Top Banner
University of Pécs Institute of Pharmaceutical Technology and Biopharmacy 2019.10.09. 15:19 1 Fluidization
74

Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Oct 25, 2021

Download

Documents

dariahiddleston
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

University of Pécs

Institute of Pharmaceutical Technology and Biopharmacy

2019.10.09. 15:191

Fluidization

Page 2: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Theory of

Fluidization

Page 3: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Different solid systems in the pharmaceuticaltechnology

3

powders

agglomerates

granules

pellets

Page 4: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

In pharmaceutical practice can be:

Granules may be created by

1. Aggregation from smaller particles - building up granulation(wet, melt granulation), or

2. Desaggregation from larger particles e.g. briquette(compaction, dry granulation)

Page 5: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Fluidization is the operation by which fine solids are transformed into a fluidlike state through contact with a gas or liquid.

A material is converted from a static solid-like state to a dynamic fluid-like state.

This process occurs when a fluid (liquid or gas) is passed up through a solid material (ie. powders, granules, tabletts).

Definition

5

Page 6: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Dust colector

Air distributor

plate

Air inlet

Column

Equipment Exhaust

Page 7: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Fae

Fg

Equipment

Air inlet

Dust colector

Air distributor

plate

Air inlet

Column

Exhaust

Page 8: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Before fluidization Fluidization

(like boiling water)

Page 9: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Buoyancy, surface tension, viscosity…

Page 10: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

"Water Level„ pourable

Page 11: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

The formation of fluid state

The particles in the bed can

be expanded by increasing

air (fluidum) speed till the

point, of starting of

fluidization.

In the fluid state surface of the bed begins to wave (fluctuate).

The system seems like a boiling liquid.

11

fluid statestationary state

Page 12: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

The effect of the fluidum speed to the behaviour of the system

Pneumatic

transport

Lf

Fluidized

bed

Lmf

Particles starts

to fluidize

Ll

Expanded

bed

Lo

Stationary

bed

Page 13: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Stationary-bed

height of the

fixed-bed (Lo)

Xspeed of the fluidum v = 0

13

Page 14: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Loosen-bed

speed of the fluidum (vl )

14

height of the

loosen-bed (Lo)

Page 15: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Fluid bed

heihgt of

(tumbling) fluid bed (Lf)

speed of the fluidum (vf)

15

Page 16: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Pneumatic transport

speed of the fluidum (vp)

16

Page 17: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Investigationof

the fluid bed

Page 18: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)
Page 19: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Disorders

Snapshots of fluidization: particle positions at different points in time.

Page 20: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)
Page 21: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)
Page 22: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Disorders

bubbling slugging chanel geyser deposition

Page 23: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Disorders

Bubble formation

Page 24: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Disorders

Slugging

Page 25: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Disorders

Channel, geyser formation

Page 26: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

v

Disorders

sorting

26

Smaller

particles

Larger

particles

Page 27: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Particle positions at different points in time.

Page 28: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)
Page 29: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

The mean operation parameters of the process

Independent variables

• mass of content (m),

• geometry and volume of the fluid-bed reactor,

• the properties of the base plate (sieve),

• speed of air,

• pressure of air,

• speed and pressure of the spraying (injector) air.

29

Page 30: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

compressor

rota-meter

fluidizator manometerheater unit

dust

bag

constantpressure tank

distributor,

mano-meter

pressure dropcontrol

air speedcontrol

air speedcontrol

air temperaturecontrol

Examination of the operation parameters

Δp

Page 31: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

The mean operation parameters of the process

Dependent variables

• pressure drop (Δp),

• height of the bed (L),

• viscosity of the bed (η),

• minimum of the fluidization velocity (vfmin),

• material loss, delivery of fine powders(mk).

31

Page 32: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

The pressure drop of the fluidum against the fluid air

velocity

Δp

vvfmin vfmax

Δp↑ Δp↓Δp=k

32

Partiallyfluidized

bed

Fullyfluidized

bed

pneumatictransport

stationarybed

Page 33: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Pressure drop during the initial phase

v

Δp

minimal fluidization

velocity (Vfm)

0

fluid bed

the start point of the fluidization,

rising of the whole bed,

independent movement of the particles

33

Page 34: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Changing of the bed-height (L) in the fluid bed

L

vVfm34

Page 35: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Ratio of beds(R)

minf

f

L

LR

Lf height of the fluid bed

Lfmin the height of the minimal fluidized bed ( V= Vfmin )

LfLfmin

35

Page 36: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

g))(1(Lp fsz

p1

p2

Δp=p1-p2L height of the fluid bed

ε porosity (or void fraction)

ρsz density of fixed bed

ρf density of the fluid bed

36g gravity force

The pressure drop (Δp)

Page 37: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Void volume (ε)

)(AL

m1

fszf

sz

msz mass of content

Lf height of the fluid bed

A cross-section area of the fluidizer

psz

ε

37

Page 38: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Void volume (ε)

f

szf

V

VV

Vf volume of the fluid bed

Vsz mass of the content

Vf

Vf - Vsz volume of the void (space) between the particles

Page 39: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Pressure drop (Δp=p1-p2)

sz

fszsz

A

)(mp

msz mass of the content

ρsz density of the fixed bed

ρf density of the fluid bed

A cross-section area of the fluidizer

p1

p2

A

39

Page 40: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)
Page 41: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

sieve (base plate)

colonna

dust collector

ventillator

calorifer

Mean parts of a fluidizer

41

Page 42: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Base plate (sieve)

sieve porous plate

A cross-section area42

Page 43: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Rotameter

43

Page 44: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

The pressure control valve

44

Page 45: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Spraying nozzle

air

liquid for granulation

multi-headed

spraying nozzle

45

Page 46: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Dust-collector

46

collecting return

Page 48: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Equipment in the laboratory

48

Page 49: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

49

Equipment in the laboratory

Page 50: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

• 30 kg

120 kg

250 kg

60 kg

Equipments in the industry

scale-up process

50

Page 51: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Glatt granulator

Intermittent operation

51

Page 52: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Industrial fluidization instrument

control center

Page 53: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Aim of the fluidization:

• drying,

• agglomeration (granulation),

• coating (granules, pellets, tablets).

53

Page 54: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)
Page 55: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Drying

55

fluid bed

Page 56: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

- large contact surface

- excelent heat transfer

- the heat sensitive substancies can be dried byfluidization because of the excelent heat transfere needsa lower temperature

- good material transport (wetting-drying) – moisturesensitive ingredients

Drying with fluidization

advantages

disadvantages

- powder formation

- powder flow out

- costs56

Page 57: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Drying with fluidization

Page 58: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)
Page 59: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

granulation liquid

air inlet (filtered, heated)

Fluid bed

atomizing air

Granulation

(higher atomizing) exhaust

distributor plate

Page 60: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Industrial fluidization instrument for granulation

measuring materials

in instrument

product

(dried granules)

granulation

with solution of

granulation

material

starting of

fluidization

end of

fluidization

Page 61: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

- all steps in one equipment(mixing, wetting, agglomeration, drying)

- huge contact surface(heat and material transport is very good)(continuous particle formation with paralell drying)

Granulation with a fluidizer

advantages

disadvantage

- inhomogenity may be occured (see the fluidization disorders)

- dust (fine powder) formation (and so flow out phenomenon)

- energy costs61

Page 62: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Fluid granulation with inner mixer

fliud bed

62

inner mixer

Page 63: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)
Page 64: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

coating liquid

exhaust

atomizing air

Fluid bed

air inlet (filtered, heated)

Fluid coating

(higher atomizing)

distributor plate

Page 65: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Fluidization in

Wurster system

(lower atomizing)

foutain region

spray region

exhaust

Fluid bed

air inlet (filtered, heated)

coating solution

atomizing air

spray nozzle

expanded region

distributor plate

Page 66: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

66

bottom spray

(Wurster)

Fluid coating

Page 67: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Precision-Coater™ module

67

bottom spray

(Wurster)

Fluid coating

Page 68: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Industrial fluidization instrument for coating

measuring materials

in instrumentstarting of

fluidization

end of

fluidization

product

(dried coated

material)

coating with

solution of

coating material

Page 69: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

- all steps in one equipment(mixing, wetting, multi layer coating, drying)

- huge contact surface(heat and material transport is very good)(continuous particle formation with paralell drying)

Fluid coatingadvantages

disadvantages

- inhomogenity may be occured (see the fluidization disorders)

- dust (fine powder) formation (and so flow out phenomenon)

- energy costs

- damages of the film coat

- the particles adhere to each other and also to the wall 69

Page 70: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)
Page 71: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Intermittent operation

Page 72: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Continuous operation

72

Page 73: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

Security technology

RISK OFDUST EXPLOSION

73

Page 74: Perifériás keringési elégtelenség (sokk)

The end