CN109310972A - 流化床设施 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及流化床设施(1)，该流化床设施包括至少两个腔(2、3、4)，其中，每个腔(2、3、4)具有基体(5)以及气体输入部(6)和气体输出部(7)，其中，每个基体(5)具有用于固体材料(19)的入口(8)和出口(9)，其中，第一腔(2)的入口(8)与流化床设施(1)的馈入部(10)连接，第一腔(2)的出口(9)与第二腔(4)的入口(8)连接，并且第二腔(4)的出口(9)与流化床设施(1)的排出部(11)连接，并且其中，在两个被连接的腔(2、3、4)之间和/或在馈入部(10)处和/或在排出部(11)处布置有阀(12)，从而能够可选地实现流化床设施(1)的连续运行或半连续运行。

Description

流化床设施
技术领域
本发明涉及一种流化床设施。
背景技术
这种流化床设施例如由DE 10 2012 009 280 A1或EP 1 407 814 A1已知。
发明内容
根据本发明的流化床设施允许实施多个不同的工作步骤。由此，根据本发明的流化床设施尤其允许颗粒或粉末的干燥，粉末的粒化，颗粒、粉末或小球的涂覆，以及在没有手动中间步骤的情况下的全自动运行。为此，流化床设施具有至少两个腔，其中，每个腔具有基体以及气体输入部和气体输出部。经由气体输入部可以给每个腔供应气体、优选空气，其中，经由气体输出部可以将该气体提取出。所述气体尤其通过具有过滤器和传热器的空气准备单元供应给气体输入部。此外，每个基体具有用于固体材料的入口和出口。在此，第一腔的入口与流化床设施的馈入部连接。第一腔的出口与第二腔的入口连接。第二腔的出口又与流化床设施的排出部连接。经由馈入部尤其可以将固体材料输入到流化床设施中，而经由排出部可以将固体材料和/或完成的产品从流化床设施中提取出。以这种方式存在各个腔的串联。腔的基体尤其柱状地成形。在此，气体尤其沿着柱体的纵向轴线从气体输入部朝着气体输出部流经基体。为了调节在柱形基体的高度上的空气速度梯度，该基体有利地如此构造，使得柱体直径锥状地扩大或收缩。为此，柱体的横截面面积理想地是圆形形状。有利地，其他横截面也是可能的。尤其作为粉末存在的固体材料和所供应的气体在基体中有利地彼此相遇。随着气体流动穿过基体，使包含在该基体中的固体材料处于运动中并且由此处于类似流体的状态中。在此，在所供应的气体与固体材料之间存在强烈的材料交换和热交换。固体材料或由气体和固体材料的混合而形成的产品可以从第一腔被输送到第二腔中。这尤其允许在流化床设施内部的连续加工的固体材料处理，固体材料连续地经由馈入部添加到流化床设施中并且经由排出部提取出。为了在腔之间输送固体材料，入口和/或出口有利地如此构造，使得这些入口和/或出口具有圆形的或椭圆形的横截面面积，其中，凹形或凸形的外轮廓是可能的。
此外，在两个被连接的腔之间和/或在馈入部上和/或在排出部上布置有阀。以这种方式能够可选地实现流化床设施的半连续或连续的运行方式。阀尤其布置在每个基本腔的下面三分之一、尤其下面四分之一中。在此，该下面三分之一、尤其该下面四分之一相应于基体的布置得最靠近气体输入部的区域。如果阀打开，那么能够实现流化床设施的连续运行，因为固体材料和/或在腔内部形成的产品可以直接流经流化床设施的所有腔。而如果阀闭合，那么处于各个腔内部的固体材料不能在腔之间交换，由此实现半连续的运行方式。这允许在各个腔内部的过程步骤的实施，直至达到预先确定的产品品质。接着能够打开阀，由此固体材料或所形成的产品可以被输送到接下来的腔中。在此，可以在各个腔之间并行地进行产品输送，由此尤其同时使用所述腔的一半。替代地实现连续输送，在该连续输送的情况下尤其同时使用所有腔。
从属权利要求包含本发明的优选的扩展方案。
优选地，在第一腔的出口与第二腔的入口之间布置有至少一个第三腔。特别有利地，在第一腔的出口与第二腔的入口之间布置有多个第三腔。以这种方式，第三腔的入口与第一腔的出口连接，并且第三腔的出口与第二腔的入口连接。如果存在多个第三腔，那么这些多个第三腔尤其借助于串联布置在第一腔与第二腔之间。因此，固体材料在离开第一腔之后在该固体材料在到达第二腔之前经过全部第三腔。通过选择第三腔的数量能够调节要在流化床设施内部实施的期望的工作步骤的数量。通过各个腔能够有利地实现，各个工作步骤可以相互独立地实施。
在本发明的特别优选的实施方式中，阀以坝状部(Wehr)的形式起作用。在此，通过阀的位置可以控制针对各个腔之间的输送的打开度。以这种方式可以调节腔之间的质量流。特别有利地，除了所述阀以外使用呈坝状部的形式的附加阀，所述附加阀要么根据溢流原理要么根据潜流原理来构型。由此能够实现固体材料或在腔内形成的产品的输送。
该基体优选具有底部和/或盖部。在此，底部包括气体输入部，而盖部包括气体输出部。底部和盖部尤其呈现为妨碍固体材料离开腔的过滤部。尽管如此仍实现气体的通行。以这种方式可以在每个腔内产生流化床。
特别有利地，底部包括气体分配器。气体分配器包括多个排气开口，通过气体输入部输入的气体可以经由所述排气开口输入到基体中。因为每个腔具有这种气体分配器，由此气体的流入可以针对每个腔而单独地控制。通过气体到所述腔的每个腔中的流入，存在于相应的腔中的固体材料可以转变到类似流体的状态中。此外，气体的供应有利地经由入流腔进行。入流腔尤其处于气体分配器下方并且由中央的气体供给部供给以预先限定的气体。通过对通向入流腔的输入管路的控制能够对于每个腔单独地调节气体质量流和压力情况。此外，通过在经加热的气体与冷的气体之间、尤其在热空气与冷空气之间的可变的混合比例能够在每个单个腔中实现不同的气体温度。
气体分配器的排气开口尤其环形地布置。因此，可以使固体材料处于旋转运动中，这尤其导致，固体材料在尤其柱状构型的基体内部进行围绕虚拟圆环的螺旋形的运动。替代地或附加地，气体分配器包括呈纵向布置的至少一个排气开口，该排气开口能够实现固体材料或在每个腔内形成的产品在腔之间的平移输送。尤其存在由排气开口的这两个布置方式组成的组合，以便实现之前提到的运动的组合。
所述底部有利地具有附加的喷嘴。通过喷嘴可以将液体引入到基体中。所述液体尤其可以用于在基体内部的粒化或涂覆。替代地或附加地，喷嘴也能够集成到盖部中，由此实现液体到基体中的附加引入。
所述盖部优选具有过滤元件。在此，该过滤元件阻止固体材料离开基体。因此，每个单个腔尤其具有单独的过滤元件。过滤元件有利地与压缩空气供给部连接，以便尤其在定期地给过滤元件加载以压缩空气。以这种方式能够清洁过滤元件。
特别有利地，过滤元件包括纺织物过滤器和/或金属织物过滤器和/或气体-固体材料旋流器。在该旋流器中散布的气体-固体材料混合物被相互分离。被分出的固体材料由此可以导回到基体中。
优选地，每个单个腔具有本身的温度测量和/或压力差测量。此外，优选设置为，每个腔设有测量部位，通过该测量部位能够实现在线测量、如尤其针对产品湿度、颗粒大小、组分或类似参数的在线测量。在流化床设施内的干燥过程和粒化过程中，通过产品湿度的在线测量可以如此控制每个单个腔中的过程条件，使得存在恒定的产品品质、即恒定的产品湿度。在粒化过程中尤其必要的是，测量在过程期间的颗粒大小分布。这些在线测量可以是光谱学方面的类型，如有利地尤其借助于微波所实现的近红外光谱、吸收测量，或者是光学的类型，如有利地为图像分析处理。
紧接着借助于流化床设施所实现的干燥工艺和/或粒化工艺通常存在进行颗粒大小的校准的必要性。为此，流化床设施优选在排出部上具有集成的碾磨器。因此，在产品从第二腔中离开时，产品必须经过集成的碾磨器。这导致颗粒大小的校准。
多个腔有利地以环形布置或以纵向布置放置。在环形布置中，流化床设施仅需要小的空间需求。此外，有利地设置为，腔集成在抗压力冲击的壳体中。如果此处在布置时附加地选择环形形状，那么抗压力冲击的壳体可以是柱形的。抗压力冲击的壳体由此仅须包括用于馈入部的开口和用于排出部的开口以及用于供应和除去气体的相应开口。
附图说明
下面参考附图详细地描述本发明的实施例。在附图中示出：
图1根据本发明的第一实施例的流化床设施的示意性视图，
图2根据本发明的第一实施例的流化床设施的一部分的剖视图，
图3根据本发明的第二实施例的流化床设施的示意性视图，
图4根据本发明的第三实施例的流化床设施的示意性视图，
图5根据本发明的第一实施例的流化床设施的两个腔之间的阀的示意性视图，
图6图5中的阀的不同位置的示意性视图，
图7根据本发明的第一实施例的流化床设施的腔的底部的第一替代方案的示意性视图，
图8根据本发明的第一实施例的流化床设施的腔的底部的第二替代方案的示意性视图，
图9根据本发明的第一实施例的流化床设施的腔的底部的第三替代方案的示意性视图，以及
图10根据本发明的第一实施例的流化床设施的腔的底部的第四替代方案的示意性视图。
具体实施方式
图1示意性示出根据本发明的第一实施例的流化床设施1。流化床设施1包括多个腔2、3、4，其中，第一腔2与三个第三腔3和第二腔4串联地地布置。所述腔2、3、4中的每个腔分别具有入口8以及出口9。第一腔2中的入口8与流化床设施1的馈入部10连接。第一腔2的出口9与所述第三腔3中的一个第三腔的入口8连接。这三个第三腔3串联地布置，使得入口8分别与出口9连接。所串联的最后一个第三腔3的出口9与第二腔4的入口8连接。第二腔4的出口9与流化床设施的排出部连接。
尤其呈粉末形式的固体材料可以经由馈入部10供应给各个腔2、3、4。由于串联，固体材料首先到达第一腔2中、接着到达第三腔3中并且最后到达第二腔4中。
在各个腔2、3、4内部，固体材料与气体、尤其与空气接触。这在图2中示出。图2示出第一腔2以及所串联的第三腔3中的第一个第三腔3的剖视图。可看出，不仅第一腔2而且第三腔3相同地构造。第二腔4也优选具有相同的构造。
每个腔2、3、4包括基体5以及底部13和盖部14。底部13设有气体输入部6，而盖部14具有气体输出部7。气体、尤其空气可以经由气体输入部6带入到基体中。此外，固体材料可以经由腔2、3、4的相应的入口8带入到基体5中。通过与流动气体的接触，优选粉末状的固体材料被带到运动中，并且在基体5内呈现类似流体的状态。所述气体从气体入口6流动至气体出口7，并且经由气体出口7离开相应的腔2、3、4。为了防止固体材料同样离开腔2、3、4，盖部14具有过滤元件15。过滤元件15有利地是金属织物过滤器。金属织物过滤器尤其在定期地加载以压缩空气，以便清洁金属织物过滤器15。
底部13具有气体分配器，该气体分配器具有多个排气开口20(参照图1)，其中，通过气体入口9接收的气体经由排气开口20到达基体5中。气体排气开口20尤其环形地布置，由此存在固体材料19在基体5内部的环形运动。替代地或附加地，排气开口20优选可以至少部分地如此布置，使得能够实现固体材料19在两个腔2、3、4之间的平移输送。为了控制这种平移输送，尤其存在阀12，下面参考图5和6描述该阀。
图3示出根据本发明的第二实施例的流化床设施1的示意性示图。区别于图1，腔2、3、4环形地布置，由此实现节省空间的构造。最后，图4示出流化床设施1的第三实施例的示意性示图。该示意性示图相应于第二实施例，其中，附加地存在抗压力冲击的壳体16。抗压力冲击的壳体16由此保护各个腔2、3、4免受外部影响。
图5示意性示出两个腔2、3、4的剖面，其中，可以看到阀12。尤其法兰17作为用于阀12的阀座被引入到腔2、3、4的基体5之间。优选地，法兰17与基体5焊接。基体5具有开口，该开口可以通过阀12来封闭。通过阀12的中间位置可以任意调整各个腔2、3、4之间的质量流。在图6中示出阀12的不同位置，尤其是完全闭合的、完全打开的和部分打开的位置。
此外，为了阀12的可靠封闭存在密封件18。因此，可以使各个腔2、3、4相对彼此完全分开。如果腔2、3、4被分开，那么在流化床设施1运行时实现半连续的模式。为此，第一腔2被填充以固体材料19，其中，固体材料19一直保留在第一腔2中，直至存在预先限定的产品品质。此时才优选将第一腔2与第二腔3之间的阀12打开，以便能够实现固体材料在第一腔2与第三腔3之间的输送。相同的适用于所有第三腔3和第四腔4。而如果阀12被打开，那么能够实现流化床设施的连续的运行模式。连续的运行模式尤其通过以下方式来实现：持续地经由馈入部10添加固体材料19，而固体材料和/或完成的产品通过排出部11连续地取出。在各个腔2、3、4之间的输送尤其由于腔2、3、4之间的压力差和/或由于高度差而发生。
图7至10示出腔2、3、4的布置和底部13的构型的不同替代方案。由此，图7示出第一替代方案，在该第一替代方案中，底部13具有直的平面。在此，腔2、3、4处于相同的高度上。
在图8中，底部13具有锥状的或弧形的基面。又优选设置为，腔2、3、4布置在相同的高度上。
图9示出替代方案，在该替代方案中，底部13具有倾斜的基面。这有利地与腔2、3、4布置在不同高度上的情况相组合，从而底部13的倾斜的基面形成连续的斜倾的平面。由此通过重力也能够实现固体材料19在各个腔2、3、4之间的输送。
图10最后示出一个替代方案，在该替代方案中，底部13类似于图7地具有平坦的基面。然而，腔2、3、4布置在不同的高度上。以这种方式尤其能够实现各个腔2、3、4的基体中的不同填充量。
在另一个优选的实施方式中，流化床设施附加地具有阀系统，其中，阀系统为了将固体材料加入到每个单个腔2、3、4中并且为了固体材料的除去而分开地构造。以这种方式尤其能够实现流化床设施1的批量运行，其方式为，使固体材料19可以单个地加入到每个腔2、3、4中并且也可以又单个地除去。
根据本发明的流化床设施1具有以下优点：
-在连续的和半连续的过程实施之间的选择，
-针对各个基体5中的尤其关于温度、空气、气体速度和喷射率方面的不同工艺条件的可单个控制的腔2、3、4，
-可变的过程长度和由此针对产品停留时间和生产率的灵活性，
-由于分开的腔2、3、4而在流化床设施1内部的干燥和粒化的可能性
-以小批量逐步地进行的粒化或干燥，以便确保保守的过程实施，
-连续的涂覆，因为在每个腔2、3、4中可以喷射不同的涂覆物质，以便尤其使药物起多重作用，
-具有旋转的颗粒床的底部喷洒方法，所述底部喷洒方法具有喷射液体的均匀分布和持久的产品壁运动，用于使基体5的壁衬层最小；底部喷洒方法尤其通过喷嘴在腔2、3、4的底部13中的安装来实现。

Claims (10)

1.流化床设施(1)，该流化床设施包括至少两个腔(2、3、4)，
·其中，每个腔(2、3、4)具有基体(5)以及气体输入部(6)和气体输出部(7)，
·其中，每个基体(5)具有用于固体材料(19)的入口(8)和出口(9)，
·其中，第一腔(2)的所述入口(8)与所述流化床设施(1)的馈入部(10)连接，所述第一腔(2)的所述出口(9)与第二腔(4)的所述入口(8)连接，并且所述第二腔(4)的所述出口(9)与所述流化床设施(1)的排出部(11)连接，并且
·其中，在两个被连接的腔(2、3、4)之间和/或在所述馈入部(10)处和/或在所述排出部(11)处布置有阀(12)，从而能够选择式地实现所述流化床设施(1)的连续运行或半连续运行。
2.根据权利要求1所述的流化床设施(1)，其特征在于，在所述第一腔(2)的所述出口(9)与所述第二腔(4)的所述入口(8)之间布置有至少一个第三腔(3)，使得所述第三腔(3)的所述入口与所述第一腔(2)的所述出口(9)连接，并且所述第三腔(3)的所述出口(9)与所述第二腔(4)的所述入口(8)连接。
3.根据前述权利要求中任一项所述的流化床设施(1)，其特征在于，所述阀(12)呈现为坝状部。
4.根据前述权利要求中任一项所述的流化床设施(1)，其特征在于，所述基体(5)具有底部(13)和/或盖部(14)，其中，所述底部(13)包括所述气体输入部(6)，并且所述盖部(14)包括所述气体输出部(7)。
5.根据权利要求4所述的流化床设施(1)，其特征在于，所述底部(13)包括气体分配器，其中，所述气体分配器具有多个排气开口(20)，通过所述气体输入部(6)输入的气体能够经由所述排气开口输入到所述基体(5)中。
6.根据权利要求5所述的流化床设施(1)，其特征在于，所述排气开口(20)环形地布置。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的流化床设施(1)，其特征在于，所述底部(13)具有喷嘴，通过所述喷嘴能够将液体引入到所述基体(5)中。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的流化床设施(1)，其特征在于，所述盖部(14)具有过滤元件(15)，其中，所述过滤元件(15)阻止所述固体材料(19)通过所述气体输出部(7)离开所述基体(5)。
9.根据权利要求8所述的流化床设施(1)，其特征在于，所述过滤元件(15)包括纺织物过滤器和/或金属织物过滤器和/或气体-固体材料旋流器。
10.根据前述权利要求中任一项所述的流化床设施(1)，其特征在于，设有集成到所述排出部(11)中的碾磨器。
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