动性、堆积密度、湿度、粘度、颗粒度、带静电等不确定性,加之某些粉体物料还具有易燃、易爆、有毒、有害等特殊性质,使粉体的输送就更加难以得到很好的解决,这也是困扰制药企业技术改进与提高产品质量的一个问题,甚至会影响到企业的发展。优化设计的工艺路线和设备布局使物流路线减短,可以减少物料输送所需的能耗。采用封闭的物料输送系统,既可以减小劳动强度,减少用工,也可以有效的控制粉尘,减轻空调系统、净化系统、清洗和污水处理的费用,更可以控制污染,全面提高药品的质量。

       目前密闭输送和防微杜渐的粉尘控制思想是制药厂粉体输送和无尘化作业的有力保障,通过设计和施工无尘化作业系统,在固体制剂生产中实施粉体、固体颗粒物料的密闭输送与无尘化作业已成为现实。气力输送作为粉体、颗粒物料的一种输送方式,是集粉体科学、空气动力学、流体力学和自动化等多种学科技术为一体的综合技术,属于高新技术项目。气力输送分为负压(真空)和正压输送,两种输送方式技术形式有较大的不同,但输送过程中物料的形态是相似的。在输送管路中,物料的流动形态是由物料本身的特性、输送管道的直径、气体的流量、输送距离等所决定的。

       通常用物料流量和气体流量的比值来表示:相密度=物料流量(kg/h)/气体流量(kg/h),根据相密度值的不同以及物料在管道内的状态将物料形态分为三种:稀相,密相,栓塞。稀相输送是指密度通常在10以下的物料输送,其物料输送速度通常大于10m/s。密相输送是指相密度大于10的物料输送,其物料流速度通常较慢。栓塞输送是密相输送的一种形式,在管道中物料呈断续栓塞状态,物料速度较慢,对物料品质影响较小。栓塞输送技术难度较大,但非常适用。物料形态之间是渐进变化的,相邻的物料形态没有严格的区分标准,但在实际应用中具有十分重要的意义。

       当物料与输送需求确定的情况下,如何选择或设计输送装置,保证物料最佳的输送效果是至关重要的。一个普遍的误解是气体流量越大,物料流量也就越大,其实不然,物料流量与气体流量之间存在一个最佳状态点,在最佳状态点的输送效率最高。确定最佳状态点的方法是理论计算与适量的实验。不是任何物料都能够采用气体输送的,判定物料的可输送性,可以通过测量分析物料的一些特性参数得出。特性参数包括:堆积角、堆积密度、颗粒因素、静电常数、潮湿灵敏度、爆炸风险、毒害性和腐蚀性。

       (1)堆积角 当判断一种物料的可输送性时,物料的流动性是重要的参数之一。通常采用堆积角来表示,即物料从一定高度倾倒下来静止后所形成的圆锥体的锥面与水平面的夹角。角度越小即流动性越好,反之亦然。但是,对于某些特殊物料,堆积角并不能准确表示流动性的优劣。

       (2)堆积密度 堆积密度是指物料松散状态下单位体积的重量。由于颗粒或粉末包含物料和空气,所以堆积密度会根据不同的堆放形式而改变,因此必须测量实际状态下的堆积密度。

       (3)颗粒因素 颗粒的重量、粒度分布形态、形状、硬度是影响物料流动性和输送系统设计的关键因素。

       (4)潮湿灵敏度 所有物料都有吸潮特性,对潮湿敏感的物料有可能因为吸潮结块而改变流动性,甚至会粘结管壁或过滤器表面,出现堵管或堵塞过滤器的现象。

       (5)爆炸风险 当微细颗粒和空气混合,达到临界浓度是,一旦出现火花,将有可能发生爆炸。粉尘爆炸有三个必要条件:氧气、临界浓度、火花。输送时物料的浓度难以控制,可以控制的是氧气和火花。采用惰性气体保护隔离氧气,通过消除静电避免火花的产生,这样可以控制爆炸的风险。

       (6)毒害性 具有毒害性的粉体泄露会造成环境污染和人员伤害,输送时必须采用可靠的技术和设备加以避免。真空输送是最安全的选择,因为输送系统内部的压力低于大气压力,不会出现泄露现象。另外从输送系统中排除的气体必须经过合理的无害处理,达标排放。

       (7)腐蚀性 有些粉体具有很强的腐蚀性,需要选择合适的材料制造输送系统。

       化工行业的正压输送和配重罐结合的方式,虽然输送能力大、输送距离长、物流可连续输送、并可高速运载物体,但无法解决输送管道因积料而出现的堵塞现象,同时对输送管路质量的要求也非常高,既要抗磨损,又要防静电,而且设备复杂、笨重,安装困难,因物料和设备磨损严重,所以设备的投入和运行成本都比较昂贵。负压输送和螺杆计量配重方式则具有较多的技术优势。螺杆计量装置,其计量精度较高,在输送过程中不会出现堵塞物料的现象,是食品、精细化工行业运用比较普遍的一种计量输送方式。但缺点是安装不方便、不易清洗。振动输送、计量的方式,保证了大输送量和一定的计量精度,由于设备占地面积大,不易安装,而且输送距离受到很大程度的限制,因而在使用上也受到很大的制约。

       负压输送+配重罐这种方式是近年来众多企业所采用的一种新的组合方式,它通过配重罐上的计量仪器与负压输送设备联动,并采用PLC全程控制系统,有效解决了粉体输送工艺中存在的诸多问题,具有低能耗、低成本、低维护等优点。配以计量精度较高的计量仪器,既可以完成精准计量、配料输送的任务,又彻底消除了物料在此过程中容易产生的粉尘对环境以及对物料的双重污染。

       在固体制剂生产中,其输送量相对较小,而需要称配的物料品种又较多,各岗位受其他岗位的限制较小,所以经常不采取连续化生产线。一般是称配好之后再输送。粉体的输送多采用间歇式负压(真空)封闭输送,既能避免粉尘飞扬,也可以减小劳动强度。