专利名称：流化床装置模块以及在流化床装置中用第二模块替换第一模块的方法
技术领域：
本发明涉及一种流化床装置模块，该流化床装置模块包括一外壁，该外壁包封处理室并且具有下部凸缘连接部和上部凸缘连接部，该下部凸缘连接部适于与流化气体源的凸缘连接部相连接，该上部凸缘连接部适于与用于气体排放的过滤室的凸缘连接部相连接。
背景技术：
US 5615493(Niro Holding A/S)公开了一种喷雾干燥设备，该设备具有干燥室并在其底部具有连续式流化床。通过圆柱形分隔壁将流化层分成具有返混的第一中心区域和活塞流式的第二环绕的通道形成区域。
US 3723395公开了一种用于化学反应和干燥操作的分批式装置。该装置包括具有内部柔性分隔件的圆柱形反应器，该分隔件从底板延伸且大大高于流化床的膨胀液面，从而将圆柱形反应器分成两个具有可变容积的分批反应室。每个分批反应室具有分离的产品入口和出口连接部，该连接部穿过圆柱形反应器的周向壁设置并通过管道和阀分别与产品源和出口相连接。已表明，两个分批反应室的组合输出接近连续反应器的输出。
WO 03/033126公开了一种包括一个或多个用于处理物料的模块的流化床装置，每个模块包括多个分开设置的分批流化单元，每个单元包括可替换的分批流化室。每个流化单元通过管道连接到公共的气体处理单元。一个或多个所述单元可同时操作，从而每个单元内处理的物料可相同或不同，并且每个单元内的物料的量可相同或不同。
此外，已知可从Aeromatic-Fielder得到的模块化分批流化床装置，由此可将不同的处理模块安装到公共的处理室内，从而使灵活性最大。可选的模块可用于干燥、粒化和涂覆。
在制药工业中，分批处理器由于产品可追踪性要求而是优选的。但是，不同批次的操纵麻烦且劳动密集，因为在每一批次的处理之间需要手动填充和倒空处理室。
本发明的目的是提供一种用于分批式设计的流化床装置的流化床装置模块，从而有助于操纵。
发明内容
鉴于此目的，在处理室内设置至少一个分隔元件，使得在处理室内形成至少一个细长通道，由此限定活塞流区域，并且在模块中设置至少一个基本连续操作的产品入口和至少一个基本连续操作的产品出口。
这样，流化床装置通常可利用已知类型的分批处理模块，并且在出现特殊要求例如易于操纵的情况下，可用根据本发明的流化床装置模块替换该分批处理模块，由此通过所述至少一个细长通道可运行连续的过程，从而促进生产。这样，一个流化床装置既可用于其中分批处理器是优选的情况，又可用于其中需要连续处理器的优点的情况。连续过程以被包含的方式操作也是有利的，从而个人不会暴露在正在处理的物料下。
在优选实施例中，分隔元件的形式为在处理室内居中设置的芯部以及在该芯部和外壁之间延伸的至少一个分隔壁。因此，所述细长通道遵循一光滑的曲线，从而消除了产品可能堵塞的边缘。
在一个实施例中，每个细长通道均在该通道的第一端设有穿过外壁布置的产品入口，并且在该通道的第二端设有穿过外壁布置的产品出口。
芯部的上端可用锥形顶部部件封闭，以便避免产品在芯部之上堆积。
所述锥形顶部部件的下端可位于所述上部凸缘连接部和下部凸缘连接部之间的中点下方，从而可使流化床具有合适的高度。
一具有用于流化气体的入口的底板可设置在所述下部凸缘连接部处并且在芯部和外壁之间延伸。在模块上设置专用的底板是有利的，由此底板的设计适合于芯部，特别是，底板可紧密地配合于中心芯部。
在一个优选实施例中，每个通道的长度L比所述通道的水平宽度W大5倍以上，优选地大10倍以上。从而，可实现通道的合适的细长的设计，由此可获得待处理的产品的适当的活塞流。
在另一个实施例中，芯部是空心的并且围绕单独的返混式流化床区域。这样，可进行连续的两步式处理，产品首先在返混式中心流化床区域内被处理，其次在围绕的活塞流式流化床区域内被处理。
芯部可以是圆柱形的，外壁可具有圆形横截面，并且芯部可与外壁基本上同心地设置，从而通道可具有均匀的宽度。
在一个实施例中，在至少一个通道的产品出口端设有用于例如使用近红外光谱或微波监控产品特性的装置。由此可监控几乎处理完毕的产品的情况并用于控制相关的工艺参数以便获得被处理产品的希望的质量。
可将用于监控产品特性的装置放置在设置于流化床装置模块的壁中的窗口处。
本发明还涉及一种包含根据上文的流化床装置模块的流化床装置。
在一个实施例中，流化床装置模块的上部凸缘连接部和下部凸缘连接部利用气缸驱动的夹紧装置或类似合适的装置分别与充气室和过滤室的相应的凸缘连接部相连接。因此，可有助于容易地替换模块。
在一个实施例中，流化床装置包括计算机，该计算机适于根据利用用于监控产品特性的装置测量的参数例如在流化床装置内处理的产品的残留水分来控制操作参数，例如流化气体和产品输入流的流量和温度。
本发明还涉及一种在流化床装置中将第一模块替换成第二模块的方法，所述模块包括包封处理室的外壁，第一模块的下部和上部凸缘连接部分别与流化床装置的流化气体源和用于气体排放的过滤室的相应的下部和上部凸缘连接部断开，用第二模块替换第一模块，并且使第二模块的下部和上部凸缘连接部与该流化床装置的相应的下部和上部凸缘连接部相连接。
该方法的特征在于，分批式的第一模块被连续式的第二模块替换，由此在处理室内设置至少一个分隔元件，使得在处理室内形成至少一个细长通道，由此限定活塞流区域；至少一个产品入口与该流化床装置的基本连续操作的产品源相连接；并且至少一个产品出口与该流化床装置的基本连续操作的产品排出口相连接。从而可获得上述优点。
在一个实施例中，分隔元件设置成处理室内的芯部以及在该芯部和外壁之间延伸的至少一个分隔壁的形式。从而可获得上述优点。
在一个实施例中，设置在第二模块的壁中的窗口处的近红外装置、微波装置等与该流化床装置的计算机相连接。从而可获得上述优点。
下面将参照示意性的附图通过实施例的示例更详细地说明本发明，在附图中图1是根据本发明的流化床装置模块的透视俯视图；图2是图1内的流化床装置模块的图解剖面图；图3是包含图1内的流化床装置模块的流化床装置的图解剖面图；图4是图1内的流化床装置模块的图解剖面俯视图；图5到7是图4内的流化床装置模块的其它实施例的图解剖面俯视图；图8是用于图1内的流化床装置模块的底板的实施例的图解俯视图；以及图9和10是图4和5内的流化床装置模块的不同实施例的俯视图。
具体实施例方式
图1和2示出用于如图3所示的流化床装置的流化床装置模块1。根据本发明的流化床装置2例如可用于干燥部分干燥的但仍然潮湿的粉末状或颗粒状产品例如药品或保健品。流化床装置内的将要被干燥的潮湿产品例如可已经在喷雾干燥过程或挤出过程中产生。除了干燥之外，该装置还适合于粒化、凝聚或涂覆。尽管根据本发明的装置尤其适合于所提及的制药工业内的过程，但是本发明通常还可应用于其它产品以及流化床反应器。
图2所示的流化床装置模块1包括具有下部凸缘连接部4和上部凸缘连接部5的锥形外壁3。圆柱形芯部6与该外壁3同心地设置，该芯部6的上端通过锥形顶部部件7封闭。外壁3和芯部6均可具有与所示构型不同的其它构型，例如圆柱形、锥形或它们的组合。在凸缘连接部4处，外壁3和芯部6之间的空间通过底板8封闭，该底板具有用于流化气体的穿孔形式的未示出的入口。根据将要处理的产品，流化床装置模块1可配备有不同的底板。底板可拆卸地连接于芯部和外壁。外壁3包封处理室9并设有产品入口10和产品出口11(由虚线示出)。
底板8可用单块金属板制成，或如图8所示由多个板区段12组成。底板8或板区段12可以公知的方式通过在板内冲压多个穿孔形式的孔以便每个孔与加强筋(gill)部分相关联来制造，该加强筋部分例如是如EP 0474949B1(NIRO HOLDING A/S)，EP 0507038B1(NIRO HOLDING A/S)或EP 0876203B1(NIRO A/S)所述并且商标分别为FLEX PLATETM，NON-SIFTING GILL PLATETM和BUBBLE PLATETM。底板8或板区段12的未示出的加强筋部分适于促进产品从产品入口10的位置通过通道13、26、27、35到产品出口11的位置的传送，见图4-7，所述通道在外壁3和芯部6之间的空间内延伸。穿孔的大小和方向在整个底板或其区段中可不相同。
在图3中，流化床装置模块1示出为安装在流化床装置2内。模块1的下部凸缘连接部4与一充气室15的对应的凸缘连接部14相连接，该充气室15具有用于流化气体的入口16。模块1的上部凸缘连接部5与一过滤室18的对应的凸缘连接部17相连接，该过滤室18具有气体出口19，并包括用于在流化气体通过出口19排出之前过滤该流化气体的过滤器20。流化床装置模块1可选择地包括具有用于流化气体的入口16的充气室15，从而所述入口16的凸缘连接部将构成模块1的下部凸缘连接部。
在图3所示的流化床装置2的正常使用中，流化床装置模块1由标准的分批处理模块(未示出)代替，该标准的分批处理模块也具有包封处理室的外壁，并且以与图1和2内所示的模块相同的方式设置有下部和上部凸缘连接部。但是，该标准的分批处理模块不具有产品入口、产品出口和芯部。该分批处理模块以公知的方式使用，从而该模块可与过滤室18断开并通过其上部开口填充将要处理的产品。然后，该分批处理模块通过其上部凸缘连接部连接到过滤室18，并通过利用从充气室15进入的流化气体建立流化床来处理该产品。在一批产品已处理完之后，该模块再次与过滤室18断开，并且例如被倾斜，从而可通过该分批处理模块的顶部开口倾倒出已处理的产品，或者用其它方法倒空。
但是，在分批处理器中发生所谓的返混过程，并且难以确定单个批次的合适的处理时间。尽管一批产品的所有单个颗粒都被处理相同的时间，但是每个单独颗粒的适当的处理时间可根据颗粒的大小、颗粒在处理期间的行为等而改变。如果产品的单个颗粒与它们的最优处理时间相比被处理过长的时间，则它们会例如由于热敏性而被损坏，如果单个颗粒与它们的最优处理时间相比被处理过短的时间，则这些颗粒的残留水分会过高。因此，已处理的一批产品的单个颗粒仅被处理了它们的最优处理时间的平均值。
在例如希望易于操纵的情况下，用根据本发明的并且分别在图1和2中示出的、且处于图3的安装状态的流体床装置模块1代替上述标准的分批处理模块。根据本发明的流体床装置模块1还有利地用于其中物料的供给是连续的情况，例如当从混合器或压出机供给物料时。在处理期间，通过产品入口10将粉末状或颗粒状产品连续供给到处理室9内，其中利用被供给到充气室15的入口16并通过底板8中的未示出的穿孔进入处理室9的合适的流化气体建立用虚线21指示的产品流化床。流化产品从入口10的位置经过细长的通道13流到产品出口11的位置，该产品出口在图2和3中用虚线指示。
图4示出从上面观察的通道13，在该通道中建立了流化床。一垂直分隔壁22在芯部6和外壁3之间延伸，从而将通道13的第一端23与所述通道的第二端24分隔开。在通道13的第一端23穿过外壁3设置产品入口10，并且在通道13的第二端24设置产品出口11。由图1和2可见，产品入口10设置在芯部6的上端，产品出口11设置成用于合适的床高度。产品出口11在图2和3内位于流化床的顶部液面处，但是其还可位于较低的位置——例如如图1所示——以便团块可以离开。在出口11位于较低位置的情况下，其可设有一种可被调节以便保持流化床的预期液面的门、阀或类似装置。根据本发明，基本连续操作的产品出口应构造成包含这种调节出口，因为在平均时间段期间该出口将是连续操作的。类似地，基本连续操作的产品入口应构造成包含调节入口，从而在平均时间段期间该入口是连续操作的。
还可在图2和3中所示的液面附近设置一个出口，并且在一较低的位置设置具有门等的单独的团块出口以便偶尔打开。
流化产品形成如图4内的箭头25所示的从细长通道13的第一端23到第二端24的活塞流。在图4所示的实施例中，通道13的沿通道中心线测量的长度L大约比通道13的宽度W大6倍。图5示出流化床装置模块1的另一个实施例，通道13的长度L大约比通道13的宽度W大15倍。通过设计通道13的长度L和宽度W之间的关系，可实现适合于将要处理的产品的活塞流。根据本发明，设计一定范围的用于不同类型的活塞流并具有不同穿孔板的不同流化床装置模块1是有利的。然后，可为流化床装置2装配为将要处理的产品专门设计的流化床装置模块1。
根据本发明，在处理室内设置分隔元件以便促进所谓的活塞流，从而与不存在分隔元件相比，可更好地控制处理室内的单个颗粒的停留时间，因为是沿入口到出口的方向引导物料的流动。因此，单个颗粒在处理室内受到更平等的处理。
图6示出流化床装置模块1的另一个实施例，其适于两个分离的活塞流。两个分离的通道26、27通过两个分隔壁28、29分隔开，第一通道26具有产品入口30和产品出口31，第二通道27具有产品入口32和产品出口33。这样，可同时处理两个分离的产品连续流。例如，可在流化床装置中的第一通道26内处理产品，通过产品出口31排出产品以便在不同的装置内进一步进行处理，并且通过产品入口32使产品重新进入该流化床装置，在模块1的第二通道27内处理产品，并最终通过产品出口33排出处理完的产品。此外，可仅使用第一通道26或第二通道27。在此情况下，如果将用于流化气体的充气室15相应地分隔开从而具有用于第一和第二通道26、27的分离的充气室则是有利的。最后，甚至还可以通过图6中所示的模块1同时处理两种不同的产品，或者在两个室内执行不同的过程。在图6所示的实施例中，如果分隔壁28、29之一或全部沿细长通道26、27的纵向方向可调，从而通道26、27的长度可根据各个需求而改变则是有利的。
图7示出根据本发明的流化床装置模块1的另一个实施例。在此实施例中，芯部6是空心的并且围绕一返混类型的单独的流化床34。将要处理的产品通过位于流化床34上方并因此在图中不可见的产品入口进入。在流化床34中进行处理之后，产品通过形成于芯部6的壁内的开口36进入在芯部6和外壁3之间形成的环绕的通道35内。流化产品然后沿箭头37的方向在通道35内形成活塞流，并最后通过产品出口38离开。与图4和5中所示的实施例一样，分隔壁39将通道35的第一和第二端分隔开。在此实施例中，如果将充气室15分成分别供给返混类型的中心流化床34和通道内的活塞流流化床的两个分离的充气室是同样有利的。
流化床装置模块的通道13、26、27、35可配备有窗口40，该窗口具有相关联的近红外(NIR)装置41或基于另一种分析技术例如微波的装置，以便监控产品特性例如残留水分。窗口40和装置41优选地位于通道的第二端、靠近产品出口11、31、33、38，以便监控处理差不多结束的位置处的产品的特性。窗口40可设置在外壁3内、圆柱形芯部6内或者底板8内。此外，装置41可悬吊在流化床上方。如图3所示，流化床装置2包括计算机42，该计算机适于根据使用近红外装置41测量的参数——例如在流化床装置内处理的产品的残留水分——控制操作参数，例如流化气体和产品输入流的流量和温度。
此外，产品出口可表现为通过模块1的外壁3设置的且具有向下指向的入口端的吸管的形式。吸入压力可通过计算机根据测量的底板8两侧的压差控制。压差可在每个通道的产品出口端利用分别设置在底板8的每一侧上的压力传感器测量。
在上述根据本发明的流化床装置模块的不同实施例中，可安装不同类型的处理设备。例如，可设置用于涂覆颗粒的喷涂装置，该装置例如位于在其底部开口的垂直管的底部，从而颗粒在离开之前可通过该管再循环数次。可在该(流化床)装置的细长通道内设置多个这种喷涂装置，例如位于通道内设置的分离的互连隔间内。
根据本发明的流化床装置模块1还可有利地作为用于现有的分批流化床装置的改型装置被提供。
图9示出根据本发明的流化床装置模块1的另一个实施例，其中一螺旋形壁43从处理室9的中心区域44延伸到外壁3，并且该螺旋形壁43在位置45处连接在该外壁上。在处理室的中心区域44设置有未示出的产品入口，而在螺旋形壁43在该处连接于外壁的位置45处通过外壁设置有产品出口46。由此提供了形成活塞流区域的细长通道47。
图10示出根据本发明的流化床装置模块1的另一个实施例，平行的分隔壁48设置成交替地连接于圆周外壁3的相对部分，从而形成从产品入口50延伸到产品出口51的形成活塞流区域的细长通道49。
在所有上述实施例中，分隔元件6、22、28、29、39、45、48的高度可调节，从而可通过允许一部分产品从分隔元件溢出以促进一定程度的返混——尽管通常希望形成活塞流。
权利要求
1.一种流化床装置模块，该流化床装置模块包括一外壁，该外壁包封处理室并且具有下部凸缘连接部和上部凸缘连接部，该下部凸缘连接部适于与流化气体源的凸缘连接部相连接，该上部凸缘连接部适于与用于气体排放的过滤室的凸缘连接部相连接，其特征在于，在处理室内设有至少一个分隔元件，使得在处理室内形成至少一个细长通道，由此限定活塞流区域，并且在该模块中设有至少一个基本连续操作的产品入口和至少一个基本连续操作的产品出口。
2.根据权利要求1的流化床装置模块，其特征在于，所述分隔元件的形式为在处理室内居中设置的芯部以及在该芯部和外壁之间延伸的至少一个分隔壁。
3.根据权利要求2的流化床装置模块，其特征在于，每个细长通道在该通道的第一端设有穿过外壁布置的产品入口，并且在该通道的第二端设有穿过外壁布置的产品出口。
4.根据权利要求2或3的流化床装置模块，其特征在于，所述芯部的上端通过锥形顶部部件封闭。
5.根据权利要求4的流化床装置模块，其特征在于，所述锥形顶部部件的下端位于所述上部凸缘连接部和下部凸缘连接部之间的中点下方。
6.根据权利要求2-5中任一项的流化床装置模块，其特征在于，一具有用于流化气体的入口的底板设置在所述下部凸缘连接部处并且在芯部和外壁之间延伸。
7.根据前述权利要求中任一项的流化床装置模块，其特征在于，每个通道的长度L比所述通道的水平宽度W大5倍以上，优选地大10倍以上。
8.根据权利要求2-7中任一项的流化床装置模块，其特征在于，所述芯部是空心的并且围绕单独的返混式流化床区域。
9.根据权利要求2-8中任一项的流化床装置模块，其特征在于，所述芯部是圆柱形的，所述外壁具有圆形横截面，并且所述芯部与外壁基本上同心地设置。
10.根据前述权利要求中任一项的流化床装置模块，其特征在于，在至少一个通道的产品出口端设有用于例如使用近红外光谱或微波监控产品特性的装置。
11.根据权利要求10的流化床装置模块，其特征在于，所述用于监控产品特性的装置放置在设置于该流化床装置模块的壁中的窗口处。
12.一种包含根据前述权利要求中任一项的流化床装置模块的流化床装置。
13.根据权利要求12的流化床装置，其特征在于，所述流化床装置模块的上部凸缘连接部和下部凸缘连接部利用气缸驱动的夹紧装置分别与充气室和过滤室的相应的凸缘连接部相连接。
14.根据权利要求12的流化床装置，其特征在于，所述流化床装置包括计算机，该计算机适于根据利用用于监控产品特性的装置测量的参数例如在该流化床装置内处理的产品的残留水分来控制操作参数，例如流化气体和产品输入流的流量和温度。
15.一种在流化床装置中将第一模块替换成第二模块的方法，所述模块包括包封处理室的外壁，第一模块的下部和上部凸缘连接部分别与流化床装置的流化气体源和用于气体排放的过滤室的相应的下部和上部凸缘连接部断开，用第二模块替换第一模块，并且使第二模块的下部和上部凸缘连接部与该流化床装置的相应的下部和上部凸缘连接部相连接，其特征在于，用连续式的第二模块替换分批式的第一模块，由此在处理室内设置至少一个分隔元件，使得在处理室内形成至少一个细长通道，由此限定活塞流区域；至少一个产品入口与该流化床装置的基本连续操作的产品源相连接；并且至少一个产品出口与该流化床装置的基本连续操作的产品排出口相连接。
16.根据权利要求15的方法，其特征在于，所述分隔元件设置成处理室内的芯部以及在该芯部和外壁之间延伸的至少一个分隔壁的形式。
17.根据权利要求15或16的方法，其特征在于，设置在第二模块的壁中的窗口处的近红外装置、微波装置等与所述流化床装置的计算机相连接。
全文摘要
本发明公开了一种流化床装置模块(1)，该流化床装置模块包括一外壁，该外壁包封处理室(9)并且具有下部凸缘连接部(4)和上部凸缘连接部(5)，该下部凸缘连接部适于与流化气体源的凸缘连接部(14)相连接，该上部凸缘连接部适于与用于气体排放的过滤室(18)的凸缘连接部(17)相连接。在处理室内设置有至少一个分隔元件(6)，使得在处理室内形成至少一个细长通道，由此限定活塞流区域，并且在该模块中设置有至少一个基本连续操作的产品入口(10)和至少一个基本连续操作的产品出口(11)。此外，本发明公开了一种方法，该方法包括在流化床装置中用第二模块替换第一模块。
文档编号B01J2/16GK101084060SQ200480044657
公开日2007年12月5日 申请日期2004年12月23日 优先权日2004年12月23日
发明者O·E·汉森, T·G·佩奇, M·S·沃尔德伦 申请人:科里特股份有限公司