编者按：

    搪玻璃双锥回转干燥机是本行业重要产品之一。本期通讯从中国石化集团上海工程有限公司出版的医药工程设计刊物中选录（摘要）二篇双锥回转真空干燥机的文章，对该产品的结构、原理、特点、应用、节能及设备改造进行讨论。文章讨论的对象是用于医药的不锈钢双锥真空回转干燥机与本行业的产品有相似之处，可供行业技术工作者参考。选录刊登的目的是从别人的建议中得到启发，从而找到对搪玻璃双锥回转干燥机产品进行改造的思路。

 

查国才----常州一步干燥设备有限公司

    在原料药生产中，结品后物料大多需经离心分离和干燥混合，此工艺过程是原料药生产的最常用技术路线。固相物质首先以过滤方式从悬浮液中分离出来，下一道工艺将继续以真空或加热干燥的形式精制。而用于这一过程生产的则大多数是双锥回转真空干燥机，究其原因是由于其集混合、真空干燥于一体，能干燥容易氧化性变化的药品生产，减少了物料染菌的机会，同时也可使溶媒能够独自移动并收集，有效克服热风干燥所产生的溶媒失散现象。正由于其经济实用性一面，而成为了原料药生产应用效为广泛的设备，是其它设备难以替代的。

1  双锥回转真空干燥机的结构、原理与工艺流程

1.1  结构

    双锥回转真空干燥机系统由主机、真空抽气系统、加热系统与控制系统等组成。以主机而言。由回转筒体、真空抽气管路、左右回转轴、传动装置与机架等组成。

1.2  工作原理

    在回转筒体的密闭夹套中通入热能源（如热水、低压蒸汽或导热油）, 热量经筒体内壁传给被干燥物料。同时，在动力驱动下，回转筒体作缓慢旋转，筒体内物料不断地混合，从而达到强化干燥的目的。工作时，物料处于真空状态，通过蒸汽压的下降作用使物料表面的水分（或溶剂）达到饱和状态而蒸发，并由真空泵抽气及时排出回放。在干燥过程中，物料内部的水分（或熔剂）不断地向表面渗透、蒸发与排出，这三个过程的不断进行，物料能在很短时间内达到干燥目的。

1.3  工艺流程

    在实际应用过程中，由于各厂家生产原料药特性不同，这就导致了其工艺流程也有所不同。目前，根据其加热方式以及溶剂回收状况的不同，有二种典型的工艺流程：①：蒸汽加热、不需要回收溶剂工艺流程；②：热水加热、溶剂回收工艺流程。

2  双锥回转真空干燥机的特点

    ⑴ 筒体不断旋转、物料加热表面得以更新；

⑵ 间接加热，不会被污染，符合GMP要求；

⑶ 热效率高，比一般烘箱提高2倍以上；

⑷ 筒体转速可根据生产需求进行无级调速或变频调速（设定不同时间段所选用的不同筒体旋转速度，缩短干燥时间）；

⑸ 恒温控制，温度可由数显显示；

⑹ 具备皮带、链条两级弹性联接方式，因而运行平稳；

⑺ 特别设计的工装，能确保左右回转轴的良好同心；

⑻ 热媒及真空系统均采用可靠的美国技术的旋转接头；

⑼ 当需干燥粘性物料时，还可在回转筒内特别设计“抄板”结构或设置滚珠；

⑽ 加热系统可有多种选择，即热媒介质可在高温导热油、中温蒸汽及低温热水中任选一种；

⑾ 用户可根据实际需要，选用金属烧结网做过滤器，容易清洗，容易消毒灭菌，并配有用高纯氮气反吹的系统，防止粉尘物料堵塞过滤网孔，确保真空畅通。

3  双锥回转真空干燥机在原料药中的应用

3.1  应用范围

    双锥回转真空干燥机主要用于医药、化工、食品等行业的粉状、粒状及纤维状物料的混合、干燥及需低温干燥的物料（如：生物制品等）。其更适用于以下几方面要求的物料干燥：

    ⑴ 要求残留挥发物含量极低的物料；

⑵ 需回收溶剂和有毒气体的物料；

⑶ 有强烈刺激、有毒性的物料；

⑷ 不能承受高温的热敏性物料；

⑸ 容易氧化、有危险的物料；

⑹对结晶形状有要求的物料。

3.2  双锥回转真空干燥机在原料药中的应用

    我国现有医药合资企业1700家，其中世界排名前10位的企业在中国均有合资企业，我国的医药行业早已融入了国际竞争的行列。化学原料药近年在技术上有很大的突破，生产水平提高的速度相当快，出口产品中，化学原料药如: 青霉素、维生素系列、碘胺系列以及一些药物中间体占了绝大部分，而这些药绝大部分都是用双锥回转真空干燥机进行干燥。

4  双锥回转真空干燥机的影响因素以及选用时的注意点

4.1  双锥回转真空干燥机的影响因素

    双锥回转真空干燥机是集混合、干燥于一体，其内部结构简单；操作简便；其容器本身回转时物料亦转运，故传热系数较高，干燥速率大，而影响其干燥速度的因素主要有以下几方面：

    ⑴ 真空度越高，越利于水分在较低温度下汽化，但真空度过高不利热传导，会影响物料加热效果。为提高物料干燥速度，应根据物料的特性综合考虑真空度，通常真空度应不低于1×10⁴Pa;

⑵ 被干燥物料的状况（如: 物料形状、大小尺寸、堆置方法），本身的含湿量、密度、粘度等性能。一般，物料颗粒细而均匀，堆放松散、厚度薄，则内部水分容易扩散；

⑶ 提高物料的初温、经真空过滤前处理、降低物料含湿量等，均能提高真空干燥速度。

4.2  选用双锥回转真空干燥机的注意点

    ⑴ 物料的特性。一是物料的粘度，粘度随湿分而变化，粘度可使物料团聚成块、且粘着筒体壁上，干燥后易粘附在除尘器和管通上；二是物料的容许温度（即物料所能承受的最高温度，超过该温度将导致物料效价改变、分解破坏或变色，一般热敏性药品可采用60℃左右；三是物料的堆密度（指单位体积的物料质量），由于物料是绝干物料与湿分的混合物，绝干物料又往往为颗粒状或粉末状，随着物料中湿分不同导致绝干物料颗粒间的间隙也不同，故在原料制备时尤为注意；四是物料的滑移角，当物料堆斜面与底面间夹角增大到某个角度时，将发生侧面物料下滑落的现象，故应根据物料的滑移角而选择锥体的角度。

⑵ 干燥温度，随着物料的性质不同，可选择适当的温度，常以变温干燥法为佳，即在干燥初期温度低，逐渐提高温度以增大干燥速度。

⑶ 工作真空度，通常选用1×10³～1×10⁴Pa真空度，真空度高，物料中湿分汽化温度低，干燥速度快，但真空度过高，导致抽气系统成本增加。

⑷ 充填率（实际装料容积与干燥筒体容积之比），双锥回转真空干燥机的充填率通常为30%～50%之间。由于该设备的装料量与物料的堆密度（指单位体积的物料质量）有关，一般情况下，设计时物料比重按0.6g/cm³来计算。如果超出这个比重，在实际生产中仍按原有理论量来装料，一则会影响物料的干燥效率；二则长时间运转则导致电机、减速机以及链轮链条等寿命降低，直至无法使用。另外，有的生产厂家为了追求产量以及工人盲目操作，不顾其充填率（实际装料容积与干燥筒体容积之比），进而导致双锥回转真空干燥机的设备运行与产品质量问题不断。

⑸ 用户如选用金属烧结网做过滤器时，使用时需注意“放空”现象。由于在干燥过程中放入外界空气进入罐体反冲过滤头，此时罐体内已达到较高的真空度，会引起正负气流的强大冲击而损坏抽真空系统。

 

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沈善明——上海三明蒸发干燥研究所  解学友——上海化工机械一厂

1  概述

    双锥回转真空干燥机（以下简称双锥）已是有很长历史的真空间接加热动态干燥机，属节能式干燥机。它的特点是真空锥体由驱动机推动作360°旋转，促进锥体中物料翻混并和锥体加热面接触加热，不断翻混物料对加热面起自洁作用，真空操作有利于降低蒸发压力和蒸发温度，提高加热介质和加热物料之间的温度差，也十分有得许多热敏性物料的低温干燥。双锥在真空无其它惰性气体介入下操作。十分有利于含各种有机溶剂物料进行蒸发干燥，以很高溶剂回收率回收溶剂。双锥的结构形状很有利于干燥物料的干净利落快速卸料，这是现有任何其它型式干燥机不能比拟的操作优点。

    双锥适用于各种无粘壁松散性物料的干燥，因在锥体内真空抽气管上设尾气过滤器，故极大地降低尾气夹带产品粉尘的损失，干燥收得率极高。它可以一次性进料和密闭卸料，避免操作性污染，避免卸料时粉尘飞扬而污染环境。双锥动态干燥效率比各种盘式干燥高很多。

    但双锥干燥也存在一些不足，首先是双锥只适用于间歇式干燥。由于采用摩擦式机械真空密封件，无法避免密封件在干摩擦中产生磨损异物，一旦发生真空漏气，密封件中的磨损异物必然被吸入双锥体内，与正在干燥中的产品混合，如果产品是药品则药品被污染，使好药变劣质药害人药。

    双锥属夹套加热型干燥机，如将双锥体看作球体，则在放大双锥体干燥机时，它的加热面积F（m²）与球体直径D(mm)的平方成正比扩大，而球体的容积V（m³）则与球体直径D(mm)的三次方正比扩大。所以双锥从小直径扩大到大直径时，它的加热面积远远比不上它的容积扩大。致使双锥加热面积F（m²）双锥容积V（m³）的比例，随着直径D(mm)的扩大而比例失调，造成小规格双锥的F/V值远大于大规格双锥的F/V值。如5m³双锥的F/V值比0.3 m³双锥的F/V值小一半左右，约3.6 m²/ m³，当双锥容积扩大至10 m³，它的F/V值下降到2.5 m²/ m³。

    双锥真空干燥机顾名思义作加热干燥使用的，其主要功能应体现在加热干燥效率或热交换面积的大小。相对而言它的容积是次要的。但目前几乎所有的双锥干燥机产品样本，均以容积大小来标识双锥的规格，这在一定程度上是双锥生产厂有意无意在误导用户。因为许多用户不会意识到双锥放大时存在F/V的规律性变化。误认为大小容积双锥都有相似的干燥效率。往往买回一台大型化双锥，在抽产后发现它的干燥效率，远低于在干燥制造厂中用小规格双锥试验实践产生的干燥效率。因为干燥效率成倍下降无法满足希望的产量，不得不再购买一台大型化双锥。不仅多化了投资增加厂房用地，并延误了生产计划。

    许多热敏性产品干燥温度低于100℃，现很多热敏性产品干燥仍在采用<100℃的热水作热源，为此必需配备热水槽、热水泵和热水管道等辅助设施。热水显热加热必然存在进出口温度差，与蒸汽潜热加热比较自然降低了温差，这对热敏性很高的低温度加热十分不利。热水加热传热系数远低于饱和水蒸汽加热，夹套热水加热结构也较蒸汽加热复杂，不仅增加了设备投资，而且不利于管理。

    由于干燥物料在双锥体中不断翻混旋转，一些晶体微细含水量较多的产品，如核黄素、乙醯螺旋霉素等产品很易在翻混中形成大小不等的球团。一旦产生球团就很难达到完全彻底的干燥了。原则上双锥不适用在干燥中存在结球团的物料。

    双锥是一台驮着加热锅炉（加热夹套）不断旋转着的动态干燥机。大型化（大直径）传统双锥的锥体内胆和夹套外壁的壁厚都很厚，重量很重。锥体内胆一般都是不锈钢材质，而夹套外壁为碳钢。大型双锥（2～10³）的直径在φ1,600～2,600mm，锥内胆壁厚在8～14mm，夹套外壁的壁厚更厚。众所周知，不锈钢的热阻比碳钢大5倍，很厚的不锈钢内胆很不利于锥体的传热，降低了双锥的加热干燥效率，驱动很重的内胆自然要增加驱动电动机的功率。双锥的外夹套更厚更重，更增加了驱动电动机的能耗。双锥一年运转时间在几千小时，所以如何正确对待长时间运转的双锥提高效率和节能降耗，在全世界都在积极动员研究节能的新时代，对以往一直被忽视的设备结构和设备材料，很值得我们深入研究讨论。

    以下按无GMP要求的双锥进行讨论。

2  双锥的放大

随着精细化工产品的发展，越来越需要高效率大型化的双锥。一台传统大型双锥，它的庞大身躯外形和它含有的加热面积极不相称，一台5m³双锥的加热面积仅18 m²，F/V值为3.6 m²/ m³, 而一台10m³双锥的F/V值进一步下降至2.5 m²/ m³, 用外强中干来形容双锥一点也不为过。

双锥真空干燥机的放大自然是指热交换面积的放大。所幸锥体内有庞大的空间可以利用，如何利用好此空间是关键。考虑到设备的清洗，热交换元件的表面愈简单愈好。选用薄形空心加热板，既符合表面光洁易洗又符合紧凑双重要求。

以10m³双锥为例，可以在硕大的锥体空间顺物料流动的方向设薄形内加热板，在留有供清洗和必要的维修空间，如内加热板之间保留110～160mm间距，一般增加内加热板面积可比原有的锥体加热面积多1.5～3倍，使双锥的F/V值都能提高到0.2 m³小型双锥相似的9.0 m²/ m³值, 特别是内加热板材厚度不到锥体厚度三分之一，换来加热面积成倍增长而热阻大幅度减小，使放大后的双锥干燥超过传统双锥的2～3倍以上。设内加热板后10 m³双锥体内结构如图1所示。

由图1说明，10 m³锥体的直径φ2600，在600mm宽的维修通道两侧设由#1～#7内加热板各7块，共14块，内加热板总面积F=56 m²，内加热板厚40mm，内加热板总体积V=2.2 m³，两内加热板中心距d=200mm，两内加热板之间的实际间隙为160mm，已知锥体夹套加热面积F=29.6 m²，所以10 m³双锥加热总面积F=85.6m²，已知锥体的容积V=12.1m³，扣除内加热板后的锥体实际容积V=9.9m³，由此知新双锥的F/V值达8.6 m²/ m³，十分接近小型0.2 m³双锥相似的9.0m²/ m³, 10 m³双锥不加内加热板时的F/V值为2.5m²/ m³。故增加内加热板后的10 m³双锥比不加的F/V值足足提高了3倍以上（如图2所示），如果按F/V值的提高来论，一台新双锥的干燥效率就可抵3台的传统双锥，单每小时驱动电机就可节省60kW/h左右的电耗。

3  大型双锥增加内加热板对节省不锈钢的比较

    仍以10 m³（实际操作容积）为例。

    10 m³双锥的外形尺寸为φ2600*3600（总高）。

    由上述说明双锥体加热夹套面积F=29.6 m²，内加热板部面积F=56m²，如果双锥体的壁厚为14mm，而内加热板的壁厚为3mm，则双锥体的不锈钢材重量为3.3t，而内加热板的不锈钢材重量为1.34t。由此可知，每平方米双锥体需要111.4Kg不锈钢材，而每平方米内加热板需要的不锈钢材量仅为24kg，即双锥体每平方米加热面积消耗的不锈钢材量比同样加热面积的内加热板多4.6倍。仅从现有大型传统双锥拥有的加热面积很小，而消耗的不锈钢材量很多这种特殊的情况考虑，锥体内空洞无物，既有条件增加内加热板，也十分需要增加内加热板，以抵消锥体壁厚带来的负面影响。

4  内加热板的结构加强

    常规空心薄形内加热板必需作塞焊加强措施，因内加热板壁厚仅2～3mm，空心加热板的双面都需要打孔，薄板上很难严格按焊接规范加工坡口，特别是有药品GMP要求的加热板在焊接后必需再磨平抛光，故在许许多多的塞焊点中存在微细的薄弱环节，就会在日后的生产操作中突发因局部破裂引发整个板的爆破。传统薄板塞焊加强结构很易留下这种隐患。

    我们深刻吸取教训，在新的双锥内加热板加强结构上采用铰接式无损焊接加强技术，内加热板双面母板上不再打孔，从而避免打孔塞焊操作所带来的弊病，消除了双锥放大时必不可少的内加热板加工的实际难题。

5  双锥的低温（≤100℃）热源问题

    双锥干燥热敏性产品时，传统双锥都采用热水加热方法。热水加热不仅需要热水槽、热水泵和管道一整套累赘，因热水显热给热，进出口必定存在温度差，热水出口处温度低自然加热干燥效果大大低于热水进口处，故热水加热的温度差十分不利于干燥。

    大型化后的双锥如果仍采用热水加热，因干燥负荷大幅度提高而需要的热负荷也大幅度增加，热水加热系统的一套累赘也如法炮制，既增加了很多设备投资，同样也给干燥设备效率带来很多不利。但如果采用饱和水蒸汽作热源，只要严格控制好双锥加热夹套内的温度或压力，保证温度或压力符合加热温度要求的饱和水蒸汽物理参数，保证能及时地将夹套内的蒸汽凝水抽出。就能用≤0.2MPa的饱和水蒸汽直接作双锥的低温加热的热源。当然大型化双锥夹套内空间较大，刚开车时夹套内（特别是内加热板内）存在很多的惰性气体必须排出干净，否则会严重影响正常工作操作，最好的方法是抽真空。然后再加入饱和水蒸汽。

   

 

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