離心式噴霧干燥機在工業(yè)運用已多年，就有著特殊要求的制藥工業(yè)也對其運用也很成熟。雖然離心式噴霧干燥機作為經(jīng)典的干燥設(shè)備有著實用性和經(jīng)濟性一面，但是這幾年國內(nèi)離心式噴霧干燥技術(shù)與設(shè)備的研發(fā)仍無較大的突破，直到去年底筆者在常州市一步干燥設(shè)備有限公司（下簡為一步公司）看到了防爆型閉式循環(huán)離心噴霧干燥機的研發(fā)成功，使人們感到其在秉承傳統(tǒng)的同時，有所創(chuàng)新與有所提高。或許，有人會認為閉式噴霧干燥系統(tǒng)的概念早在幾年前國內(nèi)已有人提出，為何本文還要寫一步公司防爆型閉式循環(huán)離心噴霧干燥機的新技術(shù)理念呢?這是由于該產(chǎn)品在多年同類設(shè)備制造經(jīng)驗和閉式循環(huán)理論的基礎(chǔ)上，融入于諸多創(chuàng)新點于一體，以系統(tǒng)為切入點，把防爆、安全、環(huán)保與節(jié)能等新技術(shù)在此系統(tǒng)中進行整合，使傳統(tǒng)離心噴霧干燥機換發(fā)出新的生命力，也擴大了其在國內(nèi)原料藥生產(chǎn)的應(yīng)用范圍。
     本文從防爆型閉式循環(huán)離心噴霧干燥機的概要著手，對其創(chuàng)新點所形成的新技術(shù)理念作淺析，使人們對這些新技術(shù)理念能有進一步的理解。
            
1.防爆型閉式循環(huán)離心噴霧干燥機的概要
     考察一個離心噴霧干燥機不能從單一主機出發(fā)，而是要考察其組成的系統(tǒng)，同時對閉式循環(huán)概念來說，更是一個系統(tǒng)概念，即無系統(tǒng)就不能形成閉式，因而本文是從系統(tǒng)角度對其分析的。
1.1防爆型閉式循環(huán)離心噴霧干燥機系統(tǒng)的組成
     一步公司防爆型閉式循環(huán)離心噴霧干燥機系統(tǒng)（圖1）由離心噴霧干燥機主機、帶空氣過濾器的加熱器、鼓風(fēng)機、水氣分離器、大小冷卻塔、噴淋塔、排風(fēng)機、一級旋風(fēng)分離器、二級旋風(fēng)分離器、泵、測氧儀以及管路與控制閥等組成。

                圖1.防爆型閉式循環(huán)離心噴霧干燥機系統(tǒng)流程示意圖
            
2.2防爆型閉式循環(huán)離心噴霧干燥機系統(tǒng)工作原理
     首先在干燥塔體內(nèi)充入被加熱的氮氣，被干燥的液態(tài)物料經(jīng)輸液泵輸送至離心噴頭處，液態(tài)物料被高速旋轉(zhuǎn)的離心霧化器霧化成細小液滴，液滴在干燥塔內(nèi)與熱氮氣進行充分的熱交換，物料中的液態(tài)部分被瞬間蒸發(fā)，固態(tài)部分形成的粉狀物料沉于塔底，最后干燥的粉狀物料從塔底排出。其中，被蒸發(fā)的有機溶劑氣體在風(fēng)機的作用下，通過旋風(fēng)分離器、噴淋塔等裝置把附著在氣體中的粉塵進行除塵處理，再經(jīng)冷凝器把除塵后飽和有機溶劑氣體冷凝成液體排出冷凝器。其間，作為干燥介質(zhì)的惰性氣體被連續(xù)加熱后作為干燥載體在系統(tǒng)內(nèi)重新循環(huán)使用。
      防爆型閉式循環(huán)離心噴霧干燥系統(tǒng)是在密閉的環(huán)境下工作，干燥介質(zhì)為氮氣之類的惰性氣體，干燥塔內(nèi)為正壓操作，若內(nèi)部壓力下降，壓力變送器就能自動控制氮氣進入量，以保證系統(tǒng)壓力平衡。由于，采用氮氣作為循環(huán)載體，對干燥的物料具有保護作用，氮氣之類的循環(huán)載體起著載濕、去濕和循環(huán)傳遞的作用，其載體介質(zhì)可重復(fù)使用。然而，常規(guī)的普通的離心噴霧干燥是通過不斷的送風(fēng)、排風(fēng)達到排濕的目的，其塔內(nèi)控制為負壓操作，這也是防爆型閉式離心噴霧干燥系統(tǒng)與普通離心噴霧干燥系統(tǒng)的明顯區(qū)別。因此，防爆型閉式循環(huán)離心噴霧干燥系統(tǒng)特別適用于對有機溶劑的物料干燥、有毒氣的物料以及干燥過程中易發(fā)生氧化等物料的干燥。
            
2.防爆型閉式循環(huán)離心噴霧干燥機系統(tǒng)創(chuàng)新點所形成新技術(shù)理念
2.1把閉式循環(huán)系統(tǒng)運用于防爆型離心噴霧干燥機上，且在制藥工業(yè)應(yīng)用屬國內(nèi)首創(chuàng)
      根據(jù)國家一級科技查新單位對此產(chǎn)品的查新報告可知:(1)國內(nèi)有生產(chǎn)開式離心噴霧干燥機產(chǎn)品，但其傳熱和換熱介質(zhì)為熱空氣，無法實施對有機溶劑等物料的干燥；(2)國內(nèi)有閉式循環(huán)噴霧干燥的研究，并采用惰性氣體環(huán)境取代通常的空氣環(huán)境來進行噴霧干燥、回收溶劑，但該研究均為非離心式結(jié)構(gòu)，且其只應(yīng)用于精細化工產(chǎn)品。
     而一步公司防爆型閉式循環(huán)離心噴霧干燥機系統(tǒng)所采用氮氣之類惰性氣體閉式循環(huán)的噴霧干燥機，其噴霧的霧化形式為離心式，利用加熱濾凈的氮氣在正壓閉路干燥系統(tǒng)中循環(huán)，與液體物料起看傳熱與傳質(zhì)作用，完成物料的干燥與溶媒的脫除，并采用冷凝分離技術(shù)進行有機溶媒的回收，并經(jīng)噴淋處理與氣液分離技術(shù)對溶劑回收后的氣體中微量溶劑進行兩次回收，使氮氣進入新一輪循環(huán)。因此，該系統(tǒng)防爆安全性高，物料回收率也高，產(chǎn)品殘余溶劑含量極低，非常適宜在原料藥生產(chǎn)中應(yīng)用。然而，一步公司防爆型閉式循環(huán)離心噴霧干燥系統(tǒng)成功地在江蘇揚子江藥業(yè)有限公司等公司生產(chǎn)中使用，跳出了原閉式循環(huán)噴霧干燥只能在精細化工中應(yīng)用的局限，且霧化采用了既經(jīng)典又創(chuàng)新的變頻離心噴霧技術(shù)，從這一層面而言，其是對離心噴霧干燥技術(shù)應(yīng)用的開拓，屬國內(nèi)首創(chuàng)，也是本文所述新技術(shù)理念之首。
2.1.1把離心噴霧與變頻技術(shù)應(yīng)用在閉式循環(huán)噴霧干燥系統(tǒng)中，達到節(jié)能、保質(zhì)和實用的目的
     在噴霧干燥中，物料霧化形式有壓力式噴霧、氣流式噴霧和離心式噴霧三類。對壓力式或氣流式噴霧而言，其物料霧化器為噴槍或噴嘴，配置1～4個噴槍或噴嘴。其中，壓力式霧化所需的壓力為10MPa～12MPa，壓力將由高壓泵來提供，動力消耗較大；氣流式噴霧霧化是以壓縮空氣而產(chǎn)生，壓縮空氣耗量為4m3/min～8m3/min，要消耗大量的壓縮空氣而產(chǎn)生能耗。由此可見，這二種霧化形式有著能耗大的一面。
      而離心式噴霧的物料霧化是利用高速轉(zhuǎn)盤中受離心力作用從盤邊緣甩出而致，當(dāng)液處注入盤面時，液體受到二種力作用，一是離心力和重力作用下得到加速而分裂霧化；二是液體和周圍空氣同時接觸面處，存在摩擦力促使形成霧滴，前者為離心霧化，后者為速度霧化，實際上這二者是同時存在的，正是離心式霧化器上述的特點，才能有效確保液滴的均勻而達到噴霧的均勻性，這一特點能滿足原料藥產(chǎn)品有良好的均勻度、流動性和溶解性等要求。同時，其霧化轉(zhuǎn)盤僅靠電力為動力，同上述二種霧化形式相比動力消耗相對低。但是，傳統(tǒng)離心式霧化器在啟動與停止運轉(zhuǎn)時，會產(chǎn)生壓力的波動現(xiàn)象（即啟動時壓力由小增大，停機時壓力由大變小），壓力的不穩(wěn)定性會影響物料霧化效果，壓力不足會造成霧化后的液料呈水柱狀，由此造成物料浪費或產(chǎn)品不合格。一步公司防爆型閉式循環(huán)離心噴霧干燥機正視這一問題，采用變頻調(diào)速的離心轉(zhuǎn)盤，有效地克服上述壓力波動所產(chǎn)生的不足，確保了產(chǎn)品的質(zhì)量，其離心的旋轉(zhuǎn)速度在10000rpm-25000rpm之間變頻可調(diào)，也可根據(jù)物料所需的顆粒度（120目-400目）對霧化器轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)。
2.2.2閉路循環(huán)技術(shù)解決了離心噴霧干燥機在含有機溶劑、有毒氣及易氧化物料生產(chǎn)的應(yīng)用
     由于氮氣之類惰性氣體具有防爆、阻燃以及抗氧化的性能，把氮氣作為傳質(zhì)與傳遞的載體，并使整個離心噴霧干燥系統(tǒng)處于閉路循環(huán)，此技術(shù)理念能解決以往制藥原料藥生產(chǎn)中所常遇見的幾個問題:
(1)能解決原料藥生產(chǎn)中含有機溶媒物料干燥難的問題，一般有機溶媒會呈易燃易爆的特性，此技術(shù)的應(yīng)用能使物料能在密閉的干燥系統(tǒng)中循環(huán)，可避免有機溶媒氣體與外界氧空氣的接觸，確保了安全生產(chǎn)；
(2)能解決原料藥生產(chǎn)中易氧化物料干燥難的問題，此技術(shù)利用氮氣的抗氧化性，物料在閉路循環(huán)系統(tǒng)抗氧化性的環(huán)境中干燥與輸送，起著與氧隔絕的目的，確保了易氧化物料干燥生產(chǎn)的質(zhì)量；
(3)能解決有些原料藥生產(chǎn)中毒氣體污染問題，有些物料或溶媒氣化時會產(chǎn)生有毒氣體，用此技術(shù)將使這些產(chǎn)生的有毒氣體密閉在系統(tǒng)之中，并在后道工序收集，可減少環(huán)境污染，有利于環(huán)境保護。
2.2.3應(yīng)用了噴淋與溶劑回收技術(shù)，達到提高收率、節(jié)能與環(huán)保效應(yīng)
     與傳統(tǒng)開式噴霧干燥系統(tǒng)相比，防爆型閉式循環(huán)離心噴霧干燥系統(tǒng)在應(yīng)用閉式循環(huán)技術(shù)的同時，又將噴淋與溶劑回收技術(shù)有機地應(yīng)用在其中，其應(yīng)對的是人們最關(guān)注的提高收率、節(jié)能與環(huán)保理念，也是其技術(shù)應(yīng)用于制藥工業(yè)生產(chǎn)所實用性的一面。這二技術(shù)是對經(jīng)固氣分離后的濕熱載體進行噴淋洗滌，進一步收集附著在濕熱載體中的細微物料，以提高物料收率。同時，也為下一道冷凝溶劑回收工序也起著洗滌作用，提高回收溶劑的純度（溶劑有效成分達99.9％），以利回收溶劑重新利用，達到節(jié)約能源的目的。此外，這二技術(shù)也能對易揮發(fā)溶劑進行回收利用，達到了環(huán)保目的。
            
2.2壓差自動變送與在線氧氣檢測技術(shù)的應(yīng)用，使系統(tǒng)更安全、產(chǎn)品質(zhì)量更有保證
2.2.1壓差自動變送技術(shù)的新理念
      傳統(tǒng)開式噴霧干燥系統(tǒng)為負壓操作，一步公司在原研發(fā)的防爆型噴霧干燥機帶安全泄爆裝置的基礎(chǔ)上，把防爆型閉式循環(huán)離心噴霧干燥系統(tǒng)設(shè)計為正壓惰性氣體循環(huán)，并運用了壓差自動變送技術(shù)，這種技術(shù)應(yīng)用在此系統(tǒng)中國內(nèi)很少。防爆型閉式循環(huán)離心噴霧干燥系統(tǒng)工作壓力0.1MPa，有著常壓操作的特點，一則容器和管路本身具有較高安全系數(shù)；二則正壓能更好控制系統(tǒng)的氮氣之類惰性氣體的運行。壓差自動變送技術(shù)能保證：當(dāng)系統(tǒng)干燥所耗氮氣壓力低于0.1MPa工作壓力時，氮氣充氣閥即會自動打開并充氣；當(dāng)壓力達到0.1MPa工作壓力時，氮氣充氣閥會自動閉合，生產(chǎn)更安全。同時，干燥塔本身就置有防爆膜等的泄爆裝置，當(dāng)系統(tǒng)壓力升至0.2MPa時，防爆膜即會自動打開泄壓，確保設(shè)備安全。這二種技術(shù)的組合，即使干燥生產(chǎn)中有粉體摩擦積累或氣體氣化膨脹而產(chǎn)生靜電而導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)壓力升高時，這二種技術(shù)也能有效消除超壓或爆炸的隱患，進一步確保設(shè)備和生產(chǎn)安全。

2.2.2在線氧氣檢測技術(shù)的新理念
      系統(tǒng)應(yīng)用了在線氧氣檢測技術(shù)，這是國內(nèi)其它噴霧干燥系統(tǒng)所沒有的，其目的有二：一是防止噴霧干燥系統(tǒng)發(fā)生機體故障而產(chǎn)生泄漏點，能進一步確保安全生產(chǎn)；二是防止漏點滲氧而影響氮氣的純度，以確保產(chǎn)品不被氧化，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。在防爆型閉式循環(huán)離心噴霧干燥系統(tǒng)設(shè)置了氧氣在線檢測，在線氧氣檢測裝置可把系統(tǒng)氧氣殘留量設(shè)定值為10ppm，當(dāng)系統(tǒng)的氧氣量超過設(shè)定值時會發(fā)出聲光報警，并自動切斷電源，以示系統(tǒng)內(nèi)存在泄漏，即可采取有效措施采應(yīng)用。
            
2.3智能化自動控制技術(shù)的應(yīng)用，對傳統(tǒng)離心噴霧干燥設(shè)備進行了升級
     在國內(nèi)眾多離心噴霧設(shè)備上能實施PLC智能控制的產(chǎn)品很少，以至國內(nèi)此類產(chǎn)品總體還停留在中低級階段水平，而智能化自動控制技術(shù)是產(chǎn)品升級上的基礎(chǔ)手段，也是應(yīng)用性新技術(shù)理念的內(nèi)含之一。一步公司在研發(fā)此產(chǎn)品時，在防爆型閉式循環(huán)離心噴霧干燥系統(tǒng)采用PLC編程操作控制，能動態(tài)顯示整個工藝流程和工藝參數(shù)，能菜單式選定工藝參數(shù)或按工藝要求設(shè)定參數(shù)，各工藝參數(shù)也能儲存與打印。該產(chǎn)品在具有在線溫度測試與自動調(diào)節(jié)控制的同時，能達到超溫、超氧互鎖報警。這些智能化控制技術(shù)恰當(dāng)?shù)赝癸@了現(xiàn)代化設(shè)備標(biāo)志，也體現(xiàn)了cGMP所要求的可說明性與可追溯性的內(nèi)含。因此，這點是此類設(shè)備應(yīng)用于制藥工業(yè)生產(chǎn)的特殊之處所在，將有利于提高藥品現(xiàn)代化生產(chǎn)管理。
            
2.4創(chuàng)新的機械密封無泄露技術(shù)，有效地解決了此類系統(tǒng)的泄漏問題
     在國內(nèi)噴霧干燥系統(tǒng)中要解決泄漏是個難題，能有效應(yīng)對此問題的廠商不多。而對防爆型閉式循環(huán)離心噴霧干燥系統(tǒng)來說，達到無泄漏是關(guān)鍵所在，為了達到安全生產(chǎn)，干燥系統(tǒng)無泄漏尤為重要。為此，一步公司在法蘭、管道連接處采用高精度機械密封技術(shù)，所采用的連接法蘭除采用磨削加工工藝外，同時采用傳統(tǒng)的刮、磨工藝，確保法蘭接觸面的貼合程度達95％以上。其中，自創(chuàng)了法蘭焊接工藝，使法蘭焊接不變形，焊后平行度達到100％，通過高精度加工工藝的總裝，有效地確保整個干燥系統(tǒng)無泄漏。
            
3.結(jié)論
     本文從防爆型閉式循環(huán)離心噴霧干燥機的概要入手，筆者只從理論的角度對一步公司防爆型閉式循環(huán)離心噴霧干燥系統(tǒng)的創(chuàng)新點所形成新技術(shù)理念進行探討性敘述，目的是推進新產(chǎn)品新技術(shù)在國內(nèi)制藥裝備行業(yè)的興起，使國內(nèi)制藥裝備能早日立足國際。另外，筆者對其探討性敘述還是膚淺的，人們還應(yīng)進一步的調(diào)研與考察。
      此設(shè)備對原料藥、中草藥提取液、天然藥物濃縮和生物制品含有機溶劑物料的制粒干燥，以及對物料中的有機溶劑的回收等生產(chǎn)過程有著積極意義，其集防爆、安全、環(huán)保與節(jié)能新理念于一體，使傳統(tǒng)離心噴霧干燥機換發(fā)出新的生命力。
      通過本文的撰寫，筆者對防爆型閉式循環(huán)離心噴霧干燥機的新技術(shù)理論得到以下結(jié)論：
(1)  把閉式循環(huán)系統(tǒng)運用于防爆型離心噴霧干燥機上，且在制藥工業(yè)應(yīng)用屬國內(nèi)首創(chuàng)；
(2)  壓差自動變送與在線氧氣檢測技術(shù)的應(yīng)用，使系統(tǒng)更安全、產(chǎn)品質(zhì)量更有保證；
(3)  智能化自動控制技術(shù)的應(yīng)用，對傳統(tǒng)離心噴霧干燥設(shè)備進行了升級；
(4)  創(chuàng)新了機械密封無泄露技術(shù)，有效地解決了此類系統(tǒng)的泄漏問題。
            
(作者：田耀華 上海新先鋒藥業(yè)有限公司)

參考文獻：
(1) 查國才等，防爆型閉式循環(huán)離心噴霧干燥機的特點與新理念，中國制藥裝備雜志，總18期，2006/2
(2)防爆型閉式循環(huán)離心噴霧干燥機查新報告，江蘇省科技查新咨詢中心，2005/
(3)金國淼等，干燥設(shè)備，化學(xué)工業(yè)出版社，2002