多功能压滤机在制药行业的应用

多功能压滤机在制药行业的应用

张钟鑫

台州仙琚药业有限公司浙江台州317016

摘要：通过介绍多功能压滤机的系统结构、功能，结合在制药行业的实际应用，阐述了该类设备的特点和功能。表明该类设备在制药行业将会得推广应用。

关键词:过滤、洗涤、干燥、特点、功能

1概述

近年来国家对制药行业的装备提升越来越重视，要求设备既安全、环保、节能、又符合工艺及GMP要求。为此把几个单元操作集中到一个设备上的多功能设备越来越多，把过滤、洗涤、干燥三个操作合并到一个设备上的三合一设备应用比较普遍，特别是罐式三合一，球型干燥机应用较多。但对于粘度高、难过滤、需洗涤、还要低温干燥、低干燥失重、产量又大的工艺，选用此类多功能设备无法满足要求。通常压滤机对过滤工艺适应性强，产量又大，但传统的压滤机达不到工艺低温干燥功能要求。为此集过滤、洗涤、干燥一体化的多功能压滤机的问世，为三合一设备的选择多了一条途径。本文通过介绍多功能压滤机的特点、功能，为同行们提供借鉴。

2多功能压滤机设备的特点

多功能压滤机具有过滤、洗涤、干燥的功能，是在箱式压滤机设备的基础上，结合制药中间体的过滤、洗涤、干燥的工艺单元操作，开发出同时具有过滤、洗涤、干燥功能的多功能压滤机系统。

2.1多功能一体机密闭操作减少交叉污染

该设备能把过滤、洗涤、干燥的多个工艺单元操作，集中到一台密闭设备上，避免了物料的转移，减少交叉污染的风险。

2.2全自动操作，操作简单，减少操作人员，降低操作强度。

设备从过滤、洗涤、干燥工艺过程的进料到出料，全部自动操作，减少操作人员，降低操作强度，同时降低了人工成本。

2.3生产效率高，降低运行成本

设备过滤面积大，工作腔室双面加热，增加了加热面积，提高了系统真空加热干燥效能，大大缩短了脱水干燥时间。产量大、运行成本降低。

2.4设备批量可以调节

设备设计成滤板、加热板可增、减形式，可适当调节生产能力，以满足批产量的要求。

2.5物料适应性广

由于采用了箱式压滤机为基础主机，且采用了真空低温干燥，难过滤、热敏性的物料均可使用。

2.6安全环保

主机采用了箱式隔膜嵌入式暗流热水加热形式，设备密闭干燥后出料，避免了溶剂散发对环境的影响。所有电气、仪表等均采用防爆设计。

2.7满足数据完整性的要求

配备智能控制系统，数据自动存储处理，存储时间可以根据需求设定；数据不丢失、可追溯，为长期安全运行和工艺控制提供依据。

2.8便于生产线自动化的实现

设备系统直接与粉碎系统等后续工序对接，减少转料过程的人工操作。

3多功能压滤机系统主要结构

多功能压滤机系统由主机和各功能单元部分组成。

3.1主机由机体、接水装置、滤布冲洗装置等7部分组成，见下图

1、主机机体；2、接水装置；3、滤布冲洗装置；4、管路系统；5、电控系统；6、液控系统；7、压榨及加热元件。

3.1．1主机机体：

主机机体由机架和驱动机构、压紧系统、液压缸等部分组成，同箱式压滤机机体。机架由大梁组件、固定压板组件、油缸座板组件组成。采用多油缸设计，受压均匀，密封可靠。腔板的移动循环拉开是由驱动机构电机减速机通过链条，驱动拉板器实现的。

3.1.2接水装置。接水单元为紧凑型柔性接水体结构。解决了常规金属接水装置所占高度空间或平面尺寸大的问题，操作方便。接水单元布置在主机工作腔室下方。在主机运行时和需要接水时，接水单元的接水体展开，承接落水。接水体倾斜设置，落水流向低端的接水槽导出。

在系统卸料时，接水体收起。接水单元与主机之间由智能控制系统实行安全联动互锁控制，接水单元的接水体没有收起时，主机不能卸料。系统进料工作和冲洗时，接水体一定闭合，防止落水进入下一工序。

3.1.3滤布冲洗装置

冲洗装置的轨道安装在上方（或下方），冲洗装置通过两个清洗端头的自重下行和纤维牵引带上行，对单块腔板的两侧夹持，进行自动清洗。

清洗端头上下侧装有多层毛刷，清洗端头均布清洗喷头，喷头在毛刷中间。清洗水压力为8MPa，清洗水强力冲击去除腔板上的积垢。多层毛刷起到阻挡洗水溅出和进一步刷除垢污的作用。

3.1.4管路系统

主机外侧安装两路供热管系和水压榨管系，每路管系的主管为下上对角布置。相应支管与工作腔室相连。进料管系与主机固定压板连接，吹风管系与主机固定压板和液压缸座板连接。

3.1.5电控系统

采用氮气正压防爆智能控制柜上配置两台10寸触摸屏；及电气仪表、控制按钮、指示灯、手动/远控转换开关等；上置触摸屏为显示数据曲线，下置触摸屏为操作界面。

氮气正压防爆控制柜主要功能，一是实现现场压滤脱水真空干燥系统就地自动和手动控制；二是实现与DCS中央控制系统通讯和远程监控。

3.1.6液控系统

液压系统与整机一体化设计，功率和双液压缸结构匹配，液压系统适宜长时间保压，具有自动保压性能。

3.1.7过滤压榨及加热元件

采用德国Lenser高效脱水压滤压榨及加热元件，间隔排列的隔膜板、干燥板交替配置组成，暗流、嵌入式滤布结构。滤板设计有吹扫洗涤功能，同时具有可加热功能。隔膜板采用聚丙烯材质，隔膜腔在压榨时通压缩空气或水，在加热时通热水。加热板为聚丙烯基板加不锈钢，内通热水加热。进料口设置在滤板的过滤面之外，增加了滤板的实际过滤面积；而且过滤面保持一个整面，进料口大小、型式可以根据物料特性设计，而不受滤板滤面的限制，更提高进料效率。滤板无中心进料孔，滤布没有了中心进料孔的滤布套或压布盘，滤布简单平顺，寿命也长，易拆卸更换。

3.2各功能单元：由进料单元（泵、物料罐）、洗涤单元（泵、洗涤液贮罐），反吹吹风单元（氮气系统）、滤液收集单元（泵、滤液接收贮罐）、压榨单元（泵、贮水罐）、加热单元（泵、热水罐）、真空单元（真空泵、冷凝器、贮液罐）、清洗单元（高压泵、贮水罐）组成。详见工艺系统图

4设备系统的功能及工艺过程

多功能压滤机系统具有过滤脱水、洗涤物料、压榨脱水、反吹吹风脱水、低温真空干燥、自动卸料及自动滤布清洗功能的功能，工作流程如下。

进料压滤---洗涤---压榨---反吹吹风、---加热真空干燥---卸料（连接下工序）---滤布冲洗详见工艺系统图

4.1进料压滤脱水

进料采用泵送变频控制，到达设定压力后停泵。压滤压力最高可达1.0Mpa，具体操作压力需根据物料试验选择。进料压力将影响后面的干燥时间。

4.2洗涤物料

对于物料需要控制杂质要求，可用洗涤液进行反洗，介质流向设计成与进料反向，洗涤介质根据物料特性可用水或溶剂，采用泵送变频控制，压力最高可达1.0Mpa，具体操作压力需根据物料试验选择。（注意：95℃时，滤板只能承受0.15MPa），洗涤液设计温度在低温（-10℃）至高温（98℃）范围内对物料进行洗涤，以适应物料洗涤要求。

4.3压榨脱水：用泵将水送入隔膜腔，对形成的滤饼进行压榨，挤压出滤饼中的水份，最高压力可达1.0Mpa，压榨的压力将会影响干燥时间，同样压榨压力的选取需要试验获得。

4.4反吹吹风脱水：

反吹是进一步去除腔室通道滞留水，物料滤饼的表面水，管系中的残水残料，减少干燥工序干化去掉这部分水的负担，防止管系残留泥料堵塞。根据物料性质选用压缩空气或氮气吹风，反吹压力同洗涤压力。

4.5低温真空干燥：向加热板中泵入≤98℃的热水，加热时打开真空系统对腔室抽真空，使干燥腔室保持良好的负压真空状态。真空度在-5000pa左右时，滤饼中的水份在98℃的负压加热氛围中，水份快速蒸发，使物料的水份干燥至标准要求；调节干燥时间，干燥物料水份可以达到绝干。抽出的水汽经冷凝器成为冷凝液。

4.6自动卸料：当干燥时间达到要求，物料的水份干燥至标准要求后，停止热水泵及真空系统，开启卸料系统进行卸料，物料转至下工序。

4.7自动滤布冲洗

卸料结束后，将主机重新压紧到位，使滤板全部闭合，然后液压缸松开，液压缸回程到位。开启驱动机构拉板小车拉取腔板，同时开启冲洗装置配合运行，拉取的腔板到清洗位置，清洗装置移动到拉开的需要清洗的腔板位置。开启高压水、开启自动清洗系统，滤板和滤布进行清洗，直到所有的腔板清洗完毕。

5在制药中间体中实际应用举例

我们对一个高粘度中间体的工艺流程进行改进，原工艺过程的干燥单元操作设备选型相当困难,曾经进行双锥干燥、闪蒸干燥、微波干燥、耙式干燥机干燥等多次试验，均无法满足工艺要求，最终无奈选择了方形真空干燥，成为箱式压滤机压滤——方形真空干燥箱干燥流程，生产效率低，人工操作繁重。后同设备生产单位合作，改为具有过滤、洗涤、干燥功能的多功能压滤机系统，手动、自动一体式设计。通过中试试验，对加热方式，单液压缸、接水系统等进行了改进行。采用双面加热，双液压缸结构，柔性接水装置等技术，设计了120平方的大生产设备，保证了密封性能及提高了加热速度，并直接与后续粉碎机对接，实现了过滤、洗涤、干燥、粉碎、包装的全系统自动化操作，工艺过程参数全部得到监控和记录，工艺系统流程见附图。改造前真空干燥时间大于36小时，真空度6000-4000Pa，热水加热温度95-98℃，滤饼干燥失重0.6-1%。改造后在真空度6000-4000Pa，热水加热温度95-98℃下，干燥时间为13--15小时，滤饼干燥失重0.6-1%.人员原每班6人，现每班2人。大大提高了生产效率，改善了操作环境，降低了操作强度。

6结语

通过对过滤、洗涤、干燥多功能压滤机系统的结构、性能介绍，以及在制药中间体的实际应用举例，认识到在制药中间体粘性物料上，根据工艺特点，选用该类多功能一体机系统，有值得推广的价值，为推动制药行业装备提升提供了一条新路子。

参考文献

1、周立法过滤、洗涤、干燥三合一设备的原理及要求。机电信息2005年第8期

2、许太明污泥低温真空脱水干化成套技术。中国给排水2013年29(2)

3、王辉峰GM型脱水干燥压滤机处理市政污泥GM通用机械。2008年第10期