近年(nián)來,中國的染料工業發展^迅速(sù),一躍成為世界染料生產(chǎn)第一大國。具(jù)估計,2001年,我國的染料(liào)產量約為40萬噸,占世界染料的需求量的一半左(zuǒ)右,已經成為世界染料生(shēng)產的重要基地。
據國家統計局^近公布的數據表明,2001年全國紡織工業產值比(bǐ)上一年均有不同程度的增加。加入WTO後,給染料生產帶來了前所未有的機遇(yù)。從此後我國成為世(shì)貿組織正式成員國(guó),公平合理地參與世界貿易競爭。據推測,這將增加我國(guó)紡織(zhī)品出口額,也帶動了染(rǎn)料的消耗(hào)。另一方麵,隨著我國對外貿易(yì)政策與世界接軌,也推動(dòng)了染料的出口。近年(nián)來,世界染料工業發達的國家在逐年減少染料的生產量,客觀上也給中國讓出了一定的市場份額。
眾所周知,染料的生產需要各類幹燥設備。染料產量的擴大必然需要(yào)大量的幹(gàn)燥設備。所以,幹燥設備在染料工業的應用前景仍然^樂觀(guān)。
許多幹燥機在(zài)開發成功後,都較早地在染(rǎn)料行業應用,也就是說,染料行業(yè)所(suǒ)需要(yào)主幹燥設(shè)備型式和規格(gé)都是比較多的。正因為如此,這一領域吸引了眾多幹燥設(shè)備廠。50年代的耙式(shì)幹燥機要從原蘇聯引進,70年代(dài)的噴霧幹燥(zào)機要從日本、丹麥進口,80年代的閃蒸幹燥機(旋(xuán)轉快速幹燥機)要從丹麥進口,90年代槳葉幹燥機要從日本引進,今天,所有這些(xiē)幹燥機的設計技術我國基本掌握了,目前這些機型都已(yǐ)國(guó)產化,可以這樣說,在染料工業使用的幹燥機,國外有的機型香蕉爱视频也都能生產。經過廣大工程技術人(rén)員的努(nǔ)力,我國(guó)從國外引進幹燥設備的年代已經過去了。
同時,幹燥技術的進展也有力地推動了染料商品化技術的發展。新型幹燥(zào)機的出現,使染料的劑型、溶解度、潤濕速度等許多應用性能都有明顯提高,幹燥技術的(de)應(yīng)用對染料行業的貢獻是(shì)巨大的。
目前我國染料工業所(suǒ)使用的幹燥設備有二類:第一類是早年從國外引進的幹燥設備,第(dì)二類是(shì)國內自行設計的幹(gàn)燥裝置和早年(nián)遺留下來較落後的幹燥裝置。曆史較長(zhǎng)染料廠的(de)幹燥裝置的(de)技術水平差距(jù)較大,既有(yǒu)較先進(jìn)的設備也有較落後的。而新建的染料(liào)廠設備水(shuǐ)平一(yī)般都比較高(gāo)。從發展角度看,由於我國加入WTO後,紡織品的出口量會明顯增加,染料的產量也不斷增加。另外,染料生產廠家在逐年減少,但產量越來(lái)越大,這說明單品種染料的生產規模在擴大,從而導致幹燥設(shè)備也向大型化方向發展。以(yǐ)噴霧幹燥為例,十年前多數蒸發水量為200kg/h以下,幹燥機直徑不超過3m,而現在,設(shè)備(bèi)直徑可(kě)達6m以上,蒸發水量在1000kg/h左右。閃(shǎn)蒸幹燥機直徑也達到1.4m,蒸發(fā)水量在800kg/h以上(shàng)。染(rǎn)料(liào)單一品種壟斷形式的形成(chéng),生產規模的不斷擴大,客觀上也推動(dòng)了幹(gàn)燥設備向大型化方向發展。
但是,幹燥(zào)設備製造中所出(chū)現的問題也比較多,主要是設備製造廠(chǎng)家對染料的加工工藝不了解所致。染(rǎn)料幹燥是工藝性很強的操作(zuò)過程,原染料品種繁多,商品指(zhǐ)標複雜。近年來,染料幹燥的難度越來越大。例如,過去商品(pǐn)分散染料強度大多數要求100%,現在則要求200%,這就意味著助劑(jì)的加入量在減(jiǎn)少而染料的耐熱(rè)性(xìng)能也隨之下降。如果加工配方質量不佳,幹燥的難度會更大。
幹燥(zào)設備廠往往需要染料廠提供被(bèi)幹燥物料的理化指標,如果染料廠無相應經驗,所提供的參(cān)數很難保證是^恰當的。這給幹燥機的設計、製造帶來麻煩。作者見到過一(yī)些不(bú)成(chéng)功的例子,表麵上看是設備問題,實質是設計者對染料幹燥過程的工(gōng)藝參數不了解所致,應加強對幹燥工藝的研究(jiū)。
1染料幹燥的特性
幹燥在染料生產中是^重要的單元操作,因為幹(gàn)燥在這裏不僅是簡單的固液分離過程,更重(chóng)要(yào)的是染(rǎn)料生產過程的^後一道工序,產品的質(zhì)量、劑型在很多情況下取決於幹燥技術和設備的綜合運用水平。從經濟角度考慮,幹燥(zào)機(jī)價格昂貴,工程投資較大。另一方麵,幹(gàn)燥又是(shì)高耗能過程,熱效(xiào)率在15~80%這樣(yàng)大的範圍內(nèi)波動,而設備(bèi)的(de)運轉費用與幹燥機的設計選型有非常密切的關係,所以染料廠的決策者對此曆來都^重視。染料的(de)品種有許多,經常生產的也有450餘種,它們的理化性質又有很大差異。甚至同一品種不同的(de)生產工藝、同一品種不同的產品要求,導致幹燥條件可能都有區別,所以就造成了幹燥的複雜性(xìng)。由(yóu)此可見,染(rǎn)料的幹燥較其它產品具有更高的技術性。
1.1染料幹燥的特點
染料(liào)幹燥是一個熱過程,屬於化(huà)工單元操作,這一點與其它物料(liào)基本一樣。並沒有大的區別,但染料(liào)的幹燥又有它的特殊性:
1.1.1 染料(liào)是精細化工產品,物料有(yǒu)熱敏性,對操作溫度(dù)^敏感,有(yǒu)些(xiē)物料幹燥溫度範圍甚至不能超過±5℃,否則(zé)就會發生質量問(wèn)題,所以對操作條件要求嚴格。
1.1.2 染料品種多,前麵已經提到,染料經常生產的品種多達幾百(bǎi)種,加上染料中(zhōng)間體就更難統計。生產規模小,年生產量200-300噸在絕大多數,所(suǒ)以生產成(chéng)本相對要高一些。
1.1.3 更換品種頻煩,現在許多染料(liào)廠一台設備(bèi)在一年內要多次更換品種。大家知道,我國的染料都有嚴格的質量標(biāo)準,經常更換品種相互交(jiāo)叉汙染很難避免。每當更換品種要經(jīng)過反複衝洗,有時甚至要重新更(gèng)換管路或一些(xiē)設備(bèi),所以幹燥設備的設計,從流程(chéng)到(dào)結構都要考慮到這一特殊性。
1.1. 4 染料對環境汙染嚴重,固(gù)狀染料極(jí)易揚塵,對生(shēng)產車間或廠區環境容易造成汙染,如果染料廠在居民區、風(fēng)景區附近更要注意生產裝(zhuāng)置和排放氣體的(de)可靠性。
1.1.5 染料幹燥是集科學(xué)、技術和藝術為一體的單元操作過程,操作經驗在某種情況下會起重要作用,因為操(cāo)作時許多參數間(jiān)相互關聯,在一定範圍內可能起積極作用,超出某一範圍內可能會有不良結果,所以操作(zuò)經驗不可小視。
1.2幹燥機設計的主要依(yī)據
在設計幹燥機之前,應撐握下列條件:
1.2.1原染料性質
主要包括原染料的色光、強度(dù)、流動(dòng)性、粘度、表麵張力、含固率(lǜ)、粒度、親(qīn)水性、密度、擴散性能、耐熱性(xìng)、熔點(diǎn)、PH值、毒性、可燃性、含溶劑種類(lèi)、對金屬敏感性等。
1.2.2產品要求
產品要求一般由(yóu)染料廠提出(chū),主要是產品的含水率、粒度及分布、色光、強度、 潤濕(shī)性(xìng)能(néng)、溶(róng)解度、高溫分散(sàn)穩定性、堆積密度、不溶物含量、外觀、收率、揚塵性等。除此(cǐ)之外,還可能有其它特殊要求。
1.2.3設備安裝地點
安裝地的空氣濕度、年平均溫度、^低溫度和^高溫度、環保要求等。
1.2.4設備要求
對設(shè)備(bèi)要求主要有設備型式(shì)、撲集器型式、熱源(yuán)種類、設備材質、投(tóu)資費(fèi)用、熱效率、控製(zhì)水平等。
2幹(gàn)燥設備
2.1 壓(yā)力式噴霧(wù)幹燥
壓力式噴霧幹燥機(因設(shè)備高(gāo)大而呈塔形,又稱噴霧幹燥塔)在(zài)染料幹燥中使用^為(wéi)普遍。因(yīn)為壓力(lì)式噴霧幹燥機的產品成微粒狀,一般平均粒度可以(yǐ)達到150~200mm左右,在產品中不(bú)需加入防塵(chén)劑就(jiù)不起粉塵,而且產品的流動性、潤濕性等應用性能均優於(yú)粉狀,所以深受用戶的歡迎。從而也確定了它在染料(liào)幹燥中的主導地位。
結構設計的目的是(shì)保證幹燥機的性能(néng)達到^佳狀態(tài),操作維修方便。幹燥機的結構設(shè)計主要有:塔頭設計,其中包括進(jìn)風型式、進風管直徑、整流型式、整流板數、開孔率及間隔、上錐體高度、傾角等;‚幹燥室開孔設(shè)計,開孔設計應保證操作方便,氣密性能好,不積料,不粘壁。其中包(bāo)括檢(jiǎn)修孔、測溫(wēn)、測壓、測速孔、視鏡、噴嘴(zuǐ)孔等;ƒ塔底(dǐ)設計,塔底設計應保證^大限度地(dì)氣固分(fèn)離,主要包括(kuò)確定下錐(zhuī)體高度、傾角、出料型式、排風(fēng)型(xíng)式及排風管尺(chǐ)寸等。 除此之外,還應設計清掃裝置,如氣(qì)掃、氣錘、電錘等。壓力式噴(pēn)霧幹燥機的設計應特別注(zhù)意染料的熱風進(jìn)口溫度與物料停留時間(jiān)的關係。
2.2 氣流(liú)式噴霧幹燥
氣流(liú)式噴霧(wù)幹器(qì)的優點:氣流式噴霧幹燥機產品可以達到20~60mm的細度,因此,可以獲(huò)得比其它兩種幹燥機更細的產品;‚氣流式噴霧幹燥機較其它兩種(zhǒng)幹燥機有更大的操作彈性,操作也比較方便;ƒ噴(pēn)嘴可以霧化較高粘度(與其它兩(liǎng)種幹燥機比較而言)的物料,可以將染料濾餅直接(jiē)幹燥,對於(yú)觸變性(xìng)物料更合適,因此,有較大的適(shì)應範圍;„在三種噴嘴中,隻有氣流式(shì)噴嘴可以進行(háng)下噴上操作,能夠降低廠(chǎng)房的高度,增加物料在塔內的停留時間,對耐高溫物料比較(jiào)合適(shì);…噴嘴無轉動部件,製造費用很低,維(wéi)修更換都很方便;†物料不易堵塞噴嘴,對漿料過(guò)濾的要求比(bǐ)較(jiào)低。
氣流式噴霧幹燥的缺點:霧化(huà)不(bú)易均勻,造成產(chǎn)品粒度分布不均,下噴上式更為明顯,因(yīn)此,應根據(jù)產品粒度要求酌情(qíng)考慮。
可以這樣認為,氣流式(shì)噴嘴在幹燥機上的安(ān)裝位置比另外兩種都靈活,上噴下、下噴上、中(zhōng)間插(chā)入(rù)都可以,與熱風的運動方向可(kě)以對流、並流、混流。目(mù)前氣流式噴霧幹燥機已向多級組合幹燥的方向發展,就產品(pǐn)質量而言,與其它兩種幹燥(zào)機相比不占優勢,所以隻有少數早期製造的幹燥(zào)機在運轉。隨著新型幹燥機(jī)的出(chū)現,對氣流式噴嘴還要進一步開發,使(shǐ)其發揮(huī)更大作用。氣(qì)流式噴霧幹燥應注意空塔氣速與塔形的設計(jì),以防渦流而導(dǎo)致物料粘壁。
2.3 離心式噴霧幹燥機
離心式噴霧幹燥機在染料(liào)幹燥中發(fā)揮越(yuè)來越(yuè)多的作用,特別是蒸發水量大的幹燥機采用離心式噴霧幹燥更為普遍。離心式噴霧幹燥主要取決於霧化器,這種霧化器有轉動部件(jiàn),液體通過高速旋轉(zhuǎn)霧化器產生的離心力使物料在瞬間得(dé)到霧化,因此稱為離心式(shì)噴霧幹燥(zào)。
離(lí)心(xīn)式噴霧幹燥(zào)機塔身短,長(zhǎng)徑比為0.9:1~1:1,同前兩種相比,可以大(dà)大降低廠房高度;‚係統中沒有高壓(yā)設備和高壓管路(lù),給設備的製(zhì)造(zào)、安(ān)裝帶來(lái)許多方便;ƒ生產彈性大,離(lí)心式霧化器生產彈性大,處理量在很寬(kuān)的(de)範圍內仍(réng)有很(hěn)好的霧化效果;„離心(xīn)式霧化器主要是噴嘴線速度保證物料的霧化,通過調節霧化器的線速度能夠很(hěn)方便的得到不同粒徑的產品;…霧化器噴嘴孔徑大,工作時不易被物料堵塞,對物(wù)料(liào)的過濾不那樣嚴格。
基於上述原因,離心式噴霧幹燥機應用(yòng)比較廣,在許多染料、顏料、染料助劑的幹燥中被廣範應用。離心式噴霧幹燥設計時應確定好轉盤線速度與塔徑的(de)關係。
2.4 載體流化床幹燥機
載體噴霧流(liú)化床幹燥機也稱媒體(tǐ)噴霧(wù)沸騰幹燥機,它(tā)是根(gēn)據噴霧技術、流化技術(shù)的原理設計而(ér)成,可以連續幹燥漿狀或糊狀(zhuàng)物料。主要有空氣過濾、加熱器、流化床、旋風分離器、布袋除塵器(qì)、引風(fēng)機、輸料泵和料(liào)槽等組成。流化床內(nèi)充填(tián)著直徑為數毫米的可(kě)流化惰性載(zǎi)體(多為玻璃珠或瓷(cí)珠),故亦(yì)稱惰性載體流化床幹燥機。
載體噴(pēn)霧流化(huà)幹燥機的特點是降低了噴(pēn)霧幹燥機的高度,可以(yǐ)對漿狀物料和高粘度物料(20Pažs以上)進行幹燥。載體幹燥機又分為流(liú)化載體幹燥機、噴(pēn)霧流化載體幹燥機(jī)和振動載體幹(gàn)燥機幾種形式。
某(mǒu)廠采用噴霧流化載體幹燥機進行熒光增白劑VBL的幹(gàn)燥,取得了(le)滿意的效果(guǒ)。生產(chǎn)結果表明,這種幹燥機具有很高的生產強度(400~500kg水/m2 ž h),熱效率高,設備(bèi)規模小,投(tóu)資費用低。
物料在載體上形成很薄的液膜,而且兩麵(miàn)受熱(rè),故其幹燥過程迅速,物料不易過熱,所以部分染料及中(zhōng)間體可以用(yòng)它幹燥;對於難幹燥的粘性物(wù)料,由於在薄膜化條件下幹燥,水分擴散將大大加快(kuài),所以同樣能達到理想的幹燥效果(guǒ);設備占地麵積小,熱效率高(gāo)。 同(tóng)烘箱相比,脫水成本下降4倍,同噴霧幹燥相比,設(shè)備投資少了(le)許多,可用在噴霧(wù)幹燥難以進行處理的、幹(gàn)後成脆性物料(liào)的糊狀物料的幹燥。
2.5 槳葉式幹(gàn)燥機
槳葉式幹燥機是一種以熱傳導為(wéi)主的臥式攪拌(bàn)型幹燥機。因攪拌葉片形(xíng)似船槳(jiǎng),固人稱槳葉式幹燥(zào)機,也(yě)稱槽形(xíng)幹燥機或攪拌幹(gàn)燥機。國(guó)外對槳葉式幹燥機(jī)國外已經開發多年,目前(qián)這種機型以日本(běn)株式會社奈良機械製作所(suǒ)為代表,現已開發出雙軸和4軸兩種結構、10多個規格的係列產品。
槳葉式幹燥(zào)機(jī)的攪拌軸和焊接在軸上的槳葉都是空心結構。槳葉的形狀為楔(xiē)形空心半圓形,可以通入(rù)傳熱介質,槳葉除了起攪拌作用外,也是設備的傳熱麵。槳葉呈三角形,兩(liǎng)個主要傳熱麵的側麵成斜麵,當物(wù)料與斜(xié)麵(miàn)接觸時(shí),隨著葉麵的旋轉,物料很快就從斜麵滑下,產生自潔效果,使傳熱麵不斷更新,從而強化(huà)了傳熱效率。
在槳葉的三角形底部設有刮板,可將沉積於殼底的(de)物料刮起來,防止(zhǐ)幹燥室(shì)內的物料產生死角,使產品水分(fèn)均勻。幹燥加熱介質可以用(yòng)蒸汽,也可(kě)以用熱油或熱水,但(dàn)使用載熱體相態(tài)不同,其軸的結構也不同。
幹燥所需熱量依(yī)靠夾套及槳(jiǎng)葉壁麵進行傳導傳(chuán)熱,而不是由氣體對流直接傳遞熱量,這樣在(zài)幹燥過程中空氣用量很少,所用少部分空氣也僅僅是為了帶走物(wù)料中的水分。槳葉幹燥機避(bì)免了熱量的(de)流失,熱效率高達80~90%。
槳葉式幹燥機傳熱麵有(yǒu)葉片、攪(jiǎo)拌軸、壁麵等幾部分,而且葉片的傳熱麵占很大部分,所以設備結(jié)構緊(jǐn)湊,單位(wèi)容積傳熱麵積大。另外,攪拌、混合使物料劇(jù)烈翻動,從而獲得很高的傳熱係數,一般可以達到120~350W/m2 ž K,因此占地麵積和(hé)空間都很小(xiǎo),節省了廠房基建費用。幹燥過程氣體用量少,流速低,被氣體帶走的粉塵量少,所以幹燥後氣體粉塵回收方便,回收設備體積小,可以節省設(shè)備投資。對於需要回收(shōu)溶劑的幹燥過程,可以大(dà)大提(tí)高溶(róng)劑濃度。由於槳葉結構(gòu)特殊,物料在幹燥過程中(zhōng)交替受到擠壓和鬆弛,強化(huà)了幹燥過程。幹燥室內物料的充滿率很高,可以達到80~90%,物料的停留時間(jiān)通過調節加(jiā)料速度、攪拌軸轉速、物料充滿度等參數完成,從幾分鍾到幾小時內任意調節(jiē)。另外,物料在幹燥(zào)機內從加料口向出料口運動基本呈活塞運動,停留時間分布窄,因而(ér)產(chǎn)品含水均(jun1)勻。有些物(wù)料在幹燥過程中要通過(guò)粘滯區(qū),應注意此(cǐ)類物料粘壁現象的發生。
2.6 旋風幹燥機(jī)
這種旋風(fēng)幹燥機由德國赫斯(sī)特公(gōng)司(Hoechst)首先開發成功,它基於獨特的原理,填補了氣流幹燥機和(hé)流(liú)化床幹燥機的不足。
2.6.1旋風幹燥機的工作原理
旋風(fēng)幹燥機由帶有加熱夾套的筒(tǒng)體和幹燥室內數個環狀擋板構成,幹燥室(shì)內被環狀擋板分(fèn)成幾個小的幹燥室。熱空氣和濕物料從幹燥機(jī)底部進入幹燥(zào)室,在與熱(rè)空氣傳質傳熱的同時又受旋轉氣流的作用進行螺旋上升(shēng)運動,從幹燥機中央開口處向幹(gàn)燥室上方移動。
另一方麵,粉體環狀的旋轉流從(cóng)下(xià)部幹(gàn)燥(zào)室開始旋轉(zhuǎn),由於連續不斷加入新物料,幹(gàn)燥機很(hěn)快被流化狀態的物料充滿,上(shàng)部幹燥室開始過量,小的粒子不(bú)斷溢出,按順序大粒子也不斷上升補充位置。大粒子在上升的同時受到相互間(jiān)的碰撞和摩擦,顆粒不斷減小,當減小到一定尺寸,水分(fèn)蒸發(fā)到一定程(chéng)度後溢出。還有一種動態現象(xiàng),由於離心(xīn)力的作(zuò)用粒子不斷接觸器壁(bì),在這裏,粒子轉動(dòng)速度下降,甚至停(tíng)止轉動。由(yóu)於重力作(zuò)用,返回中央擋板開口處,再一次隨旋轉氣流運動。這樣,每個小(xiǎo)幹燥室達到相同粒子濃度,物(wù)料就從幹燥機上部排出。
旋風幹燥機有兩種傳熱方式,一種是來自熱空氣的對流傳(chuán)熱,另一種是來自夾套的輻射傳熱。熱氣(qì)體與粒(lì)子(zǐ)的分離、分散所造成(chéng)的速度差,在粒子表麵(miàn)強化(huà)了傳熱過程。幹(gàn)燥機也起到了分級作用,微(wēi)小的粒子容易被熱氣流夾帶,所以停留時間短,被(bèi)反複強(qiáng)烈地(dì)進(jìn)行分散、分級的大粒子停留時間相(xiàng)對延長,這樣,粒子越大,在幹燥機內停留的時間就越長,能夠保證(zhèng)產品含水率一致性。
2.6.2旋風(fēng)幹燥(zào)機的特點
物料在幹燥機內的停留時間(jiān)可以由物(wù)料的加入(rù)量控製(zhì),一般(bān)停留時間在15-30秒鍾之間,對於粉體,這(zhè)樣的時間足夠了。
旋風(fēng)幹燥機幹燥用熱氣體與被幹燥的物料以(yǐ)高速切向進入幹燥機產生旋轉運動為特色,氣體和物料在幹燥機內向上運動。由於經過數個擋板而發(fā)生壓力損失,從而使角速(sù)度下降,結果就會(huì)造成係(xì)統產生較(jiào)大壓力降。軸向流的壓力損失隨所含物料量(liàng)的(de)增加而增加,在旋轉流情況下隨著粉(fěn)體量的增加壓力損失增大(dà)。因為沿壁麵旋(xuán)轉的粒子(zǐ)因壁麵有較高的摩擦損失,所以角速度急劇下降。
2.7 耙(pá)式幹(gàn)燥機(jī)
耙式幹燥機在化工生產中應用已有80多年的曆史,耙式幹燥機適合在真空條件下幹燥熱敏性、或含有機溶劑的物料。它的特點是能(néng)耗小,熱效率高,可以達到80%。操作(zuò)方便,適應範圍廣,雖然耙式幹燥機是一種比較(jiào)古老的機型,但結構(gòu)和功能不(bú)斷開(kāi)發,至今仍是染料廠主要幹燥設備之一。在國外許多大(dà)染料廠,如卜內門、拜爾、赫斯特(tè)、巴斯(sī)夫、汽巴-嘉基公司等仍(réng)有大量的耙式幹燥機在使用。
在我國的染料幹燥設備中,耙式幹燥(zào)機是除烘箱(xiāng)以外使用(yòng)^早的幹燥設備,現在仍占幹燥設備的30-40%。過去耙式幹燥機主要從原蘇聯進口,幾十年後(hòu),這(zhè)種(zhǒng)現象(xiàng)早已不複存在,不但已經國(guó)產化,而且可以製成許多型(xíng)式、不同規(guī)格的耙式幹燥機。
2.8 旋轉閃蒸幹燥機
為解(jiě)決化學工業中高粘性膏糊狀物料的幹燥問題,1970年研製成功了旋轉閃蒸幹燥機。但是,“70”型旋轉閃蒸幹燥機(jī)有許多(duō)不足之處,主要是粉末容易進入高(gāo)溫區,造成(chéng)物料過熱凝聚,旋轉部(bù)件的機(jī)械穩定性差。1978年對“70”型進行(háng)了改造,“78”型雖然有較大的進步(bù),但也存在粉末床層不穩(wěn)定(dìng),出口溫度(dù)和產品(pǐn)殘餘水分波動等缺點。現在香蕉爱视频所見(jiàn)到的結構基本是經過兩次大的結構改(gǎi)進以後的機型,稱之為(wéi)“83”型。閃蒸幹燥機作為一種新機型,有(yǒu)其它幹燥機不(bú)能與之比擬的優點,它一出(chū)現就引起了各大化學公司的濃厚興趣,旋轉閃蒸(zhēng)幹燥機目前以(yǐ)丹麥安海達(dá)諾公司為代表,現在已有70多台(tái)設備在10多個國家在的大公司應用。
2.8.1閃蒸(zhēng)幹燥機的結構
閃蒸幹燥是一種帶有旋轉粉碎裝置的豎(shù)式流化(huà)床幹燥機(jī),能同時完成物料的幹(gàn)燥、粉碎、分級等操作。設備主體為圓筒(tǒng)形幹燥室,由(yóu)底部的粉碎(suì)流化段、中部(bù)幹燥段、頂部分級段組成。底部粉碎段裝(zhuāng)有攪拌器(qì),攪(jiǎo)拌(bàn)器轉速通過外(wài)部電機進行無級調節。攪拌器有兩個作用,帶動從(cóng)分配室進入幹燥室的熱空氣產生高速旋轉的氣流形(xíng)成流化床層。另外,對物料產生強烈的攪拌和粉碎作用,強化(huà)了傳(chuán)質傳熱,加快物料的幹(gàn)燥速(sù)率。在幹燥機底部設有蝸殼(ké)式空氣分配室,使切向送入的熱空氣通過(guò)環狀導向縫隙均勻進入幹燥室。在幹燥段設有螺旋加料器,加料器由調速電機(jī)拖動,通過變頻器調節(jiē)轉速,頂部分級段有一個分級環,根據產品的粒度要求更換合適的分級環。
2.8.2閃蒸幹燥工作原(yuán)理
根據閃蒸(zhēng)幹燥機的結構,可以把工作過程(chéng)分為破碎、氣固接(jiē)觸、幹燥、分(fèn)級等四個階段,這四個(gè)工作過程(chéng)也是其它幹燥機所不能同時具(jù)備的。
2.8.3破(pò)碎
由於閃蒸幹燥機主要用於膏糊狀物料的幹燥,物料進(jìn)入幹燥機後立(lì)即受到攪拌槳葉(yè)和高速氣流的破碎,以^大限度地增加物(wù)料的(de)分散度和單位體積濕物料的比表麵積。
2.8.4氣固混合幹燥
閃蒸幹燥機一般以濕空氣為載熱體,能否有效達到氣(qì)固混合是影響(xiǎng)幹燥速率的主(zhǔ)要因素。閃蒸幹燥機(jī)的攪拌槳把(bǎ)物料破碎並產生彌散作用,同時進入幹燥機的(de)空氣也處於高度湍動狀態,很快達到氣(qì)固混合。同時,塊狀物料在重力作用下向下隨落(luò),由於(yú)幹燥機底部為倒錐結構,氣流(liú)的速度很大,^高可達60m/s,能保證塊狀(zhuàng)物料處於良好的流化狀態而被熱(rè)空氣包圍(wéi)。
物料粉碎後,被來自底部高速旋(xuán)轉的熱氣流吹起,在(zài)幹燥室內形(xíng)成了一個相對穩定的流化層,在物料與熱空氣之間進行(háng)傳質傳熱的幹燥過程,大部分水分在這一(yī)階段蒸(zhēng)發掉(diào)。含水(shuǐ)率高,表麵積小的(de)物料密度(dù)大,在幹燥室內向下墮落(luò),由(yóu)於底部的氣速高,下落到一定距離後下落速度為零,此時重(chóng)力與浮力平衡。物料受到(dào)進一步破碎和水分蒸發後浮力(lì)大於重力,物料開始(shǐ)向上運(yùn)動,通過(guò)分(fèn)級後排出(chū)幹燥機。
2.8.5分級階段
分級(jí)器是裝在幹燥機頂部的環形擋板,物料隨氣流上升,由於(yú)受到離心力的作用,大塊、未(wèi)幹的(de)物料受離心(xīn)力作(zuò)用旋轉半徑增大,當旋轉半(bàn)徑大於分級(jí)環半(bàn)徑時被(bèi)擋在幹燥室內,直至滿足要求(qiú)才能通過分級器排出幹燥機。當物料加入到幹燥(zào)機後,物料處於旋轉的流(liú)態化狀態。團塊受到粉碎後直徑迅速減小,水分被蒸發。物料(liào)在氣體的(de)夾帶下作螺旋上升運動,粒徑較小較(jiào)幹(gàn)的物料在內環,較大較濕的物料產生的離(lí)心力(lì)大在外層靠(kào)近器(qì)壁。但外層的大顆粒在不斷被粉碎幹燥,離心力變小後也在向內環運動,當水分滿足要求(qiú)後被氣體帶出,在幹燥室內任一截麵的壓力變化:
旋轉半徑r和壓力P之間的關係,旋轉半徑越(yuè)小,壓力越低。在(zài)幹燥(zào)室中心處r=0,壓力P也(yě)^低。在器壁附近(jìn)壓力^大。對於直徑為f的小顆粒,由於壓(yā)力隨半徑的增大而增大(dà),徑向壓力分配不均,小(xiǎo)顆粒(lì)向中心處運動,大顆粒由(yóu)內向外幹燥機邊緣運動,因此幹燥後的小顆粒被氣流從幹燥室中心處帶出,而大顆粒沿(yán)邊緣向上運動後被分級環擋住(zhù)不能逸出,從而保證產品質量 。
在幹燥機工作過程中上述四個階段並不是獨立進行,主要是為研究方便和敘述需要把幾(jǐ)個(gè)過程分別介紹。
2.8.6閃蒸(zhēng)幹燥機的結構(gòu)特點
2.8.6.1幹(gàn)燥室底部設有倒錐形結構,使熱空氣流通截麵自下而上不斷擴(kuò)大,底部氣速大,上部氣速小,從而下部(bù)大顆粒與上部小顆(kē)粒都能處於良好(hǎo)的(de)流化狀態。倒錐結構還縮小了攪拌軸懸臂的長度,增加運行的可靠性。軸承設(shè)在機外,避免軸承在高溫區長期工作,延長了軸(zhóu)承的使用壽命。
2.8.6.2濕物料在被攪拌齒粉碎的同時,又被甩向器壁,粘結在內壁上,如不及時刮下會影響產品質量,所(suǒ)以攪拌齒頂端設有刮板,能及時刮掉粘結在器壁(bì)上的物料(liào)以防過熱。
2.8.6.3幹燥室上部設有分級環,其作用主要是顆粒較大,或(huò)沒幹燥的物料與合產品分離,擋在幹燥室內,能有效(xiào)保證產品粒度和水分要求。
2.8.6.4錐底(dǐ)熱風入口處設(shè)有(yǒu)冷風保護,防止物(wù)料與高溫空氣接觸產生過熱變質。
2.8.6.5物料在熱空氣中(zhōng)高速分散,幹燥時間短,特別適用於熱敏性物料的幹(gàn)燥。
2.8.6.6連續化操作,加料量、熱風溫度(dù)、產品粒度(dù)可以在一定範圍內自行控製,從而保證幹燥(zào)產品的(de)各項指標。
2.8.6.7幹燥係(xì)統為封閉式,而且在負壓下操作,粉塵不外泄,保護生產環境,安全(quán)衛(wèi)生。
2.8.6.8設備(bèi)結構緊湊,占地麵積小,集幹燥、粉碎、分級為一體。是流化技術、旋流技術、噴動技術及對流傳熱技術的優(yōu)化組合,大大簡化了生產工藝流程,節省了設(shè)備投資和運轉費(fèi)用。
近年來(lái),人們把開發幹燥機的重點(diǎn)向開發組合幹燥機的方向發展,力圖把現有的幹(gàn)燥機進行優化組合,發揮每種幹燥機(jī)的優點。組合(hé)多級幹(gàn)燥機與單級幹燥機相比有如下優勢:組(zǔ)合幹(gàn)燥機更容易節約能源;‚組合幹燥(zào)機更容易保證產品質量,幹燥(zào)過程可以同時(shí)進(jìn)行分級、粉碎等操作,對熱敏性物料幹燥後可進行及時冷卻;ƒ操作更加靈活,可以根據物料幹燥的特定規律(lǜ)對多種幹燥機進行科學組合。
幹燥機的組(zǔ)合大致有(yǒu)如下幾個方麵:組合各種幹燥方法的組合式幹燥機,如噴霧-流化幹燥機等;‚結合各種傳熱過程的組合式(shì)幹燥機(jī),如薄膜 ─ 流化床幹燥機等;ƒ多級同類型幹燥機的組合,如多級氣流幹(gàn)燥機等。
2.9薄膜—流化床幹燥機
漿狀染料經螺(luó)旋加料器定(dìng)量加入幹燥機,幹(gàn)燥機(jī)頂部安(ān)裝有轉速為350rpmr的甩(shuǎi)盤,物料落(luò)到轉盤上被甩到有蒸汽夾套的器壁上,安裝在攪拌(bàn)軸上的刮刀刮成薄(báo)膜狀。高溫器壁向薄膜物料傳導熱量(liàng),使其在很短的時間裏幹燥至水分含量為15%左右,然後被刮刀刮下,降(jiàng)落到底部料鬥中。利用熱空氣通過收縮管產生的負壓將物料吸入流化床幹燥(zào)機。在流化床底部有一個(gè)粉碎裝置,把物料粉碎後在流化床內與熱(rè)空(kōng)氣充分熱交換,使物料含水率達到要求(qiú)。然(rán)後從流化床排出,經撲集後與氣體分離。
2.10氣流—沸騰幹燥(zào)機
含水率為5~6%的物料經加料器定量進入氣流幹燥機中,由於係統(tǒng)為正負(fù)壓操作,在螺旋加料(liào)器末端(duān)有(yǒu)一段空螺旋作為料封,並在軸端裝一個槳葉攪拌器使物料鬆散拋入床(chuáng)層。在床層設有(yǒu)不鏽鋼絲網,上(shàng)麵(miàn)鋪(pù)有玻璃珠(這裏(lǐ)放的玻璃珠的(de)目(mù)的與惰性載體幹燥機放置(zhì)的玻璃珠目的不同,載體幹燥機作為傳熱(rè)和剝落物料之用,而這裏主要起均風(fēng)作用)。空氣經加熱後進入加熱管把物料預幹,細粉被吹出(chū)後進入第二級錐形沸騰床,幹燥後從出料口(kǒu)排出。
2.11二級氣流幹燥機
大(dà)多數物料的幹(gàn)燥大體都可以分為恒速幹燥和降速幹燥兩個階段,大量的(de)水分都在恒速幹燥階段除掉,恒速幹(gàn)燥速率取(qǔ)決於物料表麵水的氣化速率。用高風速,大(dà)風量把幹燥(zào)汽化的水蒸汽從物料表麵帶(dài)走是提(tí)高幹燥速率的基本措施,而降速幹燥(zào)速率則取決(jué)物料的性質、傳質速率和熱推動力。受物料內部水分向外遷移速率的限製,提高熱風溫度是提高降速階段幹燥(zào)速率的重要途徑。這樣就出現了兩種結果,第(dì)一階段尾氣是低溫高濕氣體,接近飽和狀態,已無納濕能力,無幹(gàn)燥推動力,不能再起幹燥作(zuò)用。而降速幹燥階(jiē)段尾氣是高溫低濕氣體,如果把這部分(fèn)氣體回收,用來進行第一階段(duàn)幹燥(zào),仍可起到幹燥(zào)作用。兩級幹燥利用這一規律,把(bǎ)物料的兩個幹燥階段分別在兩個設備中(zhōng)進行。將第一階段幹燥尾氣排掉(diào),第二階(jiē)段尾氣回收,使係統排出的氣體接近飽和狀態,從而達到節(jiē)約能源目的。
物料隨熱(rè)空氣進入風機,被分散後與空氣充分混合後進入第一級幹燥機。恒速幹燥階段結束(shù)後(hòu)第一階段(duàn)尾氣經分離後(hòu)排出(chū),物料進入二級幹燥機。此時恒速幹燥結束,降速幹(gàn)燥開始,二級幹燥結束後尾氣返回風(fēng)機重(chóng)新進入第一階段幹燥。係統成正(zhèng)負壓操作,據介紹,該係統單耗低(dī)於1.32kg蒸汽/kg水,節省熱量為20~40%。
2.12槳葉式幹燥機串聯係統
根據物(wù)料幹燥的特點,日本(běn)^近推出了槳葉式(shì)幹燥機串聯係統。香蕉爱视频都知道,槳葉(yè)式(shì)幹燥機是在耙式幹燥(zào)機的基礎上開發成功,但槳葉式幹燥機與耙式(shì)幹燥機相比(bǐ),在槳葉、攪拌軸等結構中通入載熱(rè)體(tǐ)從而增加了傳熱麵(miàn)積,采取對流和(hé)傳導兩種傳熱方式,所以它比(bǐ)耙式幹燥機有更高大生產(chǎn)能力(lì),用兩個(gè)幹(gàn)燥機串聯使用,使幹燥過程更合理。第一級是恒速幹燥階段,物料(liào)的大量水在這一階段脫掉,等到進入降速幹燥階段時(shí)進入下一級降速幹燥機,經過這樣的幹燥過程使係統操作更(gèng)靈活,
2.13噴霧帶式幹燥機
噴霧帶式幹燥機(jī)是尼羅公司開發成功的新型幹燥機,它綜合了噴霧幹燥機和帶式幹燥機的優(yōu)點,適用於可(kě)流動液體(tǐ)物料的幹燥。
噴霧帶式幹燥(zào)機主要有噴嘴(霧(wù)化器)、噴霧幹燥室、傳送帶、傳送機構(gòu)、帶式幹燥(冷卻(què))室組成(chéng)。液體在高壓泵的作用下進入壓力式噴嘴進行霧化,鼓風機噴入的空氣經加熱(rè)後(hòu)進入(rù)幹燥室,與霧滴並流向下並進行傳熱傳質。霧滴(dī)表麵水迅速蒸發並形成微粒半幹(gàn)產品(含水率約20%)落到(dào)傳送帶上,至此第一級(jí)幹燥結束,並開始第二級幹燥。傳送帶的運動(dòng)帶動落在其上(shàng)的微(wēi)粒移動,進入二級幹燥室。一般經幾分鍾的時間殘餘水分在二(èr)級幹燥階段被除去,如產品有特殊需要,在出幹燥機前(qián)還可以進行冷卻處理。尾氣穿過傳送帶(dài)經除塵器分離後排空,產品經分(fèn)級後包裝或進入(rù)下一道工序。傳送(sòng)帶的速度可調,可根據產品^終含水率的要求進行控製。
噴霧幹燥機同帶式幹燥機組合在一起後(hòu),克服了噴霧幹燥機設備高大的缺點(diǎn),同時也打破了(le)帶式幹燥機不(bú)能處理流動性物料的局限,使它們的長處得以充分發揮。噴(pēn)霧帶式(shì)幹燥機的特點是(shì)體積小,結構緊湊,可(kě)以在低溫下幹燥,防止物料過熱,調節(jiē)傳送帶的速度可以滿足任意含水(shuǐ)率的要求。
2.14噴(pēn)霧流化幹燥機
噴(pēn)霧流化(huà)幹燥機用在染料(liào)上是一種新工藝,在我國使用大約有十幾年的時間,目前隻有少數染料(liào)廠撐握這項技術(shù)。噴霧流化幹燥機實際是(shì)噴霧(wù)幹燥機和流化幹燥機器(qì)的有機結合,因此在性能上也就具(jù)有兩(liǎng)種幹燥機的特點。
在(zài)分布板上放置(zhì)晶種,空氣(qì)經加熱後進入流化床使晶種呈流化狀態,液體物料經過噴嘴在幹燥室內霧(wù)化(huà)。霧滴在下降過程中與晶種粘附在一(yī)起,與此同時水分在不斷蒸發,物料不斷粘附,經(jīng)過這樣(yàng)的過程使原來的晶種(zhǒng)逐漸“長(zhǎng)大”,達到一定粒徑並幹燥後的產品排出幹燥機,而在(zài)幹(gàn)燥(zào)過程(chéng)中破碎的顆粒又作為繼續幹燥新的晶種,所以能(néng)保持幹燥機連續工作。
噴霧流化幹燥機在幹燥的同時進行造粒,經組合後(hòu)的幹(gàn)燥機有以下特點:噴霧流化幹燥機設備(bèi)容(róng)積小,蒸(zhēng)發強度高,真正實現了小設備大生產(一台直徑為500mm的噴霧流化幹燥機(jī)的生產能力可與(yǔ)一台直徑為(wéi)2000mm,高為10000mm的噴霧幹燥機相當);‚噴霧(wù)流化幹燥(zào)機與噴霧(wù)幹燥造粒和流化(huà)造粒(lì)相比,所得(dé)產品顆粒均(jun1)勻,粒徑較大,控製操作條件能生產出直徑為0.3~0.5mm的顆粒(噴霧幹燥產品粒度範圍約在0.08~0.2mm的左(zuǒ)右),如果增加回粉裝置,成(chéng)粒率大約在90%左右; ƒ噴霧流化幹燥機熱效率高,一般在60%以上;„流化床層(céng)溫度(dù)比較低而且溫度相對穩定,適用染(rǎn)料(liào)的幹燥;…顆粒狀染料(liào)產(chǎn)品的潤濕性、溶解性都(dōu)很(hěn)好,粉塵少,^ ;†產品的密度達到0.66g/cm3,具有良好的流動性,節約包裝材(cái)料。
3染料幹燥設備的發展趨勢
根據幹(gàn)燥技術的發展現狀以及染料行業的裝備水平,可以說(shuō)國產幹燥機(jī)的類型基本齊全,可以滿足染料幹燥的需要,幹燥機在未來一段時間內的發展可能集中在以下幾個方麵:
3.1幹燥設備的(de)定型化、係列化
對於已經使用多年(nián)而且仍然很有效果比較成熟的幹燥機,為了便於推廣和使用,應進行定型化(huà)、係列化工作,應製定相應的標準為(wéi)使用廠選型提供(gòng)方便。
3.2幹燥設備的大型化(huà)
國(guó)內雖然幹(gàn)燥機的種類比較(jiào)齊全,但生產(chǎn)規模都比較小。據了解,染料廠蒸(zhēng)發水量在1000kg/h以上的幹燥機很(hěn)少,從技術上也缺乏大型幹燥(zào)機設(shè)計的實踐。幹燥機小型(xíng)化對產品質量的穩定(dìng)性和運轉費用都很不利,從提高產品質量角(jiǎo)度出發,幹燥機應向大型化方向發展。
3.3操作係統自動化
幹燥設備(bèi)的自動化是今後發展(zhǎn)的方向(xiàng),主要操作參數進行自動化控製,^大(dà)限度地消除人為因(yīn)素,對產品質量的穩(wěn)定提高將起到重要作用。
染料幹燥係統在操作時可(kě)變因素比較多,如(rú)果生產中係統產生波動,容易影響(xiǎng)產(chǎn)品質量。提高設備(bèi)的自動化水平,采用先進的電腦控製係(xì)統,降低或(huò)消除人為因素,能保證產品的穩定。
3.4提高幹燥機熱效率
提高幹燥機的熱效率是今(jīn)後幹燥技術開發的主(zhǔ)要任務,國內外對提高熱效率主要從以下幾個方麵入手:
3.4.1.提高染料的耐熱(rè)溫度(dù) 增大幹燥機進(jìn)出口溫差是提高熱效的主要方法。然而,降低出口溫度會導(dǎo)致產品含水(shuǐ)率(lǜ)超(chāo)過規定標準,提高進口溫(wēn)度又受到物料耐熱(rè)性的限製。也就是說,提高(gāo)進口溫度染料有凝聚的傾向。但是,通(tōng)過對加工配方(fāng)的研究可以提高染料的耐熱性,這也是(shì)染料加工工作者的重要任(rèn)務之一。
3.4.2.采(cǎi)用(yòng)組(zǔ)合型幹燥機 有人說過,幹燥技術發(fā)展多(duō)年,就幹燥機(jī)的基本型式幾乎沒有什麽新的變(biàn)化,幹燥機理沒(méi)有新的突破,隻是(shì)幹(gàn)燥(zào)機結構上的改變。利用現有的幹燥機,進行優化(huà)組合,采用多級幹燥,使不同類型的幹燥機發(fā)揮各自的優勢,也是提(tí)高熱效率、節約能源的方法之一。
3.4.3.采用餘熱回(huí)收技術 對流傳熱的幹燥機,熱效率一般都比較低(dī),大量的(de)熱量都從尾氣中帶走,有實例證明,尾氣(qì)帶走的熱量占總熱量的34%,造成熱效率(lǜ)很低,國外回收(shōu)尾氣中帶出熱量的方法主要是用閉路(lù)循環、半閉路循環、熱管及熱泵技術等。國內也在開發這項技術(shù),因為它有重要的經濟意義。
3.5 開發專用幹燥機
針對特殊(shū)染料及染料新劑型的需要,開發專用幹燥設備,以滿足特殊劑型加工的需要。
3.6開發組合幹燥機
進一步開發多級幹燥機,從純幹燥角度考慮,多級幹燥經濟性高於(yú)單級(jí)幹燥機(jī)。但對於(yú)染料這樣的熱敏性物料,多級幹燥也有設計(jì)上的難度,可喜(xǐ)的是近年來國內也出現了噴霧氣流、噴霧流化幹燥的應用實例(lì),隻是還沒達到普及的程度,還需要進一步積(jī)累工業化經驗。如果加強工藝研究,多級幹燥有一定前(qián)途。
在今後(hòu)一個時期內,噴霧幹燥器、閃蒸幹燥(zào)機、耙式幹燥機、熱風循環烘箱、氣流幹燥器、槳葉幹燥(zào)機仍然是染料廠的主要幹燥(zào)設備(bèi),對其技術還應進一(yī)步研(yán)究。噴霧幹燥器的大型化研究,閃蒸幹燥機的結(jié)構(gòu)研究,分級效率的研究(jiū)。耙式(shì)幹燥機結構研究,空心槳葉幹燥機係列化和大型化的研究,都是幹燥行業(yè)的主(zhǔ)要(yào)任務。