国外干法制粒机的观察与探讨

第一篇：国外干法制粒机的观察与探讨

国外干法制粒机的观察与探讨

2010/6/13/11:53来源：中国制药装备作者：肖 潇 梁 毅

摘要：以德国Alexanderwerk公司设计的WP120Pharma干法制粒机为例，介绍了国外干法制粒设备的理念和技术，可为国内相关单位借鉴。关键词：干法制粒机；WP120Pharma；设备特性；结构和原理

随着质量源于设计（QualitybyDesign）的理念不断深入，药品生产工艺研发和中试也越来越受到制药行业的重视，旨在解决药品生产工艺在从实验放大到批量生产的过程中普遍存在诸多问题的现状。

干法制粒相较于传统湿法制粒，具备将粉体原料直接制成满足用户要求的颗粒状产品，无需任何中间体和添加剂，造粒后产品粒度均匀，堆积密度显著增加，不仅控制污染，又减少粉料和能源费，改善物料外观和流动性，便于贮存和运输，可控制溶解度、孔隙率和比表面积等诸多优点，尤其适用于湿法混合制粒、一步沸腾制粒无法作业的物料。

正是基于以上两点，德国Alexanderwerk公司设计出了一种新型的、适用于研发实验和中试用的WP120Pharma干法制粒机，能够广泛用于药品研发部门或小批量生产，如图1所示。设备特性

由于在药品研发或中试过程中，为节约成本，生产批量通常相对比较小，这点在某些成本高昂的生物药品上体现得更为明显。而WP120Pharma干法制粒机的最小处理批量仅为5g/批，并具备在连续生产情况下制粒8～40kg/h，这使得该设备能完全符合药品研发和中试的要求。此外，研发或中试中需频繁更换品种，而该设备采用的压辊悬臂式安装使得不同品种间的设备拆卸和清洗变得十分简便。针对研发实验或中试要求设备具备一定的移动性和灵活性，该设备则被设计为可移动单元，并将控制和操作面板直接集成在设备上（如图2所示），以便能够在不同使用地点快速投入生产。

图2

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除以上特性之外，WP120Pharma的设计满足了医药工业的法规和技术要求：(1)制粒装置和动力装置在空间上相分离；(2)压辊垂直排列消除了重力影响；(3)设备设计符合cGMP；(4)两级筛分制粒系统，保证制出符合要求的颗粒；(5)采用医用级不锈钢制造；(6)所有非金属材料符合FDA相关要求；(7)自动化PLC；(8)可选功能：在线清洗；(9)可选功能：电子记录(符合21CFRPart11中相关要求)；(10)可选功能：隔音装置；(11)可按照需要客户需求标准（URS）进行设计。2 结构和原理 2.1结构

WP120Pharma干法制粒机主要分为制粒装置和动力装置，两部分在空间上完全隔离。制粒装置又主要分为8个模块（如图3所示）：①为进料斗；②为螺杆进料系统；③为压制单元，压辊；④为预压制单元；⑤为取样口；⑥为两级筛分制粒系统；⑦为取样口；⑧为颗粒出口。

图3

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该设备不同于常规制粒机，增设⑤和⑦两个取样口正是考虑到药品研发或中试中工艺参数分析时频繁和多处取样的需求。2.2制粒工作原理 2.2.1辊压

干法制粒过程中辊压过程的基本原理非常简单，干粉状或微细晶体状原料被压辊挤压成薄片，并且薄片的质量决定了最终颗粒的质量。

普通干法制粒机的辊压压力和压辊的间隙是相对固定的，并不能考虑到不同物料以及同一物料不同批之间的差异性。而WP120Pharma干法制粒机使用了最新辊压控制技术，该设备的控制设备能够调节不同物料以及同一物料不同批之间的任何物理性质的波动（如局部的不均匀），使得干法制粒的工艺参数（如处理量、片状密度、辊压压力、速度等）能够被精确、重复地调整，从而高效地生产出高质量的颗粒。

此外，在该设备的进料和辊压处理过程之间有明确的、模块化的分离，螺杆进料系统②直接将粉末送至压辊③，使得辊压过程不会影响螺杆进料系统的初步压制过程，如图4所示。

图4 2.2.2制粒

颗粒通常有相应的粒径要求，一般以上下限的形式表示，超过规定粒径的和粒径不足的颗粒均不符合要求。而在经过辊压处理后，预压的薄片明显要大于最终颗粒的尺寸上限，只有再经过制粒系统的粉碎才可生产出最终颗粒。而且，最终颗粒的下游处理工序（如压制成片剂）要求颗粒的粒径波动控制在一个较小的范围内。

针对这一问题，WP120Pharma的制粒系统采用两级对角线设计，第一级为预制粒装置，第二级为最终制粒装置，通过控制系统分别对两级制粒系统的调节从而生产出粒径相对稳定的颗粒。如图5所示。

图5

点击此处查看全部新闻图片 更适合GMP 从消费者角度出发，纯净是药品最重要的属性；从制药厂商的角度来看，设备在功能上应当具备一定的灵活性，特别是实验或中试用设备。WP120Pharma干法制粒机满足以上两个要求——洁净和功能灵活。首先，WP120Pharma为完全密闭的干法制粒系统，可以减少生产过程中的粉尘污染，从而降低污染和污染的风险；其次，该设备采用了模块化设计，整个制粒装置完全可以只需使用少量工具即可拆卸，便于对所有模块单元进行清洗，并且可以方便地更换其中的螺杆和压辊以适应不同的制粒任务。4 结语

目前，WP120Pharma已被广泛应用于实验室或中试工厂中，用于测定随后大批量生产中的工艺参数。在该设备上测定的工艺参数能够轻松地放大到大型机器中，如Alexanderwerk制造的WP200Pharma。可以说，WP120Pharma是目前药品研发或中试中理想的实验用干法制粒机。

（中国药科大学医药产业发展研究中心，江苏南京210009）[参考文献] [１]冯雄峰.干法制粒及设备的特点与影响干轧效果因素的简述[J].机电信息,2006，4：49～50 [２]梁毅.GMP教程[M].北京：中国医药科技出版社，2003

第二篇：干法制粒机的论文

干法制粒机的机理及维护保养

摘要：为便于制药设备管理和维修人员能够进行及时有效的维护保养干法制粒设备，本文对WP200 Pharma型干法制粒机的设备特性、工作原理、结构及其性能进行了分析，并介绍了在使用过程中的维护保养方法，确保设备正常运行。

关键词：干法制粒机；WP200 Pharma；设备特性；结构和原理；维护保养

制药设备是药品企业生产的物质基础，是医药工业发展的手段和工具。随着现代工业化生产的不断推进，制药设备在药品企业发展竞争中显得愈发重要了。药品企业的机械生产设备，就像是企业的“生命线”，它不是永远不坏的永动机，需要优秀的维修人员进行及时有效的维护保养。如果机械设备维护保养良好，它就能为药品生产企业提供优质的药品生产条件，能够为企业的稳定而快速发展提供保障。机械设备方面如果出现大量问题，就无法保证企业的正常生产。

随着质量源于设计（QualitybyDesign）的理念不断深入，药品生产的设备也越来越受到制药行业的重视，旨在解决药品生产药品生产过程中设备对物料的污染普遍存在诸多问题的现状。

干法制粒相较于传统湿法制粒，具备将粉体原料直接制成满足用户要求的颗粒状产品，无需任何中间体和添加剂，造粒后产品粒度均匀，堆积密度显著增加，不仅控制污染，又减少粉料和能源费，改善物料外观和流动性，便于贮存和运输，可控制溶解度、孔隙率和比表面积等诸多优点，尤其适用于湿法混合制粒、一步沸腾制粒无法作业的物料。

正是基于以上两点，德国Alexanderwerk公司设计出了一种新型的、适用于大生产用的WP200 Pharma干法制粒机，能够广泛用于药品大生产，如图1所示。

图1 1 设备特性

该设备采用的压辊悬臂式安装使得不同品种间的设备拆卸和清洗变得十分简便。并将控制和操作面板直接集成在设备上（如图2所示），以便操作和维护。

图2

除以上特性之外，WP200 Pharma的设计满足了医药工业的法规和技术要求：(1)制粒装置和动力装置在空间上相分离；(2)压辊垂直排列消除了重力影响；(3)设备设计符合cGMP；(4)两级筛分制粒系统，保证制出符合要求的颗粒；(5)采用医用级不锈钢制造；(6)所有非金属材料符合FDA相关要求；(7)自动化PLC；(8)可选功能：在线清洗；(9)可选功能：电子记录；(10)可选功能：隔音装置；(11)可按照需要客户需求标准（URS）进行设计。2 结构和原理 2.1结构

WP200 Pharma干法制粒机主要分为制粒装置和动力装置，两部分在空间上完全隔离。制粒装置又主要分为8个模块（如图3所示）：①为进料斗；②为螺杆进料系统；③为压制单元，压辊；④为预压制单元；⑤为取样口；⑥为两级筛分制粒系统；⑦为取样口；⑧为颗粒出口。

图3

该设备不同于常规制粒机，增设⑤和⑦两个取样口正是考虑到药品生产过程控制的要求和多处取样的需求。2.2制粒工作原理 2.2.1辊压

干法制粒过程中辊压过程的基本原理非常简单，干粉状或微细晶体状原料被压辊挤压成薄片，并且薄片的质量决定了最终颗粒的质量。

普通干法制粒机的辊压压力和压辊的间隙是相对固定的，并不能考虑到不同物料以及同一物料不同批之间的差异性。而WP200 Pharma干法制粒机使用了最新辊压控制技术，该设备的控制设备能够调节不同物料以及同一物料不同批之间的任何物理性质的波动（如局部的不均匀），使得干法制粒的工艺参数（如处理量、片状密度、辊压压力、速度等）能够被精确、重复地调整，从而高效地生产出高质量的颗粒。

此外，在该设备的进料和辊压处理过程之间有明确的、模块化的分离，螺杆进料系统②直接将粉末送至压辊③，使得辊压过程不会影响螺杆进料系统的初步压制过程，如图4所示。

2.2.2制粒

颗粒通常有相应的粒径要求，一般以上下限的形式表示，超过规定粒径的和粒径不足的颗粒均不符合要求。而在经过辊压处理后，预压的薄片明显要大于最终颗粒的尺寸上限，只有再经过制粒系统的粉碎才可生产出最终颗粒。而且，最终颗粒的下游处理工序（如压制成片剂或颗粒包装）要求颗粒的粒径波动控制在一个较小的范围内。

针对这一问题，WP200 Pharma的制粒系统采用两级对角线设计，第一级为预制粒装置，第二级为最终制粒装置，通过控制系统分别对两级制粒系统的调节从而生产出粒径相对稳定的颗粒。如图5所示。

图5

更适合GMP

从消费者角度出发，纯净是药品最重要的属性；从制药厂商的角度来看，设备在功能上应当具备一定的灵活性，特别是品种较多的制药厂。WP200 Pharma干法制粒机满足以上两个要求——洁净和功能灵活。首先，WP200 Pharma为完全密闭的干法制粒系统，可以减少生产过程中的粉尘污染，从而降低污染和污染的风险；其次，该设备采用了模块化设计，整个制粒装置完全可以只需使用少量工具即可拆卸，便于对所有模块单元进行清洗，并且可以方便地更换其中的螺杆和压辊以适应不同的制粒任务。

维护保养方法

（1）送料预压制单元

双螺杆转动，强制将物料送至辊压单元，在这过程中，物料就会向螺杆传动的支撑件，即轴承挤压，为防止物料和轴承互相污染，其中加装了起密封作用的骨架油封（硅胶材料）。使用一段时间后，该骨架油封会磨损，内径加大，不能很好地起到密封作用，就会造成物料进入轴承进而损坏轴承，还会造成轴承对物料的污染。因此，应定期对该骨架油封进行检查和更换，以防造成不良的后果。

（2）辊压单元

由于采用压辊悬臂式安装，主轴从传动区域穿到生产操作区时，有一个密封的问题，该设备采用骨架油封和气密封圈双重保护，以防止物料和传动区的相互污染。主轴的转动会造成密封圈的磨损，因此应定期对该骨架油封和气密封圈进行检查和更换，以防造成不良的后果。

该设备辊压压力可达20T以上，对主轴和轴承要求很高，高负载的压轮轴设计成柔性支承，万一遇到超大过载也不会损伤轴承或主轴，主轴轴承的负载能力可达35T，仍需定期对轴承或主轴进行检查。

该设备采用负压吸式冷却水系统，直接冷却压轮内表面，以降低压辊温度，避免药物受热粘附和影响其质量。应定期检查其冷却水系统，是否正常运转，密封是否完好。

（3）粉粹和整粒单元

两级整粒均需用合适目数的丝网，丝网包住的转辊高速旋转，对物料进行挤压，挤出丝网后造出合适的颗粒。在这个过程中，会对丝网造成一定的磨损，应定期对丝网进行检查和更换，并在生产前后进行检查，若发现异常，马上处理，避免断裂的丝网混入药物，造成污染。5 结语

本文通过对WP200 Pharma型干法制粒机的设备特性、工作原理、结构及其性能进行了分析，并介绍了在使用过程中的维护保养方法，为该干法制粒机的使用厂家提供帮助，以保证其正常运行，减少因干法制粒机的故障而造成的损失，保证生产的正常运转和药品质量。

第三篇：进口干法制粒机与国产干法制粒机性能对比

进口干法制粒机与国产干法制粒机性能对比

项目

国产干法制粒机

进口干法制粒机

（以日本友谊公司为例）

颗粒一次合格率

45%-60%

70%-85%

价格

产能30-40kg/h

15-40万人民币

220万人民币

配件消耗情况

每年约6万人民币（压辊易磨损，每年更换）

每年约4万人民币

每年折旧费

只能按7年折旧，每年3-6万人民币

按11年折旧，每年折旧20万人民币，此折旧费摊算到产品成本所占比例很小，相对于国产设备，由于一次合格率提高了10到30个百分点，长期生产将极大的提高生产效率，降低生产成本

设备运行故障率

较高（据调研，即使国内最好的国产设备，设备每运行1000小时故障时间36小时，故障率为3.6%）

较低（以国内某药业的日本友谊公司制造的TF-208型干法制粒机为例，该设备至今已经使用近10年，仍运行正常，目前为每运行1000小时故障时间6小时，故障率为0.6%）

工艺参数稳定性

随着使用时间增长，设备操作技术参数会发生偏移

较好的稳定性，设备操作参数不会发生偏移

工艺软件服务方面

目前国产设备厂家几乎没有能力提供具体可行的工艺，只能采取试机摸索的简单方法

可以提供完善的造粒技术参数

质量保证

回粉率较高，往复挤压制粒，对溶出度和崩解度有较大影响

较少的回粉率，极大的保证了产品内在质量

第四篇：湿法除尘与干法除尘优缺点

湿法除尘与干法除尘区别

在转炉锤炼过程中产生约1400-1500度高温废气，主要成分是CO、CO2、O2、N2和SO2，CO含量达70%以上，含大量粉尘，粉尘浓度度可达150-200mg/m3，吨钢可产生10-30kg的粉尘，所以转炉烟气具有高温，有毒，易燃易爆，粉尘量高的特点，同时转炉煤气具有较高的利用价值。烟气粉尘含有50%以上的全铁，可循环利用。转炉生产是一种间歇性生产，所以转炉煤气也是间断产生的，使得烟气处理控制系统也变的更加复杂。

水除尘存在问题：

1． 一文，二文需要的除尘水量很大

2． 蒸汽和湿粉尘粘到引凤风机叶片造成转子不平衡，风机震动大二损坏，故障率高影响系

统正常运行

3． 系统结垢导致除尘能力下降，集尘效果和净化效果变差，炉口烟尘外溢，放散烟筒冒黄

烟

4． 系统阻力大，能耗高

5． 污泥处理工序复杂，造价高，而且容易造成二次污染

干法除尘存在一些问题

1.干法除尘设备造价较高，但自动化程度较高

2.采用机构、设备较多，结构复杂，故障率高，维修时间长

3.由于蒸发冷喷淋水造成烟气含有较高水分，已结霜，影响在蒸发冷却器内部结构堵塞管

道，影响极板间带电压稳定，还用一影响赎回系统设备的使用寿命，为此蒸发冷谁压控制有严格要求

4.蒸发冷却器器壁结垢问题还没有很好的解决

5.鞋包频繁，影响电除尘内部部件的寿命和除尘效果

6.除尘煤气温度较高，还需要专门的煤气冷却系统进行冷却才能被回收

两者相比较：干法除尘排放的烟气粉尘量小于10mg/n·m3，达到国家目前排放标准水平，具有显著的环保效益，且回收煤气含尘量少，可以直接使用，转炉除尘风机的维修周期可以延长，降低工人劳动强度和备件损耗，从而节约维修成本。冷却水消耗量叫湿法除尘减少50%，从而减少水消耗。由于干法除尘系统阻力只有湿法的30%，因此在处理相同烟气量的情况下，鞥及所需额定功率只有湿法的50%，价值采用变频调速，除尘的电耗可降低50%，具有显著的节能效益。

炼钢厂

张艳

第五篇：干法选煤技术与工艺

河津市瑞泰选煤有限公司干法选煤技术与工艺

一 项目背景

我国是世界上以燃煤为主的国家之一，煤炭在我国一次性能源消费结构中占70%，以煤炭作为主要能源直接燃烧，造成了严重的大气污染，燃煤的主要污染物是二氧化硫和烟尘。为了减少环境污染，必须大力发展洁净煤技术。

洁净煤技术是旨在减少污染和提高效率的煤炭开采、加工、燃烧、转换和污染控制新技术的总称。选煤是洁净煤技术的基础，通过选煤可以优化产品结构，提高煤炭利用效率。因此，加快发展选煤技术对于实现煤炭资源的综合利用、节约能源、减少环境污染具有十分重要的意义。

据了解，目前各主要产煤国原煤入选比例分别为：美国55%，俄罗斯60%、英国75%、德国95%、澳大利亚75%、波兰50%。和这些国家相比较，我国煤炭的平均入选比例仅为33%，为此，我国把发展选煤纳入煤炭工业中长期发展规划，计划到2010年全国原煤入洗率达到50%，2020年达到70%。

为了顺应中国煤炭工业战略，促进洁净煤事业全面发展，需要研究高效的干法选煤技术。干法选煤技术主要是利用煤与矸石的物理性质差别实现分选。干法选煤包括风选、摩擦选、磁选、电选、X射线选、微波选、空气重介流化床选煤

等，其中已实现工业应用的是风力选煤，在我国得到比较广泛应用的干法分选设备是CFX型风力摇床和FGX型干选机。二 干法选煤的主要优点 投资少，建设周期短，投产快。干法选煤工艺简单，设备少，不用水，不需煤泥水处理系统，可不建厂房，投资为同型湿法选煤厂的1/4-1/5.2 维修量小，运转平稳，操作简单，生产成本低，加工费仅为4-6元/T。劳动生产效率高，生产工人少。年处理60万t以下干选系统全员效率50-70t/工；年处理60万t以上干选系统80t/工。入料粒度范围宽。对80mm以下原煤可分级入选，也可不分级入选。对原煤水分要求不严，外在水分小于9%，内在水分不限。原煤经分选后，不仅不增加产品水分，而且产品水分还会比原煤略有降低。耗风量小。所需风量只用于松散床层，造成物料有较好的流动性，而不是将物料悬浮。因此，用风量比传统风选少，不足其1/3.7 占地面积小，占用空间小，建设周期短，维修量低。8 除尘效果好。两段或三段除尘工艺和负压操作，保 证了大气环境和工作环境不受粉尘污染，排出的部分气体含尘小于50mg/m3，低于国家规定的150mg/m3标准。三 干法选煤工作原理

干法选煤是指粒度和密度不同的物料在空气流、机械振动或摇动的共同作用下，服从颗粒的干扰沉降规律，进行分层。粒度相同的颗粒中密度较大的集中在床面底层，密度较小的集中在床面上层；密度相同的颗粒中粒度较大的集中在下层，粒度较小的集中在上层。离析作用和风力作用

床面上物料的松散和分层是由机械振动和上升气流的悬浮作用实现的，松散强度随机械振动强度和风速的提高而增强。在无风作用的情况下，不同密度矿粒依靠位能降低的原理分层，就不可避免使矿粒形成一种类似筛孔可变的筛子，造成离析分层。即密度大的颗粒向下运动，反之被挤到上层，密度小、粒度也小的颗粒则透过颗粒间的缝隙漏到下层。在有风情况下，一方面可以加强粒群的松散，另一方面可以将密度小、粒度也小的颗粒吹到床层上部，强化分层。在离析作用和风力作用的共同作用下，使物料按密度进行分层。自生介质的分选作用

在干选机中，细颗粒物料和风组成具有一定密度的气-固悬浮体，称之为自生介质。按照阿基米德原理，小于悬浮

密度的煤上升，大于悬浮体密度的矸石中煤则下沉。随着分选过程的进行，细粒粉煤不断随大粒度精煤排出，剩余粒度较粗、密度较高的中等颗粒物料，又与空气组成新的密度更高的气固悬浮体，有利于中煤和矸石的分选 颗粒相互作用的浮力效应

在干选机的分选过程中，作为自生介质的细颗粒物料逐渐随大颗粒精煤排出，其余物料进入后续分选过程。此时，起主要分选作用的不再是自生介质，而是颗粒相互作用的浮力效应，即物料沿床面横断面自上而下相对密度逐渐升高，低密度物料向下运动是，由于无法克服下层物料形成的强大浮力而转到煤层上面，高密度物料则能克服这种阻力，逐渐移动到床层底部，从而完成按密度分层。

综上所述，干选机的分选原理就是利用振动力和风力的综合作用造成床层松散和矿粒按密度分层。在不同的区段既有自生介质（粉煤）与空气形成的混合介质分选（精煤段），又有颗粒相互作用的浮力效应（中煤矸石段），形成一种不同于其他选煤设备的综合分选机理。四 CFX干选机的分选过程

CFX型干选机由分选床、振动源、风室、机架、调坡装置等组成，如下图所示。其分选过程：入选物料经振动给料机给入具有一定纵向和横向倾角的分选床，振动源带动分选

床振动，床面下有若干个可控制风量的风室，空气由离心通风机供入风室，通过床面上的风孔，气流向上作用于被分选物料，在振动力和风力的共同作用下，物料松散并按密度分层，轻物料在上，重物料在下。风力分选机还利用了入料中的细颗粒作为自生介质和空气组成气固混合悬浮体，在一定程度上相当于空气煤泥介质分选机，改善了粗粒级的分选效果。

CFX型干选机分选过程（如图）

由于分选床具有较大的横向坡度，表层煤在重力作用下进入下一条平行沟槽再选，经过平行沟槽的多次分选，得到的精煤首先在排料边排出。沉入槽底的矸石中煤等高密度物料，逐渐移动到矸石中煤排料端排出，从而完成分选过程。在排料边，从精煤、中煤到矸石产品的灰分逐渐提高，可出多种产品。

五 CFX型干选机干法选煤工艺流程

干法选煤工艺与一般选煤工艺基本相同，但又有其自身 特点：干选机分选粒度级别宽，可以入选80-0mm粒级物料；可以用来分选12-0mm、20-0mm等粒度较小的筛下物料；干选机对6-0mm细粒级粉煤分选效果不理想，但粉煤作为自生介质可以使大于6mm的原煤分选效果得到明显提高；干选机可以按照用户要求出灰分、发热量由低到高的多种产品；干选机最适合于高密度分选，排出矸石。

根据以上特点干法选煤工艺包括以下作业：原煤破碎分级、干法分选、供风、除尘、产品运输与储存。如下图所示。

有时为了保证精煤和排出中煤矸石的治理，还需要出一部分中煤产品或将中煤分出再选。一般中煤量约占入选量的10%左右。