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喷雾干燥机原理

实验室用小型喷雾干燥机的架构图

实验室用小型喷雾干(gan)燥机(ji)的(de)架构图:

实验室用小型喷雾干燥机的架构图

      目(mu)前,在众多的(de)(de)干(gan)(gan)燥(zao)设备中(zhong),喷(pen)(pen)雾干(gan)(gan)燥(zao)机是产(chan)值较高(gao)的(de)(de)干(gan)(gan)燥(zao)机之一,每台套(tao)从(cong)几十万(wan)到(dao)几百万(wan)之间。在温州、上(shang)海、无锡、江阴、西(xi)宁等地(di)有多家(jia)喷(pen)(pen)雾干(gan)(gan)燥(zao)机的(de)(de)专(zhuan)业制造厂,每年向用(yong)户提供(gong)上(shang)百套(tao)喷(pen)(pen)雾干(gan)(gan)燥(zao)设备。从(cong)研究方(fang)面,每次全国干(gan)(gan)燥(zao)会的(de)(de)学术论(lun)文(wen)中(zhong),喷(pen)(pen)雾干(gan)(gan)燥(zao)技术的(de)(de)研究内(nei)容占(zhan)各机型(xing)之首,理(li)论(lun)的(de)(de)不完(wan)善性(xing)和应用(yong)的(de)(de)广泛性(xing)始终吸引(yin)着大批研究人员的(de)(de)目(mu)光。
      丹麦Niro公司开发的(de)(de)(de)(de)离心雾(wu)化(hua)器(qi)以高精度、高转(zhuan)速(su)和节(jie)能著(zhu)称,不仅(jin)可(ke)达到均匀和可(ke)控粒度的(de)(de)(de)(de)雾(wu)化(hua),而且zui大的(de)(de)(de)(de)单(dan)机处理能力已达到200t/h。这(zhei)为(wei)大型喷雾(wu)干(gan)燥机的(de)(de)(de)(de)发展(zhan)提供了强有(you)力的(de)(de)(de)(de)雾(wu)化(hua)手段。Anhydro公司的(de)(de)(de)(de)离心雾(wu)化(hua)器(qi)采用(yong)皮带(dai)传动(dong)并改进了润滑系统,也取(qu)得很好的(de)(de)(de)(de)效果(guo)。这(zhei)些成就是离心雾(wu)化(hua)的(de)(de)(de)(de)应用(yong)迅速(su)增长的(de)(de)(de)(de)重(zhong)要原因之一。我国已开发到每小(xiao)时蒸发几十(shi)吨,与国外水(shui)平仍(reng)有(you)不小(xiao)的(de)(de)(de)(de)差距。
  喷雾干(gan)燥(zao)机是处理(li)溶液(ye)、悬浮液(ye)或(huo)泥浆状物(wu)(wu)料(liao)的(de)(de)(de)干(gan)燥(zao)设备。它(ta)是用喷雾的(de)(de)(de)方法,使(shi)物(wu)(wu)料(liao)成为(wei)雾滴分散在(zai)热(re)空气(qi)中,物(wu)(wu)料(liao)与热(re)空气(qi)呈并流(liu)、逆流(liu)或(huo)混(hun)流(liu)的(de)(de)(de)方式互相接触,使(shi)水分迅速蒸发,达到(dao)干(gan)燥(zao)目(mu)的(de)(de)(de)。采用这(zhei)种干(gan)燥(zao)方法,可以省去浓缩(suo)、过滤、粉碎等单元操作,可以获得(de)30~500μm的(de)(de)(de)粒状产品(pin)(pin)。而干(gan)燥(zao)时间极短,一般干(gan)燥(zao)时间为(wei)5~30s。适(shi)用于高热(re)敏性(xing)物(wu)(wu)料(liao)和(he)料(liao)液(ye)浓缩(suo)过程中易分散的(de)(de)(de)物(wu)(wu)料(liao)的(de)(de)(de)干(gan)燥(zao),产品(pin)(pin)流(liu)动性(xing)和(he)速溶性(xing)好。
  喷雾干燥机中气固两相接触表面积大,但是气固两相呈稀相流动,故容积传热系数小,一般为20~100kcal/m3?h?℃,热空气进口温度在并流操作时为260~500℃,逆流操作时为200~300℃。工业规模的喷雾干燥机,热效率一般为30~50%。国外带有废热回收的喷雾干燥,热效率可达到70%,但这种设备只有在大于100kg(水)/h的生产能力时才有经济意义。
  喷雾(wu)(wu)干(gan)燥(zao)的(de)基本流程(cheng)如下,料液(ye)通过雾(wu)(wu)化器,喷成雾(wu)(wu)滴分(fen)(fen)(fen)散(san)在(zai)热气(qi)流中。空气(qi)经鼓风机送入空气(qi)加热器加热,然后进(jin)入喷雾(wu)(wu)干(gan)燥(zao)机,与雾(wu)(wu)滴接触干(gan)燥(zao)。产(chan)品部分(fen)(fen)(fen)落入塔(ta)底,部分(fen)(fen)(fen)由(you)一级引风机吸入一级旋(xuan)风分(fen)(fen)(fen)离器,经分(fen)(fen)(fen)离后,将(jiang)尾气(qi)放空。塔(ta)底的(de)产(chan)品和(he)旋(xuan)风分(fen)(fen)(fen)离器收集(ji)的(de)产(chan)品,由(you)二级抽风机抽出,经二级旋(xuan)风分(fen)(fen)(fen)离器分(fen)(fen)(fen)离后包装。
  喷雾干燥的(de)(de)产(chan)(chan)品为细粒子,为了适应环(huan)境保护的(de)(de)要求,喷雾干燥系统只用旋风分离器(qi)分离产(chan)(chan)品、净化(hua)尾(wei)气(qi)还(hai)是不(bu)够的(de)(de),一般还(hai)要用袋式除(chu)尘器(qi)净化(hua)。使尾(wei)气(qi)中的(de)(de)含(han)尘量(liang)低(di)于50mg/Nm3气(qi)体(ti),或用湿式洗涤器(qi),可将(jiang)尾(wei)气(qi)含(han)尘量(liang)降到15~35mg/Nm3气(qi)体(ti)。
(一)实验室用小型喷雾干燥机技术进展
  喷(pen)雾(wu)(wu)(wu)干(gan)(gan)燥因其可直接由(you)溶(rong)液或悬浮(fu)体(ti)制(zhi)得成(cheng)(cheng)分(fen)均匀的(de)(de)粉状产品的(de)(de)特殊优点,目(mu)前在化工(gong)、轻工(gong)、食品等工(gong)业中仍(reng)有(you)(you)广泛(fan)的(de)(de)应(ying)用,化学工(gong)业中以(yi)染料行业应(ying)用zui为普(pu)遍。经过近年来(lai)广大(da)工(gong)程技术(shu)人(ren)员的(de)(de)努力,喷(pen)雾(wu)(wu)(wu)干(gan)(gan)燥技术(shu)已比(bi)较成(cheng)(cheng)熟(shu),塔(ta)尺(chi)寸的(de)(de)确定也(ye)有(you)(you)成(cheng)(cheng)功的(de)(de)计算方(fang)法(fa)。采用的(de)(de)雾(wu)(wu)(wu)化器仍(reng)然是压(ya)力式、离(li)心(xin)式和(he)(he)气流式三种(zhong),但近几(ji)年来(lai)离(li)心(xin)喷(pen)雾(wu)(wu)(wu)干(gan)(gan)燥机(ji)的(de)(de)应(ying)用呈上升趋势。对(dui)于真溶(rong)液喷(pen)雾(wu)(wu)(wu)干(gan)(gan)燥,值得注意的(de)(de)是,不同亲水性溶(rong)质(zhi)要(yao)求的(de)(de)干(gan)(gan)燥介质(zhi)温度(du)不同。如(ru)无(wu)机(ji)盐类强亲水性物(wu)质(zhi),其水溶(rong)液蒸发脱水主要(yao)在溶(rong)液沸(fei)点下进行,出(chu)塔(ta)气体(ti)温度(du)低于130℃就难以(yi)操作。我国虽然和(he)(he)国外相比(bi)还有(you)(you)明显的(de)(de)差距,但喷(pen)雾(wu)(wu)(wu)干(gan)(gan)燥装置的(de)(de)制(zhi)造和(he)(he)操作水平也(ye)都有(you)(you)较大(da)幅度(du)的(de)(de)提高(gao)。近20年来(lai)喷(pen)雾(wu)(wu)(wu)干(gan)(gan)燥技术(shu)和(he)(he)设备的(de)(de)改进和(he)(he)革新(xin)主要(yao)有(you)(you)以(yi)下几(ji)个(ge)方(fang)面(mian):
(1)实验室用小型喷雾干燥机解决粘壁问题
  粘(zhan)壁现象(xiang)迄今仍然是妨碍喷雾(wu)干(gan)(gan)燥机正常(chang)操作的(de)一个(ge)突(tu)出(chu)问题。一般说来(lai),增大(da)直(zhi)径可(ke)以减轻粘(zhan)壁;但(dan)为此目的(de)而采用非常(chang)大(da)的(de)设备直(zhi)径显然也不经济。国(guo)外专家研究(jiu)了(le)干(gan)(gan)燥过(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)的(de)粘(zhan)壁和结块问题,认为造成粘(zhan)壁的(de)主要(yao)宏(hong)观因素是壁温(wen)。在关于橙汁喷雾(wu)干(gan)(gan)燥的(de)专利中(zhong)(zhong)提(ti)(ti)出(chu)的(de)解决办(ban)法是使塔(ta)壁冷却至已干(gan)(gan)产品的(de)温(wen)度以下,并在进料液中(zhong)(zhong)加入(ru)助(zhu)干(gan)(gan)剂。Masters提(ti)(ti)出(chu)了(le)防(fang)止粘(zhan)壁的(de)三种可(ke)能(neng)途径:

实验室用小型喷雾干燥机解决粘壁问题
  ①采(cai)用(yong)(yong)夹壁(bi)干燥塔,其间(jian)用(yong)(yong)空(kong)气冷却(que),使壁(bi)温保持在50℃以下,粘(zhan)结性(xing)特别强的物料宜采(cai)用(yong)(yong)平(ping)底(di)塔;
  ②通(tong)过塔壁(bi)旋气片切向引入(ru)二次(ci)空气冷却塔壁(bi);
  ③塔(ta)内近壁处安装由一排喷嘴组(zu)成的气扫帚,并使之(zhi)沿壁缓慢转动(dong)。
  显然,这(zhei)些(xie)措施试图(tu)达(da)到(dao)的基本效果(guo)是相同的,即(ji)冷却塔壁。这(zhei)些(xie)方法在中药浸膏的干燥中已经应用(yong)了(le),有一定效果(guo)。另外,塔内壁抛光也可以减轻粘(zhan)壁。

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