SI23447A

SI23447A - Procesna naprava za granuliranje in oblaganje trdnih delcev

Info

Publication number: SI23447A
Application number: SI201000256A
Authority: SI
Inventors: Dušan Teslić
Original assignee: Brinox D.O.O.
Priority date: 2010-08-24
Filing date: 2010-08-24
Publication date: 2012-02-29
Also published as: WO2012026890A2; RU2013111654A; WO2012026890A3; EP2608876A2

Abstract

Predmet izuma je procesna naprava za granuliranje in oblaganje trdnih delcev. Predstavljeni izum se nanaša na tehnično področje oblaganja delcev, še posebej na področje naprav za brizganje oblagalne tekočine ali suspenzije v fluidiziran sloj delcev. Procesna naprava za granuliranje in oblaganje trdih delcev, pri kateri ima naprava (1) znotraj stene (2) nameščeno distribucijsko ploščo (4) procesnega medija, skozi katero je nameščena vsaj ena šoba (15) za atomiziranje tekočine za oblaganje ali granuliranje, pod distribucijsko ploščo (4) pa se nahaja ohišje (3), namenjeno dovajanju procesnega medija (5) skozi distribucijsko ploščo (4) v območje nad distribucijsko ploščo (4), pri čemer je šoba (15) za atomizacijo raztopine izvedena tako, da del procesnega medija (5) iz območja pod distribucijsko ploščo (4) zajemamo in ga uvajamo v območje nad distribucijsko ploščo (4) skozi kanal (12), ki obdaja šobo (15) koncentrično in sotočno glede na brizgano raztopino (7).

Description

PROCESNA NAPRAVA ZA GRANULIRANJE IN OBLAGANJE TRDNIH DELCEV

Predmet izuma je procesna naprava za granuliranje in oblaganje trdnih delcev. Predstavljeni izum se nanaša na tehnično področje oblaganja delcev, še posebej na področje naprav za brizganje oblagalne tekočine ali suspenzije v fluidiziran sloj delcev.

Tehnični problem, ki ga predložena naprava po izumu uspešno rešuje, je izboljšanje ekonomičnosti naprave ob hkratnem zagotavljanju kvalitete produkta pri oblaganju in granuliranju v fluidiziranem sloju.

Izum se nanaša na napravo za obdelavo materiala v obliki trdnih delcev. Sestavni del naprave je procesna komora, v kateri poteka is obdelava trdnih delcev. Dno procesne komore je sestavljeno iz distribucijske plošče medija. Skozi distribucijsko ploščo medija so nameščene šobe za brizganje oblagalne ali granulirne raztopine na material v procesni komori. Izvedba šobe omogoča kontroliran zajem procesnega medija iz območja pod distribucijsko ploščo medija, ki potem kot sekundarni medij prehaja skozi šobo v del komore nad distribucijsko ploščo skozi kanal, ki je izveden tako, da koncentrično obdaja medij za razprševanje in raztopino za razprševanje.

Oblaganje sipkih materialov je prisotno v farmacevtski, kemijski in živilski industriji. Za namene oblaganja so do sedaj že bile razvite posebne naprave. Ena izmed njih je tudi tako imenovana VVursterjeva komora, kjer je nad distribucijsko ploščo nameščen razmejitveni valj. V območju pod razmejitvenim valjem je delež perforacije na distribucijski plošči večji kot v območju okrog razmejitvenega valja. Pri tovrstnih napravah je lahko problem efekt spray dryinga, ki vodi k nižjemu izkoristku oblagalne substance. Ker se je aglomeraciji potrebno izogniti, je potrebno delce, ki so se zaradi brizganja sveže namočili, zadrževati med seboj čim bolj narazen. To dosežemo z namestitvijo šobe na dno sušilnika pod razmejitveni valj, kjer se delci nabrizgajo in potem v redkem sloju potujejo skozi razmejitveni valj navzgor, kjer se posušijo topila in se relativno nelepljivi vrnejo v gost fluidiziran sloj, ki se nahaja okoli razmejitvenega valja.

Tudi naprava proizvajalca Huttlin, opisana v patentnem dokumentu DE19709589 deluje na principu brizganja tekočine za oblaganje ali granuliranje skozi distribucijsko ploščo na dnu sušilnika. Smer brizganja šob je poravnana s smerjo procesnega medija, ki prehaja skozi distribucijsko ploščo. Posebna izvedba šobe, ki jo opisuje patentni dokument DE3806537 ima poleg dovoda medija za razprševanje še dovod medija za ustvarjanje mikroklime. To je komprimiran medij, ki preprečuje mašenje šob, hkrati pa je namenjen tudi preprečevanju prehoda delcev skozi območje tik ob šobi, kjer oblak atomizirane tekočine še ni formiran in je zato v tem območju vlažnost visoka, in kjer bi se delci sicer lahko pretirano omočili, kar bi povečalo možnost neželenega pojava aglomeracije pri procesu oblaganja oziroma pretiranega skepljenja delcev pri procesu granulacije. Ker je brizganje tekočine izvedeno direktno v sloj materiala, je efekt izgube materiala zaradi spray dryinga zmanjšan, zato naj bi bil izkoristek tovrstnih naprav višji. Po drugi strani pa naj bi bila slaba stran omenjene tehnologije visoka stopnja krušenja delcev, ki vodi k nižjemu izkoristku naprave. Slaba stran je dodatna poraba instrumentnega medija za ustvarjanje mikroklime. Poleg tega je potrebno instrumentni medij za mikroklimo dodatno kondicionirati, razen v primeru, če medij za mikroklimo s pomočjo ventilatorja ali kompresorja zajemamo iz procesnega medija. Oboje je povezano z višjimi investicijskimi in obratovalnimi stroški.

Izum proizvajalca Aeromatic-Fielder, ki je opisan v dokumentu WO 2009/007788 rešuje problematiko kvalitete oblaganja in granuliranja v primeru brizganja granulirne tekočine v sloj v smeri radialno navznoter (side spray), s šobo, ki je nameščena na steno procesne komore. Opisuje napravo, namenjeno tako granuliranju kot oblaganju. Tok medija, ki ga zajemamo iz območja pod distribucijsko ploščo, ob šobi, ki je nameščena na steni komore in brizga granulirno oziroma oblagalno raztopino v fluidiziran sloj delcev v radialni smeri, odnaša material iz območja okoli šobe. Tako se tekočina za oblaganje lahko atomizira v celoti, oblaganje je neagresivno, ker je tlak medija okoli šobe relativno nizek. Zaradi tega ne prihaja do abrazije. Ker je omogočen nastanek majhnih kapljic, ne prihaja do aglomeracije. Ker za medij, ki odnaša material iz območja okoli ustja šobe, uporabimo kar procesni medij, se kaže prednost izvedbe tudi v tem, • · tem, da ne potrebujemo dodatnega vira medija, kar bi lahko bilo povezano z višjimi investicijskimi stroški. Slabost izvedbe brizganja v sloj s strani se kaže v omejitvi glede potrebne višine sloja. Pri dani velikosti naprave je minimalna potrebna višina sloja, ki zagotavlja visok materialni izkoristek precej višja, kot je pri napravi, kjer poteka brizganje v fluidiziran sloj skozi dno.

Cilj predstavljenega izuma je tehnično usmerjen k izvedbi naprave, ki omogoča pridobivanje obloženih delcev z gladko površino in nizko tendenco tvorbe aglomeratov oz. visoko stopnjo enojnih obloženih delcev ob hkratnem doseganju visokega materialnega izkoristka. V okviru tega cilja je predstavljena izvedba šobe za brizganje raztopin za oblaganje ali granuliranje, ki bo omogočala izrabo procesnega medija za zagotavljanje zaščitnega sloja medija okoli območja brizganja tudi v primeru brizganja skozi distribucijsko ploščo na dnu komore (bottom spray). Izvedba šobe, is ki je predmet izuma, omogoča enostavno nastavitev pretoka zaščitnega medija (mikroklime) tudi med samim procesom oblaganja oziroma granuliranja.

Predstavljeni izum omogoča ohraniti vse prednosti brizganja raztopine skozi dno, ob hkratnem izboljšanju ekonomike procesa in znižanja investicijskih stroškov postrojenja za oblaganje ali granuliranje. Razumljivo je, da se zgoraj omenjene in tudi lastnosti naprave, ki še bodo omenjene, lahko uporabijo v različnih medsebojnih in drugih kombinacijah, ne da bi se oddaljili od bistva predstavljenega izuma.

Izum bomo podrobneje obrazložili na osnovi izvedbenega primera in pripadajočih slik, od katerih kaže:

slika 1 poenostavljen shematski prikaz izvedbe komore za granuliranje;

slika 2a,b izvedbo šobe za brizganje raztopine za oblaganje ali granuliranje;

io Predstavljeni izum se nanaša na napravo za sušenje, granuliranje ali oblaganje trdnih delcev oz. sipkih materialov z brizganjem raztopine direktno v sloj delcev od spodaj, pri čemer je šoba za atomizacijo raztopine za granuliranje ali oblaganje nameščena v sloj delcev skozi distribucijsko ploščo, pri čemer je šoba nameščena v kanal, skozi katerega ob šobi iz območja pod distribucijsko ploščo medija v zgornji del procesne komore prehaja procesni medij, pri čemer je delež procesnega medijas, ki v zgornji del komore prihaja skozi kanal ob šobi, možno uravnavati z nastavitvijo velikosti odprtine za zajem procesnega medija v kanal ob šobi.

Na sliki 1 je shematski prikaz naprave po izumu. Naprava 1 je sestavljena iz zgornjega dela 16 komore, omejenega z zgornjo steno 2 komore, ki je od spodnjega dela 17 komore, ki jo omejuje spodnja stena komore 3, razmejena z distribucijsko ploščo 4. Medij 5, npr. plin - procesni • · medij, prehaja v procesno komoro skozi številne odprtine 6 na dnu procesne komore, ki so del distribucijske plošče 4. Ključni predmet predstavljenega izuma je izvedba šobe 15 za brizganje raztopine za oblaganje ali granuliranje, ki omogoča kontroliran zajem procesnega medija 5 iz območja pod distribucijsko ploščo 4. Ta zajeti procesni medij 5, največkrat zrak, ima funkcijo medija 5a za odpihovanje delcev iz območja formiranja atomiziranega oblaka brizgane raztopine 7, kjer je vlažnost največja. Nad vrhom šobe 15 se tako tvori območje, kjer ni delcev. Na ta način se lahko oblak atomizirane raztopine 7 bolj razvije, kot bi se sicer. io Posledica prehoda delcev skozi to območje bi sicer lahko bila neželena aglomeracija pri procesu oblaganja, oziroma pretirano skepljenje delcev pri procesu granulacije, posledično se lahko na vrhu šobe 15 tvorijo obloge, v skrajnem primeru pa se šoba 15 lahko tudi zamaši. Ta zajeti medij 5a prehaja v zgornji del komore koncentrično in z zunanje strani is glede na brizgano raztopino 7 in medij 8 za razprševanje skozi kanal 12, ki obdaja dvokomponentno šobo za razprševanje. Smer toka medija 5a je enaka smeri brizganja oblagalne ali granulirne raztopine. Iz območja komore pod distribucijsko ploščo 4 prehaja procesni medij v kanal 12 skozi odprtino 9, ki je izvedena na ohišju, ki obdaja dvokomponentni del šobe.

Šoba 15 je v distribucijsko ploščo 4 nameščena tako, da ne prihaja do interakcij med oblakom atomizirane brizgane raztopine 7 in sestavnimi deli procesne komore.

Na sliki 2 je prikazana izvedba šobe 15 za brizganje raztopine za oblaganje oziroma granuliranje. Procesni medij 5 vstopa v šobo 15 skozi odprtino 9 za zajem procesnega medija. Procesni medij 5 preko te odprtine skozi anularno režo, ki je določena kot prostor med vrtljivim ohišjem 10 in fiksnim ohišjem 11 na zunanji strani ter notranjim delom šobe 15, prehaja skozi ustje šobe 15 v območje brizganja raztopine. Šoba 15 sestoji iz centralnega dela, ki je v dosedanjem stanju tehnike dobro poznan kot dvokomponentna šoba za razprševanje tekočine. Skozi ta del potekata dovod raztopine 7 ter dovod medija 8 za razprševanje, ki ga v io tem opisu imenujemo primarni medij. Centralni del šobe 15 je obdan s kanalom 12 za dovajanje sekundarnega medija 5a, v tem primeru procesnega plina, zajetega pod distribucijsko ploščo 4. Ta kanal 12 je z zunanje strani omejen z valjem, na katerem se nahaja najmanj ena odprtina 9, ki služi zajemu sekundarnega medija. Okoli tega valja je nameščen večji valj 10, na katerem se prav tako nahaja najmanj ena odprtina, ki služi prehodu sekundarnega medija. Zunanji valj je vrtljiv. Z rotiranjem tega zunanjega valja okoli osi lahko nastavljamo velikost odprtine za zajem sekundarnega medija. Odprtine na obeh valjih so izvedene tako, da je možno odprtino popolnoma zapreti. Z nastavitvijo velikosti te odprtine uravnavamo delež procesnega medija, ki ob/skozi šobo 15 za razprševanje prehaja v zgornji del komore za granuliranje proti mediju, ki v zgornji del komore prehaja skozi distribucijsko ploščo 4. Naprava 1 s šobo 15 je izvedena tako, da je možno delež odprtine za zajem medija nastavljati zunaj komore, kar omogoča nastavitev pretoka sekundarnega medija 5a tudi med samim obratovanjem naprave. Slika 2a prikazuje primer odprtega dovoda sekundarnega medija, slika 2b pa primer zaprtega dovoda sekundarnega medija.

V kanal 10 za dovajanje sekundarnega medija 5a je v bližini ustja šobe 15 nameščena mrežica 14, ki preprečuje padanje materiala v območje pod distribucijsko ploščo. To je pomembno predvsem v času, ko ni pretoka procesnega medija, npr. ob morebitni ustavitvi procesa.

Izvedba distribucijske plošče 5 je lahko različna, npr. klasična io perforirana, ali pa izvedena na način, ki usmerja gibanje medija in s tem določa gibanje materiala v procesni komori na določen način, npr. tangencialno. V našem primeru je kot del procesne komore nameščena distribucijska plošča, ki jo opisuje Sl patentna prijava P-200900246.

Claims

1. Procesna naprava za granuliranje in oblaganje trdih delcev, pri kateri 5 ima naprava 1 znotraj stene 2 nameščeno distribucijsko ploščo 4 procesnega medija, skozi katero je nameščena vsaj ena šoba 15 za atomiziranje tekočine za oblaganje ali granuliranje, pod distribucijsko ploščo 4 pa se nahaja ohišje 3, namenjeno dovajanju procesnega medija 5 skozi distribucijsko ploščo 4 v območje nad distribucijsko io ploščo 4, pri čemer je naprava označena s tem, da je šoba (15) za atomizacijo raztopine izvedena tako, da del procesnega medija (5) iz območja pod distribucijsko ploščo (4) zajemamo in ga uvajamo v območje nad distribucijsko ploščo (4) skozi is kanal (12), ki obdaja šobo (15) koncentrično in sotočno glede na brizgano raztopino (7).

2. Procesna naprava za granuliranje in oblaganje trdih delcev po zahtevku

1,

20 označena s tem, da je možno delež procesnega medija (5a), ki prehaja v fluidiziran sloj skozi kanal (12) ob šobi (15), nastavljati z rotacijo ohišja (10).

3. Procesna naprava za granuliranje in oblaganje trdih delcev po zahtevkih 1 in 2, označena s tem, da je šoba (15) nameščena na način, da je možno izvajati rotacijo

5 ohišja (10) izven procesne komore med potekom procesa oblaganja ali granuliranja.

4. Procesna naprava za granuliranje in oblaganje trdih delcev po kateremkoli od predhodnih zahtevkov, io označena s tem, da je šoba (15) skozi distribucijsko ploščo (4) nameščena pod kotom glede na horizontalno ravnino, v kateri se nahaja distribucijska plošča.

5. Procesna naprava za granuliranje in oblaganje trdih delcev po is kateremkoli od predhodnih zahtevkov, označena s tem, da je šoba (15) sestavljena iz centralnega dela, skozi katerega potekata dovod raztopine (7) ter dovod medija (8) za razprševanje, kjer je ta centralni del šobe (15) obdan s kanalom (12) za dovajanje

20 sekundarnega medija, pri čemer je ta kanal z zunanje strani omejen z valjem (11), na katerem se nahaja najmanj ena odprtina (9), ki služi zajemu sekundarnega medija (5a), okoli tega valja pa je nameščen večji valj (10), ki je vrtljiv okoli svoje osi in na katerem se prav tako nahaja najmanj ena odprtina, ki služi prehodu sekundarnega medija (5a).

6. Procesna naprava za granuliranje in oblaganje trdih delcev po zahtevku s 5, označena s tem, da je razmerje med tlorisno površino kanala (12) za dovajanje sekundarnega medija (5a) in površine odprtine za dovajanje raztopine/emulzije/disperzije v obsegu od 100:1 do 2:1.

7. Procesna naprava za granuliranje in oblaganje trdih delcev po zahtevkih

5 in 6, označena s tem, da lahko z rotiranjem zunanjega valja (10) okoli osi nastavljamo velikost is odprtine (9) za zajem sekundarnega medija.