《化工传质》课程读书报告新型干燥设备的开发与应用.docx

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《化工传质》课程读书报告新型干燥设备的开发与应用

《化工传质》课程读书报告

题目：

新型干燥设备的开发与应用

学院：

化工学院

专业：

化学工程与工艺

年级：

班级：

学号：

：

新型干燥设备的开发与应用

干燥设备在工业的使用上非常广泛，很多领域上都需要用到干燥设备的使用，例如工业，农业，化工，矿山，冶金等等行业都急需要用到干燥设备。

为了适用不同的原料及不同的产品要求，近年来国外采用新技术开发了一些新型干燥设备。

尤其是为了适应精细化工多品种，小批量的高附加价值产品的生产，还开发出一批多用途多动能干燥设备。

1、介质流化干燥装置

精细化工领域中，经常要求获得各种超微粉体产品。

采用液相反应法、湿式粉碎法等得到的超微粉浆料，在干燥阶段粉体会形成聚集体，干燥后需要再次粉碎。

为此，日本奈良机械制作所新开麦了基于流化床技术的浆状物质连续干燥装置——介质流化干燥装置。

[1]

原理：

介质流化干燥的基本流程如图1所示。

介质流化塔多孔板上填充适量的、直径为儿毫米的惰性粒子（如氧化铝、氧化钴等）．其种类和粒径可据浆料的性状选择。

塔还设置了防止飞散的装置以防止介质粒于飞出塔外。

图1介质流化干燥工艺流程示意

1．介质流化塔2．旋风分离器3．袋滤器4．浆料泵

5．浆料贮槽6．热风加热器7．空气过滤8．风机

热风将流化塔的介质加热至设定的温度并使其保持流化状态。

泵将浆料直接送人塔处于流化状态的介质粒子群中，在介质粒子表面形成膜状且分散在塔。

这样，浆料可以不用喷雾法而充分地附着在介质粒子表面，从而扩大了热风接触面积，因此可以在短时间非常有效地进行蒸发和干燥，并II山于水分的蒸发而使残存在介质粒子表面的粉体通过介质粒子间的摩擦作用而从介质表面剥落（图2），随后与气体一起被排出塔外，再经分离器、袋滤器等捕集回收得到超微扮干燥产品。

图2干燥过程

特点：

1、装置小型化而干燥能力大

介质表面的膜状浆料，由于扩大了气液接触面故能有效地与热风接触，因此能在极短的时间得到干燥，传热容量系数为2000kcal／m。

·℃·h。

与喷雾干燥相比，所需风量减少约30％。

2、无需喷雾装置

原料浆料（粘度可达20000厘泊）通过介质粒子的运动而自然地分散在流化层中心，它无需价格昂贵的离心喷雾器之类的分散器，而且由于无高速旋转部件故维修保养方便。

3、干燥产品为微粒

介质粒子表面上的物料可以通过塔剧烈流化的粒子群的摩擦作用而从表面上剥落下来，从而以极细的微粉状予以回收。

应用：

适用干该装置的无机物如土、滑石粉、碳酸钙、氧化钛、氧化铝、氧化锆、铁酸盐、硫酸钡、氢氧化铝等；有机物如有机色素、有机颜料、萤光颜料、脱脂乳、界面活性剂、PS、PVC、PMMA树脂，以及血浆等。

今后有望用于分散性差的高牯性浆料。

2、振动流化床干燥器

随着组合干燥、多级干燥的兴起,丹麦尼洛公司（Niro）迅速推出了振动流化床干燥器，首先应用在乳品工业，作为第二级干燥器，使热耗下降30％。

精工机器厂在消化吸收国外振动流化床技术的基础上，已开发了系列产品，近年来，应用十分广泛。

[2]

结构及原理：

如图3所示。

振动流化床主要由振动元件及流化室组成。

图3振动流化床干燥机结构筒图

l加料口，2排风罩，3孔扳，4排风口，5出料口，

6底座，7振动元件，8振动电机，9避风口，10流化室。

该机是在普通流化床上增加了床层的振动功能，使物料在床层振动产生振幅和热风作用下达到低床层流化的效果，物料在动态下得到干燥。

振动流化床干燥器物料的流化主要靠床层的机械振动实现，而热空气主要作为传质传热的载体，减少了物料流化所需要的风量及风压。

据介绍，振动流化床所需风量是普通流化床的20-30％。

特点：

（1）流化状态及停留时间易控制，床层振动的频率及振幅可调节，因而操作灵活；

（2）借助于床层的振动，可分散团块状物料，有利于传质传热，提高工效I；

（3）低床层流化颗粒的破碎磨损少；

（4）靠振动使物料流化，减少了风量及风压，降低了工作能耗；

（5）设备占地面积小，维修方便。

3、旋转喷动床干燥器

改变普通喷动床干燥器的喷动方式（如使用部通气管或通过机械方式辅助喷动、间歇喷动）,或者改变其结构（如二维喷动床）,可以消除或降低普通喷动床干燥器的一些缺点。

图4所示为一种旋转式喷动床,惰性粒子在热空气进入喷动床时加人,该装置没有支撑栅板。

空气流经两个弯道,在锥底形成双螺旋流。

在圆筒的壳壁上切向安装两个短管,在短管的附近又安装空气喷咀（充当空气喷射器）。

这种结构使空气在入口处产生涡流,颗粒在涡流或旋流运动中进行喷动。

气体和颗粒的相对速度很高,颗粒之间以及壁面与颗粒之间的碰撞强烈,从而提高了气体和惰性粒子湿表皮的热质传递,同时也加快了干表皮从惰性粒子上的脱落。

[3]

图4旋转喷动床干燥器装置示意图

由于空气喷射器的作用,在圆筒近壁面处形成低气压区,使一部分惰性粒子从干燥室中被吸出。

它们在空气弯道中被加速后,又重新进入干燥室。

在这些惰性粒子流过空气喷射器和文丘里管的过程中,被高速热空气加热,所以循环进入干燥室的这些惰性粒子的温度高于床层的温度。

这样,蒸发惰性粒子湿表皮的热量不只来源于热空气的显热,而且来自惰性粒子的热传导。

与普通喷动床干燥器相比,该装置干燥洗涤剂和颜料的结果表明:

单位水分蒸发量提高25%~30%；延长了物料在干燥室中的停留时间,从而降低了物料的最终湿含量，热效率为45%左右。

4、新型非悬浮式直接干燥器

非悬浮式直接干燥器的特征是热干燥气体直接与放置在移动或固定架上欲干燥的物质接触。

近年用在精细化工中的新设备有下列3种。

[3]

（1）振动载体干燥器

此种干燥器是利用振动机产生一定振幅和频率的振动，使热惰性载体（如空气）沿水平环状孔板连续循环运动，物料则喷洒在惰性载体上通过对流与传导以及相互碰撞而被干燥的一种新型节能干燥设备，其工艺流程如图5所示。

图5振动载体干燥器工艺流程圈

l一干燥器2一鼓风机3一空气加热器

4，5一捕集嚣6一排风机

该干燥器适用于乳液状物料及高含水量物料的干燥，另外由于物料在干燥过程中处于分散状态，蒸发面积大，排风温度可控制得较低，因此也适用于低温干燥以及热敏性物料的干燥，其特点是热效率高、结构简单、操作方便、污染小、劳动强度低。

它与喷雾干燥器相比，设备小、投资少、能耗也低。

（2）桨叶式干燥器

这是一种热风传热式低速搅拌型干燥器，主体是带有旋转楔形桨叶的水平双轴，双轴相对运转，轴与桨叶中可通入蒸汽加热，简体壁装有桨叶防结料板，操作时在双轴加热和运转的同时，利用热风强制对流达到干燥的目的。

该干燥器与耙式干燥机相比可连续投料、连续出料、密闭操作、占地也小，其热效率约为后者的1.6倍，蒸发强度为后者的1.8倍。

染料厂已把此种干燥器用于靛蓝的干燥，操作稳定，环境污染步，物料干燥时间只有耙式干燥机的l／7，蒸汽耗量和电耗也都只有后者的4／5，而且成品质量稳定，含水量低。

该干燥器对部分膏状、凝聚程度高、非热敏性物料直接干燥有一定的推广价值，但不适用于热敏性物料的干燥，其工艺流程如图6所示。

图6桨叶式干燥器工艺流程图

1-空气加热器2-混料器3-斗式提升机4-桨叶式干燥器5-袋波器6一排风机

（3）笼型粉碎干燥器

这是用于膏状物料干燥的一种新型干燥器，利用干燥器粉碎盘高速旋转将物料分散为小颗粒后与高速的热空气充分接触完成瞬间干燥，其工艺流程示于图7。

如东化工总厂用此干燥器对Y酸、G盐、R盐和H酸等产品进行干燥取得很好的以下技术经济效果。

图7笼型粉碎干燥器工艺汽程图

L-空气加热器2-粉碎干燥器3-加料器4-旋风分离器5-袋滤器6-排风机

特点：

（1）干燥能力大。

该设备能连续生产，传热系数达到（25．12～41．87）×10J／m·℃·h；干燥强度高达700～900kg水／m3·h；生产能力达400~500kg干品／m3·h，均超过气流干燥器、流化床干燥器和喷雾干燥器。

（2）适应性强。

郎适用于膏状物，也能用于湿度围很大的物料干燥，干燥介质的温度可达140～700℃，可以在较低的进气温度下干燥高台湿物料。

（3）时间短、热效率高。

物料与气体接触时间短，为几秒至几十秒；热效率可达44

5O，优于其它干燥器。

（4）工艺简单、结构台理、投资小。

5、新型悬浮式直接干燥器

悬浮式直接干燥器的特征是欲干燥的物质悬浮在热干燥气体中，包括喷雾干燥器和流化床干燥器等。

它们具有连续、停留时间短、作用原理简单、运动部件少等优点，因此在精细化工中被广泛采用，其覆盖面差不多占到精细化工行业所用干燥设备的5O，国外主要染料厂基本上都采用喷雾干燥器干燥染料。

这些优点在新型设备中得到进一步发挥，而且降低了能耗。

[4]

（l）新型喷雾干燥器

喷雾干燥是精细化工中使用得最广、最多的一种干燥技术，新型设备主要有以下3种类

型。

A把喷雾干燥与其它干燥技术相结合组成的多级干燥器目前较多采用喷雾干燥与流化床技术相结合的多级干燥器，主要为了降低能耗，表l列出单用喷雾干燥以及将喷喷雾干燥塔与塔流化床组成的二级干燥（图8）、将喷雾干燥塔与塔流化床和塔外流化床组成的三级干燥（图9）的能耗对比情况。

图7二级干燥器示意图图8三级干燥器示意图

B物料预浓缩喷雾干燥器过去用于喷雾干燥的物料浓度一般较低，近年将物料先进行预蒸发或用机械分离方式进行浓靖然后喷雾干燥，其节能效果非常显著（表2）；若物料顶浓缩后粘度增大，可采用气流式喷嘴进行喷雾干燥。

C喷雾表面流化干燥器通常的喷雾干燥器高径比比较大，工业规模的装置直径为2m左右，高约15m。

为了节能和降低装置费用，近年在精细化工中使用一种新的喷雾表面流化干燥器，它在喷雾干燥塔装有一定量惰性小球，操作时经热空气加热的小球呈流化状态，增大与料液的接触面积，可加快干燥速度（图9）。

这种新型喷雾干燥器与通常喷雾干燥器相比。

体积小、高径比小、生产能力大、操作弹性高、料液停留时间短、热利用率高，一般超过50％，若两者的生产能力相同。

则新设备只有老设备的l／4～1／3高，投资可降低30％以上。

这种新型干燥器稍经改进还能造粒，其平均粒径为0.33～3．0ram。

新设备其实是喷雾干燥技术与流态化干燥技术相结合的一种高效干燥设备。

除了上述3种新型喷雾干燥器外。

精细化工行业使用的喷雾干燥器还就雾化器结构、旋

风分离器细粉返回塔的技术以及塔热风运动状态技术等进行了改进，使干燥的产品粒度更均匀，干燥效果更好，也更节能。

图9喷雾表面流态化干燥器示意图

L-空气加热器2-流态化小球3-雾化器4-旋风分离器

6、特制干燥设备

在硫酸钡生产过程中，硫酸钡的干燥是一个重要的步骤。

传统的硫酸钡干燥过程往往采用以热风作为热源的回转窑干燥器，此干燥设备存在诸多弊端：

由于采用燃煤的烟道气作为热源直接对物料进行干燥，若燃烧温度控制不好会使硫酸钡烧结，并且会产生腐蚀性气体腐蚀设备；煤燃烧会产生二氧化硫，由于产尘量大，使得收尘系统投资和运行费用都较高；由于干燥前硫酸钡含湿量大，并且干燥的热风温度达600—700℃，造成干燥设备在使用一段时间后黏结严重，设备事故率高；由于采用高温热风干燥，干燥系统需要较大的鼓、引风系统，因此电能消耗、占地面积都较大。

因此，在硫酸钡的生产中急需高效、节能、环保的干燥设备。

[7]

（1）、特制螺旋干燥器

特制螺旋干燥器是专门针对硫酸钡的物料性质开发的一种特制高效节能环保型干燥设备，由夹套、双螺旋干燥输送轴、驱动机构、顶盖、排湿系统等组成。

夹套和干燥输送轴通入加热介质（蒸汽）。

湿物料从干燥器顶部的加料口加入干燥器，在转动的干燥输送轴的推动下不断翻滚前进，物料在运动过程中被加热。

根据被干燥物料的产量、性质、初始含水量确定干燥面积。

特制螺旋干燥器为卧式，干燥完成后物料由干燥器另一端的底部出料口排出。

整个干燥过程为密闭操作，从物料中释放出的水蒸气在蒸汽散热器加热后的热空气携带下从排湿口排出。

该尾气主要成分是水蒸气，干燥后的物料较湿，不存在空气夹带的现象。

[5]

（2）、特制盘式连续干燥器

特制盘式连续干燥器是一种新型传导式干燥设备，具有连续运行、密闭操作、蒸发强度大、湿度梯度分布合理、动力消耗低、占地面积小、环保等优点，同时，其配置简单，物料夹带量小。

盘式连续干燥器由干燥盘、耙臂、装在耙臂上的耙叶、碾磙、主轴、传动装置、外壳等组成，中空的干燥盘通入加热介质（导热油）。

物料在干燥盘面上由转动的耙叶输送、

翻动、呈阿基米德螺旋轨迹运动，在运动过程中被干燥盘加热。

根据被干燥物料的产量、性质、初始及最终含湿量，确定干燥面积。

盘式连续干燥器为立式，湿物料由顶部的加料口进入，依次由上往下通过各层加热盘，最后由干燥器的底部排出。

整个干燥过程为密闭操作，从物料中释放出来的水蒸气由引风机通过袋式除尘器排人大气。

该尾气主要成分是水蒸气。

特点：

1）连续运行，热效率高特制螺旋干燥器和特制盘式连续干燥器均以传导传热方式对物料进行干燥，干燥过程中干燥器只通人极少量空气，其尾气携带量很少，故其热效率可达75％以上。

2）干燥能力大每套干燥设备每小时可干燥硫酸钡3．5t，满足了硫酸钡生产线的要求。

3）物料损失小，环境保护效益明显在特制螺旋干燥器干燥硫酸钡过程中，由于干燥后物料湿度大，排出的尾气中基本没有物料夹带现象的发生；干燥介质利用了余热锅炉产生的蒸汽，从而节省了大量燃煤。

在特制盘式连续干燥器干燥硫酸钡过程中，由于干燥尾气流速低（0．5m／s），且有袋式除尘装置，排空尾气没有物料夹带现象。

因此该干燥系统既减少了物料损失，又达到了环保要求。

4）对设备的腐蚀性小由于干燥过程中腐蚀性物质被迅速蒸发并被空气迅速带出干燥设备，因

此物料中腐蚀性物质对设备的腐蚀性小。

5）设备可调性强，物料干燥均匀可调可通过调整设备转速、蒸汽流量、蒸汽压力、耙叶角度、物料加入量和盘式连续干燥器中干燥盘使用数量，方便地调整物料干燥的效果。

7、真空盘式连续干燥器

维生素c是一种高能耗产品，随着国际市场上维生素C价格的暴跌，降低维生素c生产中的能耗（特别是维生素C干燥过程中的能耗——占整个维生素C生产能耗的30％以上）已成为生产企业生存的关键。

在维生素C生产中干燥是一个很重要的步骤，以前常采用双锥回转真空干燥器进行干燥，但该干燥器存在不能连续生产、物料受热不均匀、能耗高、操作复杂等缺点。

为此，工大化工设备根据物料的特殊要求，研究开发了新型盘式连续干燥装置代替双锥回转真空干燥器干燥维生素C，经厂家实际应用取得了令人满意的效果。

[6]

图10所示维生素C新干燥工艺流程图

1一湿料仓；2一中间料仓；3一蝶阀

4一立式螺旋定量加料器

5一真空盘式连续干燥器；

6一出料仓；7一循环泵；8一热水罐

9一冷凝器；10一溶剂回收罐

图10维生素C新干燥工艺流程图

真空盘式连续干燥器是一种高效的传导型干燥设备，与其他传导型干燥设备相比，它具有蒸发强度大、处理量大、湿度梯度分布合理、动力消耗低、操作弹性大、占地面积小等优点，特别适用于大批量、热敏性、易氧化变性和须回收溶剂的物料干燥。

该干燥器主要由于燥盘、耙臂、安装在耙臂上的若干耙叶、主轴、转动装置、外壳等组成。

干燥盘分为大盘和小盘2种，其通入加热介质。

湿物料自加料器连续地加到干燥器上部第一层干燥盘上，带有耙叶的耙臂做回转运动，使耙叶连续地翻抄物料。

[8]

物料沿指数螺旋线流过干燥盘表面，在小干燥盘上被移送到外缘，并在外缘落到下方的大干燥盘外缘，在大干燥盘上物料向里移动并从缘落到下一层小于连续地流过整个干燥器，而加热介质如饱和水蒸气、导热油等自每层干燥盘通过与盘面上的物料进行热交换，使物料被自上而下移送过程中得到干燥，干燥后物料从最后一层干燥盘落到壳体的底层，最后被耙叶移送到出料口排出。

整个干燥过程密闭操作，从物料中释放出的溶剂蒸气自干燥器顶部的排空口或真空管直接进入冷凝回收装置，冷凝后的不凝气体排空，溶剂回收。

参考文献：

[1]：

《国外新型干燥设备及其技术》邹盛鸥（石油化22总厂塑料厂200540）

[2]：

《化工行业的新型干燥器》广文（化工部化工研究院110021）

[3]:

《几种新型干燥器》占勇永康（天津轻工业学院机械系干燥技术研究室天津300222）

[4]：

《近年国外精细化工行业使用的新型干燥器》鹏搏皆怡小琴（染农罅备，，200085）

[5]:

《新型干燥器在硫酸钡生产中的应用》茜1吕海龙2英军2（1．辛集市环保局环保研究所，辛集052360；2．辛集化工集团）

[6]《真空盘式连续千爆器在维生泰C生产中的开发应用》徐彦国1，晓松2，安小刚1，敏刚1，松琴1，齐晓娣1（1．工大化工设备，050091；2．科技风险投资，050031）

[7]俊峰沉淀硫酸钡的干燥[期刊论文]-应用化工2002,31（3）

[8]黄家明.吴向忠.HUANGJia-Ming.WUXiang-zhong双圆锥真空干燥器在硬质合金粉末料生产中的应用研究[期刊论文]-稀有金属与硬质合金2000

（1）