流化床技术在制药工业的应用

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1、Zongshu◆综述流化床技术在制药工业的应用郑国珍杜松（重庆科旭制药机械设备制造有限公司，重庆400080）摘要：从固体物料流态化入手，以流化床中流体的基本流动现象为切入点，阐述了流化床的工作原理、分类，制粒包衣干燥设备在制药工业的应用及相关技术，与国外同类产品的差距及其发展方向。关键词：流态化；流化床；流体的基本流动；流化床制粒包衣干燥机；应用；发展方向什么是固体流化（或流态化）技术？固体流态化就是与之进行热交换过程的对流干燥设备；（2）流化床制粒固体物料与流体接触并发生传质、传热等作用使其呈悬机：物料在热气流作用下，与雾化的粘合剂聚集制成干浮状的操作状态。借这种状

2、态以完成某种过程的技术称颗粒的机械；（3）流化床制粒包衣机：具有包衣功能的流为流态化技术。那么，什么是固体流化床技术呢？在容器化床制粒机。内，装置多孔分布板，将固体颗粒状物料堆放在分布板上，形成一层固定层称为“床层”，简称“床”，如果将流1流化床的特征体以一定的速度连续引入容器底部，使之均匀地穿过分布板向上流动与固体颗粒状物料接触并发生传质、传热流化床的特征是流体使固体颗粒流动，流体通过颗等作用使其呈悬浮状，这种固体颗粒“床层”就叫做固体粒状固体层有3个阶段：流化床或俗称“沸腾床”。借这种状态以完成某种过程的1.1第一阶段——固定床技术称为流化床技术。当连续引入流体的流

3、速很低时，固体床层虽有流体流化床技术应用已十分广泛，从功能上分已有：（1）通过，但固体粉粒的相对位置不发生变化，即固体颗粒流化床反应器：流体通过分布板与固体物料接触使其流处于固定状态，床层高度亦基本维持不变（床层不膨化并实现物质转化过程的反应设备；（2）流化床发酵器：胀）。这时床层称为固定床。如果此时测定流体通过床层流体通过分布板与接种后的固体培养基接触，使其呈流的总压降ΔP，并且对流体的空塔速度ω（ω为体积流量除态化的发酵设备；（3）固定化细胞流化床发酵器：空气、以空床横截面积A），这一阶段的ΔP～ω关系如图1中AB培养基和固定化细胞三者呈流态化的发酵设备；（4）流段

4、所示，ΔP随ω的升高而上升，其关系呈现为倾斜的直化床吸附塔：流体通过分布板与吸附剂接触使其流态线。化，并被吸附的塔形反应器；（5）循环流化床吸附装置：1.2第二阶段——流化床床体固定，在一定压力作用下，药液通过循环管依次流在固定床阶段，逐渐提高流速达到B点，再进一步提过各个床体，其中的有效成分、目标部位被吸附、脱附连高流速则在超过B点以后，床层不再维持为固定床状态，续操作的设备。借这种流化状态以完成干燥过程的称为固体颗粒之间开始出现明显的相对运动，固体颗粒被浮流化床干燥技术，完成制粒过程的称为流化床制粒技动起来，显示出相当不规则的运动，而随流速的升高颗术，有：（1）流化

5、床干燥器：热气流使物料处于流化态，并粒运动亦愈发剧烈，但总的来说仍然停留在床层内不被机电信息2009年第8期总第218期31综述◆Zongshu带出，即向上运动的速度为零。这时颗粒状固体床层表变化，孕育着床层状态的变化，但状态的突然转变，总是现出液体层的某些特性。如图1所示。因此，床层的这种在流速变化超过某一临界数值以后才会发生。状态称为固体流态化，这时的床层称为流化床，用于流因此，要使颗粒状固体的床层在流态化状态下操化的流体称为流化介质。床层开始松动，刚出现流化的作，必须使气流速度高于临界流速ωmf。ωmf的数值与固体一点，称为临界流化，如图1中的B点所示，B点是ΔP

6、～ω颗粒的重度、粒度及流体的性质有关。选择的气流速度关系的转折点。再进一步提高流速，这时压降ΔP基本维要保持颗粒呈流化状态，而不是将其气流输送。因而必持一个定值ΔPf，直到C点。从流化状态降低流速至D点床须清楚地了解固体颗粒的重度、粒度及流体的性质，选层转化为固定床。D点与B点只有很小的差别，这是因为择适宜的气流速度，使气流速度高于临界流速ωmf，流化经过流化，固体排列已较为疏松，如再次提高流速，则遵速度的上限不超过带出速度ωt，并非是流化速度越高越循DE线的关系。通常也就把对应于D点的流速称作临界好。这就是鼓泡型流化态。流速ωmf。从工程的角度看，可以认为B点与D点是

7、重合而对于湍流型态也即细颗粒在高气速下的流化态，的。DC是一个相当宽的流速范围，在这一范围内床层能与前所述有很大区别，将细颗粒流化，逐步提高气速，当保持流化态，当然流体与固体运动的剧烈程度是随流速达到某一气速ω（kωk可能高于床内大部颗粒的ω）时，床t而异的。层的流化状态发生了明显的变化。床层处于高度的湍流状态，气泡发生连续的凝并和破裂，气体流经弯曲的沟道形式迅速穿过床层，床层中固体颗粒组成线或带状，并互相联接，以很高的速度上下移动、各方穿透，这就是细颗粒在高气速下的湍流型态。使床层的气固接触较之于鼓泡型大为改善，大大强化了气固之间的传质