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净化知识

净化无菌车间混合设备选型的基本原则

作者: 新葡萄京官网网址-新萄京ag65609com-澳门萄京娱乐公司官网发表时间:2022-06-30 18:09:23浏览量:210

净化无菌车间混合设备选型的基本原则 净化无菌车间混合设备选型时,首先要了解该混合操作过程在整个生产中所处的位置、混合目的、终要求达到的混合度大小、粉粒体的物性和处理量,以及其他相应的工作条件。这些工...
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净化无菌车间混合设备选型的基本原则

净化无菌车间混合设备选型时,首先要了解该混合操作过程在整个生产中所处的位置、混合目的、终要求达到的混合度大小、粉粒体的物性和处理量,以及其他相应的工作条件。这些工作条件主要包括:间歇式还是连续式操作,物料是否对剪切敏感,有无腐蚀性或需要特殊的结构,是否允许粉粒体尺寸的减小,热量的移出或加入,环境要求,混合设备的维护清洗要求等。同时还须结合混合设备本身的特性来选用合适的混合设备的型式。一般情况下,可根据下列三个基本原则进行选型。

1.根据过程的要求进行选型

净化无菌车间混合设备在选型时,很少仅仅根据一系列独立实验中得到的混合物质量来确定设备型式。通常,要综合考虑混合物质量和不同混合设备类型对过程的相容性,初始选择时首先将不相容的混合设备淘汰,这些相容性主要指以下内容:

(1) 产品的纯净度:在很多工业过程中,产品的纯净度是很重要的。为避免批量操作之间的污染,每次使用后,混合设备须彻底清洗。为适应这一条件,混合器内部形状要光滑,内表面应进行高精度抛光处理,而且要易于清洗操作。为避免润滑油可能产生的污染。轴承与密封件不应与混合物直接接触,或安放在混合物上面。转筒式混合设备---即常见的立方型,双锥型、V型和Y型混合设备能满足上述的所有要求,具有简单的外形,并且混合设备内部与旋转部分无接触。

带有复杂叶轮装置的低速对流混合设备,不仅存在着清洗问题,而且所有对流混合设备均存在混合物与润滑表面接触的可能性,如螺带搅拌器、Nauta混合器、高速叶轮混合器、垂直螺旋混合器等。此外,闭路循环料斗混合器及流化床混合器等也不使用于产品规格经常变动、并需彻底冲洗循环体系的场合。同时,气体循环系统也存在润滑油污染气流的问题。

(2)密闭性:混合设备选型时,除要考虑能提供高纯度的产品外,还须考虑粉尘逸出并污染环境等环保问题。从健康、安全及经济角度考虑,应尽可能减少粉尘逸出,将粉料全部密闭在封闭的混合容器中操作。但加料和卸料操作时,密闭须打开,此时将有一些细粉尘逸出弥散到周围空气中,也应采取措施尽量减少污染。

转筒式混合设备因回转轴封属静密封,所以容易密封,且密闭性好。但该类设备同时也有许多不足之处,主要表现为以下几点。

①不利于在工作期间向内部添加物料。这类设备加料时大多需停止运转,或者在旋转容器上装一套机械结构很复杂的轴向进料系统。

②难以在混合过程中对混合物进行加热和冷却。这是因为转筒混合设备通常很容易制作单层筒体,但难以增加夹套。即使制成了,也存在如何对容器提供稳定旋转流向的换热流体等问题。

③难以对混合物质量实施连续不断的目测或机械监测。

与此形成鲜明对照的是,静止外壳、低速、对流式的混合设备在进行混合过程的同时,能很方便地向内部添加物料,并对加料过程实施监控,而且在筒体外壳上增加夹套也非常容易。

(3)粉碎作用:有时,混合设备选型时还要考虑混合过程应避免或促使颗粒尺寸减小的问题,及混合设备的粉碎作用。一般情况下,转筒式混合设备和低速对流式混合设备的“温和“操作,不至于造成明显的粉碎;但高速叶轮冲击颗粒的混合设备或有强烈剪切作用的混合设备具有较强的粉碎作用。因此,如果要求设备的粉碎作用较小时,应避免选用高速叶轮混合器、研磨机,以及在叶轮与混合器器壁间间家很小的混合设备。

(4)温升问题:带有大量能量输入的粉碎型混合设备,可能会使混合物产生可观的温度上升。若设备内混合物遇热会产生分解,则不宣选用该类设备。但个别情况下,采用高速叶轮混合器所形成的温升可用于使混合物某一成分趋近熔点,并保证混合物成分的物理黏结。

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(5)磨损问题:对于研磨性很强的颗粒,设备的磨损问题比颗粒磨细更重要,甚至与这类混合物的飞灰接触,都可能引起轴承损坏。在这方面,转筒式混合设备具有较大的优势性,这是因为混合物与润滑表面不相接触,而且简单的筒体壁面可采用耐磨损衬料涂层加以保护。

(6)混合湿粉料:若要混合湿粉料,可选用不依靠自然循环的对流式混合设备,即用强制对流混合设备。如在转筒式混合设备中增加湿度,为避免大量物料团聚结块,可在设备内部加装搅拌叶轮。

(7)连续操作:连续混合操作时,产品规格不会经常变动,设备的清洗功能也不太重要,关键是工作期间,具备连续加料和卸料功能。通常,螺带搅拌器和流化床混合器等结构的对流式混合设备可用于连续式混合工艺,而密闭型结构如转筒式混合设备等,不太适应连续化操作。

另外,连续式混合设备的设计标准也与间歇式混合设备有较大差别。主要表现为:在选用不同的加料控制系统类型情况下,连续式混合设备有时希望在混合器内有大量的返混发生。在所有连续式混合设备中,流化床混合设备的返混性能佳,而螺带搅拌器的返混性能则与搅拌桨叶的几何形状有关。

2. 根据混合物的质量要求选型

混合设备的混合质量与混合器效率两者之间是相辅相成的,只有有了混合物的混合质量,才有混合设备的效率;而比较混合器效率的唯一合理标准是平衡混合物的质量。不同混合器达到这一平衡条件所需的时间有很大差异,可以采用一种标准混合物,通过比较混合器的性能来综合评价其效率。新葡萄京官网网址可提供无菌车间、净化车间的咨询、规划、设计、施工、安装改造等配套服务。

以扩散混合或剪切混合作为主要混合机理的混合设备,常会出现分级,而以对流混合起主要作用的混合设备,则较少出现分级。任盒缕咸丫┕偻坊种依靠转动作用的混合设备,例如旋转壳体或垂直搅拌混合器都可产生相当程度的分级,但螺带搅拌器及Nauta混合器等有铲式叶轮的混合设备可减少分级倾向。

另外,分级程度还取决于组分特性。假如物料因过细或潮湿使流动性变差时,采用任盒缕咸丫┕偻坊种结构型式的混合设备生产出的混合物质量都不会有太大差异,此时,结构选型将主要根据价格及过程的要求而定。但如果物料流动性好,并有较宽的筛分,则须从不会发生分级现象的混合设备中选型,以获得较佳的混合效果。

在选用用于黏性粉料的混合设备时,主要应考虑混合速率,它比平衡混合物的质量更为重要。而且须注意的是,同一混合设备其不同方向的混合速率有可能是不一样的,如转筒式混合设备的径向混合速率相对较快,而轴向混合速率则较慢。但对于流动性能好的混合物,因单个颗粒的移动性能较强,故混合速率与起始加料方式关系不大。

同时,评价混合设备性能时,还不能忽略混合器须完全卸空这一操作特点,这是因为排空操作常涉及颗粒在倾斜表面上的向下扩散,并且经常牵涉到混合物主体中的剪切作用,而这些因素将促使分级,所以有可能使原来在混合器内为高质量的混合物因卸料过程而被破坏。

研究表明,通过不同类型混合设备混合性能的定性评价所获得的结果,一般都与上述给出的定性评价一致。但是如不经过实际的实验工作而直接采用上述评价,可能是不明智的。

3.根据混合费用选型

若有两个或两个以上的混合设备,既能满足过程的要求,又能保证混合物质量,则终的混合设备选择将取决于混合操作的单位成本。此时,全面、正确的估算混合费用就显得尤为重要。通常,粉料混合只占全部产品生产费用的很小百分比,只有因产品不合规格而耗费较长生产时间时,混合才成为代价较大的过程。因此,选择既能满足混合物质量规格的要求,又能与整个过程十分协调的混合设备,比操作费用的少量节省更为重要。

混合过程的费用可分解为三部分:①投资折旧;②能量消耗;③劳动工资。

对于粉粒料的间歇混合过程来说,选用对流式混合设备与选用转筒式混合设备的单位运转费用之间的差异甚小。在决定混合过程总费用中,大多数情况,劳动工资费用是占支配地位,任何能够降低劳动含量的措施,均将促使单位操作费用明显降低。

降低劳动含量的措施之一是降低混合循环的操作效率,即适当加大低工艺流程容量,也就是适当增加混合器的安装容量。但劳动力节省的结果将导致折旧费用的增加,因此,需要对循环时间作出优选。如对于较低混合速率的混合设备来说,适当的超容量设计是无可非议的。

降低劳动含量的第二个措施是采用连续化混合操作。在这种情况下,劳动力消耗很低,混合器的主要作用是作为缓冲器,以消除组分加料速率的波动。而且连续化混合物操作在降低劳动费用的同时,不会提高折旧费用。但须强调指出的是当重点放在控制颗粒由储存体系到设备的流动时,辅助设备的费用将上升。

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2022-06-30 210人浏览
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