DE2738485A1 - Fluid bed device - having rotating disc mounted above vibrating bed support for reaction and granulation especially in pharmaceuticals - Google Patents
Fluid bed device - having rotating disc mounted above vibrating bed support for reaction and granulation especially in pharmaceuticalsInfo
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Abstract
Description
Wirbelschichtapparatur mit horizontalem Rotor Fluidized bed apparatus with horizontal rotor
Die Erfindung betrifft eine Wirbelschichtapparatur mit rotierenden Einbauten über dem Siebboden am unteren Ende des Wirbelschichtbehälters.The invention relates to a fluidized bed apparatus with rotating Internals above the sieve bottom at the lower end of the fluidized bed container.
Für die Durchmischungs- und Wärmeübergangseigenschaften in Wirbelschichtapparaturen ist bekanntlich die Feststoffbewegung neben der Blasenbildung und -bewegung im Wirbelbett ausschlaggebend.For the mixing and heat transfer properties in fluidized bed apparatus is known to be the movement of solids in addition to the formation and movement of bubbles in the fluidized bed decisive.
Besonders bei Reaktionsgütern mit unterschiedlicher Dichte und/oder unterschiedlicher Partikelgröße und/oder unterschiedlicher Oberflächenbeschaffenheit ist eine gute Durchmischung bzw. die Verhinderung der Reaktionsgutentmischung oft äußerst problematisch (1). Dies ist auch bei der Herstellung von pharmazeutischen Granulaten sehr oft ein störendes Problem.Especially with reaction goods with different densities and / or different particle size and / or different surface properties is often a good mixing or the prevention of the reaction mixture segregation extremely problematic (1). This is also true in the manufacture of pharmaceuticals Granules are very often a troublesome problem.
Bisher versuchte man, diesen Problemen durch Verwendung von verschiedenen Einbauten (2, 3) oder pneumatischen Mischvorrichtungen (4) oder durch schwingende bzw. oszillierende Siebböden in den Wirbelschichtreaktoren zu begegnen.So far, attempts have been made to solve these problems by using various Built-in components (2, 3) or pneumatic mixing devices (4) or by vibrating or to counter oscillating sieve trays in the fluidized bed reactors.
Es wurde ferner versucht, durch Anbringung eines Sternrührers über dem Siebboden die Kanalbildung (Konzentration des Gutes in schmalen Kanälen bzw. Schläuchen) zu verhindern und dadurch die Wirbelschichtbewegung zu verbessern (5).Attempts have also been made by attaching a star stirrer over the sieve bottom the channel formation (concentration of the material in narrow channels or Hoses) and thereby improve the fluidized bed movement (5).
Durch den Sternrührer wird Jedoch praktisch keine Zentrifugalbewegung des Gutes bewirkt. Das Gut strömt wie bei allen bisher bekannten derartigen Apparaturen vorwiegend innen hoch und außen abwärts. Bei einigen Anwendungen, insbesondere beim Besprühen (Granulieren) wird nun gerade die umgekehrte Strömungsrichtung angestrebt, d.h. das Gut sollte außen nach oben strömen und innen nach unten. Auf diese Weise kann vermieden werden, daß feuchtes Gut mit der Wand in Berührung kommt.However, there is practically no centrifugal movement due to the star stirrer of the good causes. The material flows as in all known devices of this type predominantly upwards on the inside and downwards on the outside. In some applications, especially the Spraying (granulating) is now aimed at the opposite direction of flow, i.e. the material should flow upwards on the outside and downwards on the inside. In this way it can be avoided that damp material comes into contact with the wall.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den Mischeffekt in einer Wirbelschichtapparatur durch eine neuartige Lenkung der Feststoffbewegung im Wirbelbett zu verbessern.The invention is now based on the object of the mixing effect in one Fluidized bed apparatus through a new type of control of the movement of solids in the fluidized bed to improve.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dicht über dem Siebboden am unteren Ende des Wirbelschichtbehälters eine horizontale Rotorscheibe angeordnet ist. Der Abstand zwischen Siebboden und Rotorscheibe beträgt daoei vorzugsweise 0,5 - 20 mm.This object is achieved in that just above the sieve bottom at the lower end of the fluidized bed container a horizontal rotor disc is arranged. The distance between the sieve bottom and the rotor disk is preferably daoei 0.5 - 20 mm.
Weitere Verbesserungen und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen beschrieben.Further improvements and preferred embodiments of the invention are described in the subclaims.
Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß man in einfacher Weise eine wesentliche Verbesserung der Mischgüte in Wjrbelschichtapparaturen erzielen kann. Diese Verbesserung ist gleichermaßen für Wirbelschichtmischer, -trockner, -reaktoren und -granulatoren von großem Interesse. Die Erfindung hat sich insbesondere bei der Herstellung von pharmazeutischen Granulaten bewährt.The advantages of the invention are that you can easily achieve a significant improvement in the mixing quality in fluidized bed equipment can. This improvement is equally applicable to fluid bed mixers, dryers, reactors and granulators of great interest. The invention has in particular proven in the production of pharmaceutical granulates.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine schematische Darstellung der Wirbelschichtapparatur mit perforierter Rotorscheibe, Figur 2 den Einbau einer Rotorscheibe mit Zentralkegel in einen sich nach oben verjüngenden Wirbelschichtbehälter, Figuren 3a) - 3e) verschiedene Ausführungen der Rotorscheibe bei verschiedener Geometrie des Wirbelschichtbehälters, Figuren 4a) u.4b) nach außen hin abfallende Rotorscheiben und Figuren 5a) u.5b) Rotorscheiben mit schikanen-bzw. fliigelförmigen Mitnehmern.In the following an embodiment of the invention is based on Drawings explained in more detail. FIG. 1 shows a schematic representation of FIG Fluidized bed apparatus with perforated rotor disk, Figure 2 shows the installation of a rotor disk with a central cone in a fluidized bed container tapering towards the top, figures 3a) - 3e) different designs of the rotor disk with different geometries of the fluidized bed container, Figures 4a) and 4b) outwardly sloping rotor disks and Figures 5a) and 5b) rotor disks with baffled or. wing-shaped drivers.
Die Wirbelschichtapparatur gemäß Figur 1 besteht aus dem konisch sich nach oben verjüngenden Wirbelschichtbehälter 1, an den sich eine zylindrische Entspannungszone 2 anschließt.The fluidized bed apparatus according to Figure 1 consists of the conical itself upwardly tapering fluidized bed container 1, to which a cylindrical relaxation zone 2 connects.
Dazwischen wird das granulatförmige Gut von einer Dosierpumpe 3 über den Düsenring 4 in den Behälter 1 eingetragen.In between, the granular material is transferred by a metering pump 3 entered the nozzle ring 4 in the container 1.
Der Behälter 1 ist an seiner Unterseite mit einem oszillierenden Siebboden 5 abgeschlossen. Die Bewegung des Siebbodens erfolgt durch die pneumatischen Kolben 6. In einem Abstand von 0,5 bis 20 mm über dem Siebboden ist eine horizontale perforierte Rotorscheibe 8 angebracht, die in der Mitte einen Zentralkegel 9 aufweist. Sie wird durch einen Motor 10 angetrieben. Die Luftzirkulation in der Wirbelschichtapparatur erfolgt durch eine Turbine 11. Die abgesaugte Luft strömt durch ein Rundfilter 12, das zu Reinigungszwecken mit einer Abklappvorrichtung 13 versehen ist.The container 1 is on its underside with an oscillating sieve bottom 5 completed. The sieve bottom is moved by the pneumatic pistons 6. At a distance of 0.5 to 20 mm above the sieve bottom is a horizontal perforated Rotor disk 8 attached, which has a central cone 9 in the middle. she will driven by a motor 10. The air circulation in the fluidized bed apparatus takes place through a turbine 11. The extracted air flows through a round filter 12, which is provided with a folding device 13 for cleaning purposes.
Die Zuführung der Luft erfolgt durch den Seitenkanal 15.The air is supplied through the side channel 15.
Zuluft und Abluft werden durch eine Abluftregulierklappe 16 bzw. einen Zuluftregulierschieber 17 an der Lufteintritts-und -austrittsöffnung 18 eingeregelt. Die Rückluft wird über ein Vorfilter 19 und einen Lufterhitzer 20 durch den Siebboden 5 hindurch wieder dem Wirbelschichtbehälter 1 zugeführt. Von dem aufsteigenden Gas- oder Luftstrom werden die Feststoffteilchen des Gutes aufwärts transportiert, um anschließend aufgrund der Schwerkrart nach innen auf die rotierende Scheibe 8 zurückzufallen. Die von der Rotorscheibe 8 erzeugte Zentrifugalkraft treibt die Feststoffteilchen wieder in den von unten nach oben fließenden Gas-oder Luftstrom. Auf diese Weise ergibt sich die in Figur 2 dargestellte gleichmäßig rotierende oder umwälzende Feststoffbewegung der Wirbelschicht. Die Form der Wirbelschichtapparatur ist für die erfindungsgemäße Verbesserung nicht ausschlaggebend. Die Rotorscheibe kann gemäß Figur 3a) bis 3e) in zylinder-, röhren-, kegelstumpfförmige aber auch in eckige Wirbelschichtbehälter 1 eingesetzt werden. Als besonders günstig erwiesen sich jedoch neben den zylindrischen (Fig. 3c) die kegelförmigen, sich nach oben hin verjüngenden Kesselformen (3d) bis 3e)), da bei diesen Querschnitten das gesamte hochströmende Gut nach innen abgelenkt wird. Dagegen fällt das Gut bei den kegelförmig sich nach unten verjüngenden Wirbelschichtbehältern (Fig. 3a und 3b) nach innen und außen.Supply air and exhaust air are through an exhaust air regulating flap 16 and a The supply air regulating slide 17 at the air inlet and outlet opening 18 is adjusted. The return air is through a pre-filter 19 and an air heater 20 through the sieve bottom 5 fed back through to the fluidized bed container 1. From the rising gas or air flow, the solid particles of the material are transported upwards to then fall back inwards onto the rotating disk 8 due to the gravity. The centrifugal force generated by the rotor disk 8 drives the solid particles again into the gas or air stream flowing from the bottom up. In this way the uniformly rotating or circulating solid matter movement shown in FIG. 2 results the fluidized bed. The shape of the fluidized bed apparatus is for the inventive Improvement is not crucial. The rotor disk can according to Figure 3a) to 3e) In cylindrical, tubular, frustoconical but also angular fluidized bed tanks 1 can be used. In addition to the cylindrical ones, however, they have proven to be particularly favorable (Fig. 3c) the conical, upwardly tapering cup shapes (3d) to 3e)), because with these cross-sections the entire material flowing up is deflected inwards will. In contrast, the material falls in the conical, downwardly tapering fluidized bed containers (Fig. 3a and 3b) inwards and outwards.
Diese Geometrie ist daher weniger vorteilhaft. In den Figuren 3a) bis 3e) sind auch verschiedene Ausgestaltungen der Rotorscheibe angedeutet. Im einfachsten Falle ist die Rotorscheibe plan und glatt (Fig. 3a)0 Sie kann aber auch nach außen hin abfallen, so daß sie einen flachen Kegel bildet (Fig. 3d bis 3e). Der Neigungswinkel kann maximal 450 betragen. Vorzugsweise beträgt der Neigungswinkel tt jedoch nicht mehr als 200 (siehe auch Figur 4).This geometry is therefore less advantageous. In Figures 3a) to 3e) different configurations of the rotor disk are also indicated. In the simplest The case, the rotor disk is flat and smooth (Fig. 3a) 0 but it can also outwards drop down so that it forms a flat cone (Fig. 3d to 3e). The angle of inclination can be a maximum of 450. However, the angle of inclination is preferably not tt more than 200 (see also Figure 4).
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn im Zentrum der Rotorscheibe 8 ein Zentralkegel 9 angebracht wird und die Scheibenfläche nach außen noch leicht abfällt (%t C 15°).It has proven to be advantageous if in the center of the rotor disk 8 a central cone 9 is attached and the disc surface is still slightly outward drops (% t C 15 °).
Die Grundfläche des Zentralkegels 9 hat üblicherweise einen Durchmesser von 30 bis 50 %, vorzugsweise 15 bis 30 %, des Rotorscheibendurchmessers, während die Höhe des Kegels zwischen 5 und 50 , vorzugsweise 10 und 30 %, bezogen auf den Durchmesser des Rotors beträgt. Der Flächenanteil der Rotorscheibe sollte etwa 20 bis 95 , vorzugsweise 60 bis 80 %, der Bodenfläche der Wirbelschichtapparatur besitzen.The base of the central cone 9 usually has a diameter from 30 to 50%, preferably 15 to 30%, of the rotor disk diameter, while the height of the cone between 5 and 50, preferably 10 and 30%, based on the Diameter of the rotor is. The area proportion of the rotor disk should be around 20 up to 95, preferably 60 to 80%, of the floor area of the fluidized bed apparatus.
Die in den Figuren 1, 3a, 3c und 3d angedeutete Perforation 21 der Rotorscheibe 8 hat den Zweck, daß auch im Zentrum des Wirbelschichtbehälters 1 ein gewisser Teil des Gas- bw.The indicated in Figures 1, 3a, 3c and 3d perforation 21 of the The purpose of the rotor disk 8 is that also in the center of the fluidized bed container 1 certain part of the gas bw.
Luftstromes nach oben strömt.Air stream flows upwards.
In Sonderfällen können schikanen- 22 (Figur 5a) oder flügel-bzw. schaufelförmige Mitnehmer 23 (siehe Figur 5b) an den Rotorscheiben 8 angebracht werden.In special cases, baffles 22 (Figure 5a) or wing or. shovel-shaped Driver 23 (see FIG. 5b) can be attached to the rotor disks 8.
Um eine hinreichend große Zentrifugalkraft zu erzeugen, müssen die Rotorscheiben 8 mit einer Geschwindigkeit von 20 bis 1000, vorzugsweise 40 bis 150 UpM, rotieren.In order to generate a sufficiently large centrifugal force, the Rotor disks 8 at a speed of 20 to 1000, preferably 40 to 150 RPM, rotate.
Ein wesentlicher konstruktiver Gesichtspunkt der Erfindung liegt in der nachträglichen Einbaumöglichkeit in bereits vorhandene Wirbelschichtapparaturen.An essential structural aspect of the invention is in the possibility of retrofitting in existing fluidized bed equipment.
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