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噴霧干燥機原理

實(shí)驗室用小型噴霧干燥機的架構圖

實(shí)驗室用小型噴霧干燥機的架構圖:

實(shí)驗室用小型噴霧干燥機的架構圖

      目前,在眾多的干燥設備中,噴霧干燥機是產(chǎn)值較高的干燥機之一,每臺套從幾十萬(wàn)到幾百萬(wàn)之間。在溫州、上海、無(wú)錫、江陰、西寧等地有多家噴霧干燥機的專(zhuān)業(yè)制造廠(chǎng),每年向用戶(hù)提供上百套噴霧干燥設備。從研究方面,每次干燥會(huì )的學(xué)術(shù)論文中,噴霧干燥技術(shù)的研究?jì)热菡几鳈C型,理論的不完善性和應用的廣泛性始終吸引著(zhù)大批研究人員的目光。
      丹麥Niro公司開(kāi)發(fā)的離心霧化器以高精度、高轉速和節能著(zhù)稱(chēng),不僅可達到均勻和可控粒度的霧化,而且zui大的單機處理能力已達到200t/h。這為大型噴霧干燥機的發(fā)展提供了強有力的霧化手段。Anhydro公司的離心霧化器采用皮帶傳動(dòng)并改進(jìn)了潤滑系統,也取得很好的效果。這些成就是離心霧化的應用迅速增長(cháng)的重要原因之一。我國已開(kāi)發(fā)到每小時(shí)蒸發(fā)幾十噸,與國外水平仍有不小的差距。
  噴霧干燥機是處理溶液、懸浮液或泥漿狀物料的干燥設備。它是用噴霧的方法,使物料成為霧滴分散在熱空氣中,物料與熱空氣呈并流、逆流或混流的方式互相接觸,使水分迅速蒸發(fā),達到干燥目的。采用這種干燥方法,可以省去濃縮、過(guò)濾、粉碎等單元操作,可以獲得30~500μm的粒狀產(chǎn)品。而干燥時(shí)間極短,一般干燥時(shí)間為5~30s。適用于高熱敏性物料和料液濃縮過(guò)程中易分散的物料的干燥,產(chǎn)品流動(dòng)性和速溶性好。
  噴霧干燥機中氣固兩相接觸表面積大,但是氣固兩相呈稀相流動(dòng),故容積傳熱系數小,一般為20~100kcal/m3?h?℃,熱空氣進(jìn)口溫度在并流操作時(shí)為260~500℃,逆流操作時(shí)為200~300℃。工業(yè)規模的噴霧干燥機,熱效率一般為30~50%。國外帶有廢熱回收的噴霧干燥,熱效率可達到70%,但這種設備在大于100kg(水)/h的生產(chǎn)能力時(shí)才有經(jīng)濟意義。
  噴霧干燥的基本流程如下,料液通過(guò)霧化器,噴成霧滴分散在熱氣流中??諝饨?jīng)鼓風(fēng)機送入空氣加熱器加熱,然后進(jìn)入噴霧干燥機,與霧滴接觸干燥。產(chǎn)品部分落入塔底,部分由一級引風(fēng)機吸入一級旋風(fēng)分離器,經(jīng)分離后,將尾氣放空。塔底的產(chǎn)品和旋風(fēng)分離器收集的產(chǎn)品,由二級抽風(fēng)機抽出,經(jīng)二級旋風(fēng)分離器分離后包裝。
  噴霧干燥的產(chǎn)品為細粒子,為了適應環(huán)境保護的要求,噴霧干燥系統只用旋風(fēng)分離器分離產(chǎn)品、凈化尾氣還是不夠的,一般還要用袋式除塵器凈化。使尾氣中的含塵量低于50mg/Nm3氣體,或用濕式洗滌器,可將尾氣含塵量降到15~35mg/Nm3氣體。
(一)實(shí)驗室用小型噴霧干燥機技術(shù)進(jìn)展
  噴霧干燥因其可直接由溶液或懸浮體制得成分均勻的粉狀產(chǎn)品的特殊優(yōu)點(diǎn),目前在化工、輕工、食品等工業(yè)中仍有廣泛的應用,化學(xué)工業(yè)中以染料行業(yè)應用zui為普遍。經(jīng)過(guò)近年來(lái)廣大工程技術(shù)人員的努力,噴霧干燥技術(shù)已比較成熟,塔尺寸的確定也有成功的計算方法。采用的霧化器仍然是壓力式、離心式和氣流式三種,但近幾年來(lái)離心噴霧干燥機的應用呈上升趨勢。對于真溶液噴霧干燥,值得注意的是,不同親水性溶質(zhì)要求的干燥介質(zhì)溫度不同。如無(wú)機鹽類(lèi)強親水性物質(zhì),其水溶液蒸發(fā)脫水主要在溶液沸點(diǎn)下進(jìn)行,出塔氣體溫度低于130℃就難以操作。我國雖然和國外相比還有明顯的差距,但噴霧干燥裝置的制造和操作水平也都有較大幅度的提高。近20年來(lái)噴霧干燥技術(shù)和設備的改進(jìn)和革新主要有以下幾個(gè)方面:
(1)實(shí)驗室用小型噴霧干燥機解決粘壁問(wèn)題
  粘壁現象迄今仍然是妨礙噴霧干燥機正常操作的一個(gè)突出問(wèn)題。一般說(shuō)來(lái),增大直徑可以減輕粘壁;但為此目的而采用非常大的設備直徑顯然也不經(jīng)濟。國外專(zhuān)家研究了干燥過(guò)程中的粘壁和結塊問(wèn)題,認為造成粘壁的主要宏觀(guān)因素是壁溫。在關(guān)于橙汁噴霧干燥的專(zhuān)利中提出的解決辦法是使塔壁冷卻至已干產(chǎn)品的溫度以下,并在進(jìn)料液中加入助干劑。Masters提出了防止粘壁的三種可能途徑:

實(shí)驗室用小型噴霧干燥機解決粘壁問(wèn)題
  ①采用夾壁干燥塔,其間用空氣冷卻,使壁溫保持在50℃以下,粘結性特別強的物料宜采用平底塔;
  ②通過(guò)塔壁旋氣片切向引入二次空氣冷卻塔壁;
  ③塔內近壁處安裝由一排噴嘴組成的氣掃帚,并使之沿壁緩慢轉動(dòng)。
  顯然,這些措施試圖達到的基本效果是相同的,即冷卻塔壁。這些方法在中藥浸膏的干燥中已經(jīng)應用了,有一定效果。另外,塔內壁拋光也可以減輕粘壁。

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