一種精過濾器的優(yōu)化設計

陶國君，巢向紅，邵 挺

（1.常州科樂催化劑有限公司，江蘇常州213000；2.上藥康麗（常州）藥業(yè)有限公司，江蘇常州213000）

一種精過濾器的優(yōu)化設計

陶國君1，巢向紅2，邵 挺1

（1.常州科樂催化劑有限公司，江蘇常州213000；2.上藥康麗（常州）藥業(yè)有限公司，江蘇常州213000）

為解決易結晶液體在過濾過程中在濾棒表面結晶的問題，采取改變過濾器加熱結構的方式，即將夾套結構換成盤管結構。通過實驗測量濾液出口溫度發(fā)現(xiàn)，改善后的設備濾液溫度高，證明改進后結構加熱效果好，可以解決或改善濾液結晶的問題。

過濾器；表面結晶；優(yōu)化設計

在制藥工業(yè)中，藥液過濾是藥品生產(chǎn)過程中一個重要環(huán)節(jié)，精過濾器因其使用壽命長、耐腐蝕性強、耐溫好、流量大、操作方便等特點被廣泛應用[1，2]。濾芯作為精過濾器的核心部件多采用耐腐蝕、可靠性強、再生處理容易的多孔鈦濾芯[3]。鈦濾芯是一種以工業(yè)高純鈦粉為原料，經(jīng)分篩靜壓成型后，高溫、高真空燒結而成的多孔結構。過濾精度可達0.22 ~50μm.然而遇到易結晶濾液時，會出現(xiàn)濾液結晶附著于濾芯表面，阻塞濾孔，隨著結晶增加，過濾阻力增大，嚴重時會出現(xiàn)無法過濾甚至損壞濾芯[4]。為了解決此問題，通常采取在精過濾器外增設夾套，蒸汽或熱水通過夾套時加熱濾液，防止濾液溫度過低而結晶。由于過濾速率快，外設夾套的熱量很難快速傳導至過濾器內(nèi)部濾液，無法完全避免濾液在濾芯外表面結晶。為了改善濾液升溫方式，本文提出一種新型精過濾器，可以解決此問題。

1 改進結構特點

為了防止濾液在溫度較低時結晶，通常在過濾器上增加加熱結構，傳統(tǒng)過濾器多為增加夾套來解決濾液結晶的問題，如圖1所示，然而過濾器中的濾液流速較快，夾套內(nèi)的熱量傳導至濾液速度慢，熱傳遞過程長，熱阻大，而導致介質(zhì)加熱速度慢，時間長，高溫上不去，熱效率低等結果。因而過濾器中間部位溫度最低，濾液容易在此處結晶，結晶的濾液不僅會阻礙過濾過程，而且還會帶來物料損失。為了更好地改善濾液結晶的問題，本文提出一種新型高效、節(jié)能環(huán)保過濾器，如圖2所示。

圖1改進前過濾器示意圖

圖2 改進后過濾器示意圖

新型過濾器在原有結構基礎上，將夾套去除，在過濾器中間增設一組不銹鋼盤管，盤管為直徑20 mm的不銹鋼鋼管彎曲制成，盤管直徑為220 mm，導程為56mm，該結構的優(yōu)異性能有：

（1）熱傳遞的過程最短，而且是多面加熱，熱損失最小，熱效率很高；

（2）介質(zhì)升溫快，加熱時間短，使生產(chǎn)效率提高；

（3）安裝使用方便，不易損壞，使用壽命長，能達到顯著的節(jié)能、環(huán)保的增產(chǎn)效果。

2 實驗方案

實驗目的：通過測量過濾介質(zhì)出口溫度來比較兩種結構的傳熱性能。

兩種不同結構的φ500 mm過濾器各一只（內(nèi)盤管式與夾套式），過濾介質(zhì)為自來水，入口溫度為25℃，流量為0.36 m3/h.夾套與內(nèi)盤管內(nèi)介質(zhì)均為高溫蒸汽（120℃），蒸汽流量相同。

3 結果與討論

通過兩個小時的實驗，將不同時間兩種結構的濾液出口溫度記錄如表1所示。

表1 介質(zhì)出口溫度測試數(shù)據(jù)

從圖3可以看出在相同加熱時間下，盤管加熱式過濾器濾液出口溫度高于夾套式過濾器。說明盤管式過濾器傳熱功率較大，由于盤管與外部介質(zhì)接觸面大，傳熱效率高，在流場中，盤管會改變流體方向，增加流體擾動，強化傳熱過程。當加熱兩小時后，兩種結構過濾器濾液出口均達到動態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)，然而濾液在內(nèi)盤管式結構中最終溫度可達熱媒的85.8%，高于夾套的75.8%.因此，當熱媒溫度相同時，內(nèi)盤管式過濾器獲得的濾液溫度更高。在實際應用過程中，當濾液不低于某一溫度時，相比夾套式結構，盤管式結構能以較低溫度的熱媒達到生產(chǎn)需求，從而降低生產(chǎn)成本，提高設備的經(jīng)濟效用。

圖3 過濾器出口溫度與加熱時間的關系

由于兩者的傳熱速率不同，升溫不同步形成溫差。實驗初期，在整個系統(tǒng)中，熱量輸入大于熱量輸出，由于熱媒與濾液溫差大，傳熱速率高，隨著濾液溫度升高，溫差降低，傳熱速率降低。當整個系統(tǒng)趨于穩(wěn)定，熱輸入等于熱輸出時，濾液出口溫度穩(wěn)定，兩者溫差基本恒定。從圖4可以看出在升溫兩小時后兩者溫差趨于平穩(wěn)。

圖4 相同加熱時間下的溫度差值曲線

4 結束語

為了避免易結晶濾液在濾芯表面結晶的問題，本文從改善濾液升溫情況的角度出發(fā)，將原始的夾套加熱改成盤管加熱的方式，通過實驗手段對加熱結果進行分析，得出盤管式過濾器傳熱速率優(yōu)于夾套式過濾器，且在相同熱媒條件下，達到的最高溫度高于夾套式過濾器。

然而，通過改進傳熱方式對結晶改善程度無法直接量化，接下來的工作中可以考慮更合適的方法對結晶程度進行觀測，得到更直接的結果。

[1]趙明娟，許建明.熔體過濾器過濾材料的選擇和過濾單元的設計[J].合成纖維工業(yè)，2000，23（2）：53-55.

[2]曹龍文，黃偉，李波.大冶污酸處理裝置的設計和運行[J].硫酸工業(yè)，2007（2）：47-49.

[3]齊欽華.微孔濾材的性能與應用[J].安徽醫(yī)藥，2005，9（4）：301-302.

[4]胡維杰.結晶過程[M].大連：大連理工大學出版社，1991.

An Optim ization Design of Fine Filter

TAO Guo-jun1，CHAO Xiang-hong2，SHAO Ting1
（1.Changzhou KeLe Catalyst Co.，Ltd.，Jiangsu Changzhou 213000，China；2.Shanghai Pharma Group Changzhou Kony Pharmaceutical Co.，Ltd.，Changzhou Jiangsu 213000，China）

In order to solve the problem of crystallization of easy crystallization liquid in the filtering process on the filter rod surface，in this paper，the structure of the filter is changed and the structure of the jacket is changed into a coil structure.Through the experimental measurement of the outlet temperature of the filtrate，it is found that the improved filtrate temperature is high，which proves that the improved structure has good heating effect，and can solve or improve the crystallization of the filtrate

filter；crystallization；optimization design

TQ051.85

A

1672-545X（2017）04-0044-02

2017-01-11

陶國君（1961-），江蘇常州人，專科，工程師，主要從事醫(yī)藥設備檢測研究。