На последующих этапах переработки при производстве фармацевтических препаратов, пестицидов, взрывчатых веществ, красителей, пигментов и других продуктов тонкой химии обычно требуются такие технологические операции, как фильтрация, промывка и сушка. Обычно эти операции выполняются на отдельных единицах оборудования — центробежных фильтрах, промывочных резервуарах, сушилках и т. д., — при этом материал перемещается между ними по трубопроводам или другими способами. Объединение множества отдельных агрегатов в одну крупную систему приводит к образованию длинного технологического потока, снижению эффективности и затрудняет регулирование процесса. При работе с суспензиями с высоким содержанием твердых частиц твердые частицы часто прилипают к стенкам и забивают трубопроводы, что затрудняет нормальное производство. Открытая технология обработки облегчает устранение засоров, однако она не соответствует нормативным требованиям, предъявляемым к фармацевтическим, пищевым и биологическим продуктам, а также создает риски для безопасности при работе с легковоспламеняющимися, взрывоопасными, токсичными или высокотоксичными материалами.
Чтобы устранить эти недостатки и удовлетворить потребности химической промышленности, ориентированной на высокое качество, высокую добавленную стоимость, разнообразие видов продукции и мелкосерийное производство, компания Longxin провела обширные проектно-конструкторские работы и успешно разработала многофункциональную машину для фильтрации, промывки и сушки, объединяющую в себе процессы фильтрации, промывки и сушки. Результатом стало существенное улучшение эксплуатационных характеристик оборудования, при этом как конструкция, так и сфера применения согласованы с соответствующими фармацевтическими нормативными требованиями. Машина выполняет три основные функции — фильтрацию, промывку и сушку — а также может осуществлять реакции, экстракцию, кристаллизацию, концентрирование, выпаривание, перемешивание и измельчение. Это высокотехнологичное оборудование, обладающее следующими преимуществами:
- Закрытый технологический процесс. Несколько этапов технологического процесса осуществляются в пределах одной установки, что снижает влияние пыли и микроорганизмов на качество продукции и сводит к минимуму потери ценного сырья, тем самым повышая как качество продукции, так и выход готовой продукции.
- Уменьшение количества этапов перемещения материала, в частности фильтрационного осадка, что сокращает производственный цикл и повышает производственную мощность.
- Фильтрация и промывка могут осуществляться в вакууме или под давлением, что обеспечивает гибкость и простоту управления процессом.
- Безопасное обращение с легковоспламеняющимися, взрывоопасными, токсичными или высокотоксичными опасными материалами, сопровождающееся снижением загрязнения окружающей среды, улучшением условий труда и повышением безопасности производственных процессов.
- Более короткая технологическая схема, меньшее количество оборудования, меньшая занимаемая площадь и меньшие инвестиции в проектирование.
Плоскопластинчатая машина для фильтрации, промывки и сушки — конструкция и принцип действия
Машина для фильтрации, промывки и сушки, известная в отрасли как “три в одном”, способна выполнять фильтрацию, промывку, сушку, стерилизацию и разгрузку в виде непрерывной последовательности технологических операций, хотя и работает в периодическом (прерывистом) режиме. Она широко используется в фармацевтической, пищевой, пестицидной и химической промышленности. Машина в основном состоит из вертикальной емкости, рассчитанной на рабочее давление, системы нагрева, системы перемешивания (вал мешалки, рабочее колесо, механическое уплотнение и т. д.), подъемного механизма мешалки, привода, фильтрующего материала, сливного клапана, системы распыления, системы стерилизации, гидравлического силового агрегата и главного шкафа управления (включая частотно-регулируемые приводы и PLC). Механические, электрические и контрольно-измерительные функции интегрированы в единую систему.
После завершения основных операций по обработке партии — фильтрации, промывки, сушки и удаления твердых частиц — установка может также растворять материал, требующий дальнейшей обработки, с помощью растворителя и сразу переходить к следующему этапу процесса.
Плоскопластинчатая машина для фильтрации, промывки и сушки — технологический процесс
(1) Фильтрация
Твердо-жидкая смесь (кристаллическая суспензия) из предшествующего реактора или кристаллизатора поступает в резервуар установки «три в одном», где фильтрационное разделение осуществляется за счет перепада давления. На практике применяются как напорная фильтрация, так и вакуумная фильтрация, а также комбинированная напорно-вакуумная фильтрация. При фильтрации под давлением используется чистый сжатый воздух, азот или другой инертный газ, выбираемый в зависимости от свойств твердо-жидкой смеси. Если, например, смесь легко окисляется или содержит взрывоопасные вещества, сжатый воздух использовать нельзя, и вместо него необходимо выбрать инертный газ. Опыт показывает, что в фармацевтической промышленности давления фильтрации 0,2–0,3 MPa, как правило, достаточно, тогда как для некоторых химических или пищевых продуктов требуются более высокие давления фильтрации — до 1,0 MPa.
(2) Промывка
После фильтрации следующим этапом процесса является промывка. Емкость оснащена специально разработанной системой распыления, которая равномерно распределяет промывочную жидкость по всей емкости. Благодаря работе системы перемешивания, подъемного механизма и привода рабочее колесо может как вращаться, так и перемещаться в осевом направлении вверх и вниз, что обеспечивает тщательную промывку материала и удаление примесей, прилипших к поверхности кристаллов. Промывочная жидкость и количество промывок определяются типом материала и характеристиками технологического процесса.
(3) Сушка
Сушка в установке «три в одном» может осуществляться с помощью горячего воздуха или вакуумной сушки. В любом случае необходимо использовать чистый инертный газ, поскольку в процессе сушки образуется пыль, а рабочая среда оборудования должна быть спроектирована с учетом требований взрывозащиты. В настоящее время вакуумная сушка является основным методом сушки в установках «три в одном». Основными факторами, влияющими на процесс вакуумной сушки, являются степень вакуума, время сушки и характеристики рабочего колеса.
При вакуумной сушке вакуумная система удаляет инертный газ из емкости, уменьшая количество молекул газа и изолируя материал от воздуха. Этот метод особенно подходит для материалов, подверженных окислительному разложению, для материалов, из которых необходимо извлечь испарившийся растворитель, а также для термочувствительных материалов. В условиях вакуума снижается риск микробного загрязнения или подавляется рост определённых бактерий, что делает данный процесс особенно подходящим для сушки стерильных материалов.
Плоскопластинчатая машина для фильтрации, промывки и сушки — эксплуатационные особенности
В последние годы быстро набирает популярность и широко внедряется фильтрующе-промывочная сушильная машина химического назначения, поскольку она позволяет выполнять фильтрацию, промывку, сушку, отбор проб, автоматическую разгрузку и очистку в пределах одной емкости. Она постепенно вытесняет оборудование, используемое на традиционных линиях кристаллизации и сушки — центрифуги, вакуумные фильтрационные резервуары, вакуумные лотковые сушилки и ротационные вакуумные сушилки с двойным конусом — и стала оборудованием нового поколения для фильтрации и сушки в производстве тонкой химии.
(1) Многофункциональная интеграция и непрерывная работа
Универсальная установка «три в одном» обеспечивает перемешивание, фильтрацию, промывку и сушку в рамках одного герметичного агрегата, что позволяет избежать попадания посторонних веществ и микробного загрязнения при перемещении материала и полностью гарантирует качество продукции.
(2) Простая структура и улучшенные условия производства
Весь процесс — от подачи сырья до выгрузки высушенного продукта — происходит в одной установке, что значительно сокращает общее количество необходимого технологического оборудования; одна машина выполняет работу нескольких традиционных фильтрационных установок. Поскольку весь процесс осуществляется в герметичном режиме, в чистую комнату не попадают ни жидкости, ни газы, ни пыль, поэтому отсутствуют риски загрязнения и угрозы для здоровья.
(3) Упрощенный технологический процесс, компактная конструкция и меньшие капитальные затраты
Фильтрация, промывка и сушка осуществляются в рамках одной системы, что позволяет максимально эффективно использовать имеющуюся площадь здания; в условиях, когда площадь помещений является дефицитным ресурсом, требуемый объем чистого помещения значительно сокращается, капитальные затраты остаются низкими, а также удается существенно сэкономить на инвестициях. Данный процесс лучше подходит для крупносерийного производства: он сокращает технологическую цепочку, уменьшает количество единиц оборудования, снижает потребность в производственных площадях и сокращает инвестиции в инженерные работы, одновременно повышая качество продукции и снижая трудоемкость, что приносит значительные экономические и социальные выгоды.
(4) Полностью закрытый производственный процесс и рекуперация растворителей
Установка для промывки и сушки с фильтром «три в одном» представляет собой полностью герметичную систему. Работа в закрытой системе предотвращает загрязнение воздуха токсичными веществами и снижает риск отравления оператора. Высушенный продукт может механически транспортироваться к станциям взвешивания и упаковки. Материал и растворитель рекуперируются практически полностью, что позволяет избежать отходов, связанных с потерей материала и испарением растворителя.
(5) Чистое производство и тщательная очистка
Установка «три в одном» оснащена пылесборником, который улавливает пыль, образующуюся в процессе сушки, что соответствует требованиям чистого производства. Система обеспечивает автоматическое опрыскивание и перемешивание, что позволяет тщательно промывать фильтрационный осадок, сокращая объем сбрасываемых сточных вод и затраты на их очистку.
