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CN1360514A - 过滤设备 - Google Patents

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CN1360514A CN00810196A CN00810196A CN1360514A CN 1360514 A CN1360514 A CN 1360514A CN 00810196 A CN00810196 A CN 00810196A CN 00810196 A CN00810196 A CN 00810196A CN 1360514 A CN1360514 A CN 1360514A
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Abstract

本发明涉及一种过滤设备(1),专用于流化床系统(2),尤其是用于制药业,能将那些比分离颗粒大的颗粒从流体流动中的大量颗粒里分离出来。过滤设备(1)包括一个壳体(3)和至少一个过滤部分(4)。部分所述壳体(3)安装得可以做旋转运动,而所述的过滤部分(4)安装在所述的壳体(3)内,由此过滤部分(4)可以随着所述壳体(3)的旋转而移动。本发明还涉及一种使用这种设备分离颗粒的方法。

Description

过滤设备
发明所属技术领域
本发明涉及一种专用于流化床系统的过滤设备，尤其是用于制药业，能将那些比分离颗粒大的颗粒从流体流动中的大量颗粒里分离出来。过滤设备包括一个壳体和至少一个过滤部分。本发明还涉及一种使用这种设备分离颗粒的方法。
背景技术
在生产成粒、涂层和粒化的领域内，在流化床设备中使用不同的技术，是众所周知的。流化过程基本上是这样一种操作，固体变成流态状，穿过气体或液体的悬浮物。如果流体以一定的速度向上穿过细颗粒的床层，颗粒与流体之间的摩擦力恰好与颗粒的重量保持平衡。在这种状态下，相邻颗粒之间的压缩力在垂直方向上的分量消失，通过床层任何部位的压力降与该部位的流体和颗粒的重量近似相等。在这种流速下，床层恰好被流化。流速高时将导致如下状态，例如，流体形成气泡，或引起固体的湍动。在更高的速度下，流体将夹带固体离开床层，并沿其向上的运动方向把它们带走。用流化床这一术语表示这样不同种类的床层。
当流化床中的流体夹带大量的固体颗粒时，通过收集夹带的颗粒并将其返回到床层中就可以达到稳态。当夹带高达一定数量时，在装载有流化床的容器内部设置旋流器，能够提供必要的收集和返回的颗粒，使容器内部维持稳态的状况。这种系统通常被成为流化床。当必须在床层外部提供更大的旋风收集器时，通常将这种系统成为快速流化床。这些系统都是循环流化床，因为该系统中颗粒循环许多次，因此，它们可用于颗粒处理的不同方法中。
在制药业中，流化床一般用来使产品成粒或涂层。典型的成粒操作是在颗粒上喷洒液滴，其中颗粒保持在流化状态。然后，可以通过在其液体中加入粘合剂，或通过其液体的微量溶解效应，使颗粒互相粘结、成团。一般通过将涂层剂溶液喷洒到颗粒上进行涂层操作。成粒或涂层过程中，操作条件都很重要，例如温度，使成团或涂层尽快干燥，以便不出现不想要的成团。另一方面，如果成团或涂层干燥得太快，将出现这种物质的不想要的喷雾干燥。
US-4051603，Kern、Jr的申请描述了一种循环流化床。公开的流化床设备包括一个容器，其中安装有流化床。颗粒在开孔盘上经流体处理，此处流体为热空气，它可以从开孔盘穿过。在制成的流化床中，通过一个伸进容器的喷嘴，对夹带的颗粒进行涂敷和喷洒涂料。夹带的颗粒和流体被吸入到旋风分离器。旋风分离器与容器连接安装，使夹带的颗粒重新返回流化床，并排出剩余的液体。这样，颗粒按照从床层到分离器再返回的方式进行循环。每次颗粒经过喷嘴，将被喷洒上涂料，因此，尺寸和重量增加。当颗粒达到一定的重量时，颗粒太沉以至于不能被流体夹带。取而代之的是，它穿过流化床下降并在那里聚集。此过程当然可以在颗粒达到这一尺寸之前中断，而颗粒可以直接从床层收集。这种设备可以用来成粒而非为颗粒涂层。则从喷嘴喷射的为成粒液体而非涂料。
旋风分离器的运行是基于离心力的作用。这种力是流体与夹带颗粒绕着旋风分离器的垂直轴线做圆周运动时所产生的加速力。随颗粒尺寸的增加，作用在每个颗粒上的离心力增大，以至于较大颗粒被甩到分离器的壁上，然后向下滑落到出口，既然是这样，该出口朝向流化床开口。较小的颗粒随着流体流动穿过整个分离器，通常会通过分离器顶部的出口离开旋风分离器。开始从流体中分离的颗粒的尺寸，这一特殊的颗粒尺寸被称为分离颗粒。旋风分离器的尺寸与所使用的流体或颗粒的种类是影响分离颗粒尺寸的一些参数。
尽管旋风分离器有许多缺点，但却被广泛地应用。当气体流穿够旋风分离器时由于漩涡，使涂到颗粒上的涂料显得不均匀。此外，在分离非常小的颗粒时，旋风分离器的效率低，例如，从涂层/成粒的颗粒中分离喷雾干燥物质的粉尘。特殊旋风分离器的尺寸仅针对一种分离颗粒，这导致分离颗粒的范围窄。还必须经常进行再循环。
为了避免常用旋风分离器的问题，人们提出了许多其他设备。文献EP-B1-0572356描述了一种流化床设备，至少一个垂直过滤筒伸进流化床容器。过滤器是一个织物过滤单元，即包括纺织品织物。当这种过滤器已经收集了一定数量的小颗粒以后，除非穿过过滤器的流体流动受到严格的限制，必须进行清洗。这样，使用液体清洗剂清洗过滤器。为了清洗，要将过滤器向上推出容器。这样既浪费时间，又得中断流化床设备的运行。在其他文献中，例如US-5776281，Luy等人和US-RE-32307，Glatt等人，提出了不同的清洗过程，例如气体清洗与湿法清洗或振动清洗过滤器相结合。使用纸或纺织品织物制成的过滤单元有其他缺点，因为它们的强度低，因此，在清洗或吹扫时会被损坏。
过滤器结构中颗粒阻塞是一个问题，它为过滤器的清洗提出了更高的要求。当处理小的固体颗粒时，这一问题就特别明显，例如过剩量喷雾干燥物质的不想要的粉尘。即使有时可以在运行过程中进行清洗，但是流体流动会受到干扰，而使总效率降低。
其它有关颗粒分离的公知技术是挡板或固定网。对于固定网来说，分离颗粒一般由筛网的尺寸决定，且颗粒阻塞网的问题经常发生。使用挡板，例如在流路中，不能用来分离非常小的颗粒，因为颗粒将随着流体沿着流路继续流动。因此还需要用一个终端过滤器过滤出小颗粒。
发明概述
本发明的目的在于提供一种用于流化床系统的过滤设备，尤其是但并不唯一用于制药业，它没有上述的缺点。本发明的目的还在于提供一种容易改变分离颗粒的过滤设备。
本发明的目的是通过一种过滤设备来实现的，尤其是用于流化床系统，特别用于制药业，它能将那些比分离颗粒大的颗粒从流体流动中的大量颗粒里分离出来，所述的过滤设备包括一个壳体和至少一个过滤部分，其特征在于部分壳体安装得可以做旋转运动，而所述的过滤部分安装在所述的壳体内，由此过滤部分可以随着所述壳体的旋转而移动。流化床系统包括一个可以进行涂层、成粒或干燥操作的流化床容器，和流入或流出流化床容器的管道，管道内装有待分离的流体和颗粒。
此处术语“分离颗粒”是指不能穿过过滤设备的最小颗粒的尺寸，也可以认为是所述过滤设备分离限度的度量。分离颗粒由过滤部分筛网的尺寸和过滤部分的速度决定。通过改变过滤部分的旋转速度，就可以仅使用一个分离系统就能改变分离颗粒，这样，分离不同尺寸颗粒，就不必使用不同的过滤器。通常，分离颗粒的范围可以是10-500微米。典型地，分离颗粒是50微米，即小于50微米的颗粒能穿过过滤设备，因此，所有大于50微米的颗粒会留在流化床系统内。
过滤器可以保持清洁，且不会受到颗粒阻塞，因为旋转运动会在颗粒上产生离心力。因此，维修和清理过滤器不需要中断运行操作。按照本发明的设备，即使在分离小颗粒时，也能得到满意的效果，小颗粒通常小于50微米，例如在流化床进行涂层操作中，喷雾干燥物质中含有的粉尘。
壳体可以是，例如，像筒的形状，安装使它可以旋转运动。那么就可以方便地将过滤部分放置在所述筒的周围。筒状的优点在于过滤设备的旋转速度容易保持稳定。产生的离心力还有助于过滤部分清除颗粒。除此之外，可以使用被过滤部分所覆盖的大面积的活性区域。
优选地，过滤部分包括按照这样方式安装的许多过滤元件，即在过滤元件之间形成间隙。在与至少大多数所述过滤元件交叉的方向，过滤部分可以随着壳体的旋转而移动。分离颗粒由过滤元件之间的间隙的尺寸和过滤部分在旋转方向上的速度决定。
随着壳体旋转速度的增加，颗粒被过滤部分所阻挡的可能性增大。这是由过滤部分中至少部分过滤元件与旋转方向交叉造成的。进而，由于颗粒可能会被过滤元件所阻挡，实际上，如果选择合适的旋转速度，那些比间隙小的颗粒也能被过滤系统所阻挡。
过滤部分优选位于容器内部，即流化床容器在最开始装有待分离的流体和颗粒。优选带有过滤部分的壳体延伸穿过容器，由此，包含过滤部分的第一实体部分安装在容器内部，而第二实体部分安装在容器外部，其具有至少一个流体出口。流体由过滤部分进入，流经壳体，再由流体出口排出。小于分离颗粒的颗粒一直随着流体沿壳体流动，然后通过流体出口排出。较大的颗粒会留在容器内，在那里，它们连续地受到连续涂层或成粒处理。旋转过滤部分将较大颗粒从过滤器甩出，并分散入容器内。
过滤部分还提供有进、出容器的管道。为过滤设备安装这种管道，可以防止阻塞。
方便地，带有过滤部分的壳体以可拆卸的方式安装在过滤稳定器内。这稳定器可以安装在反应容器壁内，夹带颗粒的流体可以穿过它，或者是，例如，在管道内为所述流体形成流动通道。流体可以是，例如，液体、气体或超临界流体。
有利地，壳体还包括第一实体和第二实体部分，它们可以拆卸地互相连接。如果需要，通过分离第一实体和第二实体部分，在间歇操作之间或消毒时，可以容易清洗过滤设备。
过滤设备优选使用连接器与电机单元连接。有利地，在操作过滤设备时，为了得到需要的分离颗粒，电机单元的速度可以随着过滤部分旋转速度的不同而改变。
优选在壳体和过滤稳定器之间设置一个开口间隙，通过开口间隙可以提供流体压力，在壳体和过滤稳定器之间组成流体密封。流体压力使开口间隙没有颗粒，因此可以确保过滤设备的平稳运动。
本发明还包括一种分离颗粒的方法，特别是用于流化床系统，尤其是用于制药业。
附图简单说明
图1是根据本发明用于流化床系统的一个过滤设备的实施方案例的示意图。
图2是图1实施方案中，为了清楚，省去了流化床和壳体的图。
图3是图2中过滤设备的分解图。
图4是本发明图1实施方案壳体的侧视图。
图5是沿图4中A-A线的剖视图。
本发明优选实施方案的详细描述
现在仅通过实施例来描述优选的实施方案。在图1中，表示了一个按照本发明的过滤设备1在流化床系统2中的应用。在流化床系统2中，不同尺寸的颗粒7被流体流动(大致以箭头表示)所夹带。过滤设备1包括一个壳体3，它安装在过滤稳定器8内，过滤稳定器由盖子21支撑，过滤稳定器与盖子组成流化床容器18的顶部。盖子21上设置的密封孔可以容纳过滤稳定器8。夹套19环绕在壳体3的外部，所述夹套安装有输送流体和小颗粒的出口段，使其可以穿过过滤设备1。
正如图2-3所示，过滤稳定器8支撑调节元件7，通过调节元件可以改变壳体3的位置。壳体3通过连接器13与电机14连接。优选地，壳体3设计成筒形，它可以绕其中心轴旋转。它还向过滤稳定器8的两侧延伸。壳体3的内部设置有过滤输入口15，流体从输入口进入到过滤设备，在壳体3的出口部分设置的输出口9，它可以输出流动流体。
这一实施方案，如图4-5所示，输入口15被过滤部分4所覆盖，过滤部分4由筛网组成。筛网的纤维构成过滤元件5，在纤维之间构成间隙6。为了完成必须的过滤和分离颗粒，过滤设备通过电机14旋转。流体通过输入口15输入到过滤设备。大颗粒与旋转筛网的纤维相交，这种情况发生的可能性非常大。这样，大颗粒不能穿过过滤设备，而停留在流化床系统内。相反地，作为喷雾干燥物质的小颗粒穿过过滤部分4的间隙6，这样，过滤设备提供了有效的分离单元。
优选比较软的物质，例如特氟隆(Teflone)或尼龙(Nylon)制成过滤部分4。比较硬的物质，例如钢铁，能撞击过滤元件5与颗粒摩擦，而导致磨碎。上面提到的物质的优点是光滑，它使颗粒从过滤部分滑落，使颗粒不可能阻塞过滤器。
流体通过壳体内的输出口9排出过滤设备。优选地，输入口15和输出口9沿着壳体3的圆周均匀分布。这种排列方式可以使流体流动分布更均匀。
开口间隙16设置位于壳体3和过滤稳定器8之间。通过开口间隙可以为流体输入管22提供一个气压。这些输入管22沿着调节器17均匀分布，并沿着过滤稳定器与之相对应。因此，通过这些流体输入管提供的空气，在壳体3和过滤稳定器8之间形成有效的流体密封。这能防止颗粒阻塞开口间隙16，且能保证过滤设备容易旋转。
壳体3和过滤稳定器8通过可拆卸的轴环10连接。此外，壳体3由第一实体部分11和第二实体部分12可拆卸地互相连接。它的优点是，在间歇操作之间或消毒时，可以清洗过滤设备。在这一特殊的实施方案中，圆锥体形状的第一实体部分11指向流化床容器18的内部。这种圆锥体形状，可以防止喷雾物质阻塞第一实体部分11，所以表现得非常又有。这种阻塞可能会在下述情况下出现，例如，提供涂料的喷嘴与第一实体部分11安装成一条直线时。当使用的第一实体部分11为平的时，极可能发生阻塞。
在本发明的范围内，还可能有其他一些实施方案。使用过滤元件代替筛网，过滤元件由平行的条状物组成，它与条状物之间的间隙6组成过滤部分4。因而过滤部分4的运动方向必须与条状物交叉。根据输入口和输出口(15，9)，可以设计不同的过滤壳体3。
在所述的实施方案中，旋转的壳体3配置有流体输出管9。壳体3的另一个可能的排列方式是包括许多部分，其中，只有支撑过滤部分4的一部分是旋转的。而可以配置流体输出管9的另一部分，就可以固定。
许多过滤设备可以相邻排列或互相直接连接。一些具有不同分离颗粒的过滤器还能串联安装，可以分离非常小的颗粒。如果过滤部分不旋转，可以选择间隙6的尺寸和筛网的尺寸，使所有液体流动夹带的颗粒能穿过一个间隙。

Claims (23)

1.一种用于流化床系统(2)的过滤设备(1)，尤其是用于制药业，可以将那些比分离颗粒大的颗粒从流体流动中的大量颗粒里分离出来，所述的过滤设备(1)包括一个壳体(3)和至少一个过滤部分(4)，其特征在于部分壳体(3)安装得可以做旋转运动，且过滤部分安装在壳体(3)内，其中过滤部分(4)可以随着壳体(3)的旋转而移动。
2.如权利要求1所述的过滤设备，其特征在于所述壳体(3)的部分制成像筒的形状。
3.如权利要求2所述的过滤设备，其特征在于所述过滤部分(4)放置在筒的圆周。
4.如权利要求1-3中任一项所述的过滤设备，其特征在于所述过滤部分(4)包括按照这样方式安装的许多过滤元件(5)，即在过滤元件之间形成间隙(6)。
5.如权利要求4所述的过滤设备，其特征在于所述过滤部分(4)在与至少大多数过滤元件(5)交叉的方向，可以随着壳体(3)的旋转而移动，因此，过滤设备(1)的分离颗粒由过滤部分(4)在运动方向上的速度和过滤元件(5)之间的间隙(6)的尺寸决定。
6.如权利要求1-5中任一项所述的过滤设备，其特征在于所述过滤部分(4)安装在容器(18)内，容器(18)开始装有待分离的流体和颗粒。
7.如权利要求1-5中任一项所述的过滤设备，其特征在于所述过滤部分(4)设置在与容器(18)连接的管道内，该管道为待分离的流体和颗粒形成流动通道。
8.如权利要求6所述的过滤设备，其特征在于所述壳体(3)向容器(18)的两侧延伸，其中包含过滤部分(4)的第一部分安装在容器(18)内部，而安装在容器外部的第二部分，具有至少一个流体出口(9)。
9.如权利要求1-8中任一项所述的过滤设备，其特征在于所述壳体(3)以可拆卸的方式安装在过滤稳定器(8)内。
10.如权利要求9所述的过滤设备，其特征在于所述壳体(3)与过滤稳定器(8)通过轴环(10)可拆卸地连接。
11.如权利要求1-10中任一项所述的过滤设备，其特征在于壳体(3)包括第一实体部分和第二实体部分(11、12)，它们可拆卸地互相连接。
12.如权利要求1-11中任一项所述的过滤设备，其特征在于所述壳体(3)通过连接器(13)与电机单元(14)连接。
13.如权利要求12所述的过滤设备，其特征在于为了得到需要的分离颗粒，在操作过滤设备(1)时，电机单元(14)的速度可以随着过滤部分(4)的旋转速度的不同而改变。
14.如权利要求4-13中任一项所述的过滤设备，其特征在于过滤部分(4)由筛网组成，这些筛网的纤维构成过滤元件(5)。
15.如权利要求4-13中任一项所述的过滤设备，其特征在于过滤部分(4)由伸长的过滤单元(5)组成，它们是平行安装的条状物。
16.如权利要求4-15中任一项所述的过滤设备，其特征在于过滤单元(5)之间的间隙(6)比流体流动中的每一个颗粒都大。
17.如权利要求1-16中任一项所述的过滤设备，其特征在于壳体(3)设置有许多平行间隔的过滤输入口(15)，每个输入口被过滤部分(4)所覆盖。
18.如权利要求1-16中任一项所述的过滤设备，其特征在于壳体(3)设置有许多平行间隔的过滤输出口(9)，将穿过过滤部分(4)的流体和颗粒排出。
19.如权利要求9-18中任一项所述的过滤设备，其特征在于开口间隙(16)设置位于壳体(3)和过滤稳定器(8)之间，通过开口间隙(16)可以提供流体压力，在壳体3和过滤稳定器8之间形成有效的流体密封。
20.如权利要求19所述的过滤设备，其特征在于开口间隙(16)的宽度通过位于过滤稳定器(8)附近的调节元件(17)改变。
21.一种方法，使用如权利要求1-20中任一项所述的过滤设备(1)，用于流化床系统(2)，尤其是用于制药业，能将那些比分离颗粒大的颗粒从流体流动中的大量颗粒里分离出来。
22.如权利要求1-20中任一项所述的过滤设备(1)的使用。
23.如权利要求21所述的使用方法。
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