《化工傳質(zhì)》課程讀書報告——————新型干燥設備的開發(fā)與應用

1、.化工傳質(zhì)課程讀書報告 題目：新型干燥設備的開發(fā)與應用 學院：化工學院 專業(yè)：化學工程與工藝 年級： 班級： 學號： 姓名：新型干燥設備的開發(fā)與應用干燥設備在工業(yè)的使用上非常廣泛，很多領域上都需要用到干燥設備的使用，例如工業(yè)，農(nóng)業(yè)，化工，礦山，冶金等等行業(yè)都急需要用到干燥設備。為了適用不同的原料及不同的產(chǎn)品要求，近年來國外采用新技術開發(fā)了一些新型干燥設備。尤其是為了適應精細化工多品種，小批量的高附加價值產(chǎn)品的生產(chǎn)，還開發(fā)出一批多用途多動能干燥設備。1、介質(zhì)流化干燥裝置精細化工領域中， 經(jīng)常要求獲得各種超微粉體產(chǎn)品。采用液相反應法、濕式粉碎法等得到的超微粉漿料， 在干燥階段粉體會形成聚集體， 干

2、燥后需要再次粉碎。為此， 日本奈良機械制作所新開麥了基于流化床技術的漿狀物質(zhì)連續(xù)干燥裝置 介質(zhì)流化干燥裝置。 1 原理：介質(zhì)流化干燥的基本流程如圖1所示。介質(zhì)流化塔內(nèi)多孔板上填充適量的、直徑為兒毫米的惰性粒子(如氧化鋁、氧化鈷等)其種類和粒徑可據(jù)漿料的性狀選擇。塔內(nèi)還設置了防止飛散的裝置以防止介質(zhì)粒于飛出塔外。圖1 介質(zhì)流化干燥工藝流程示意1介質(zhì)流化塔2旋風分離器3袋濾器 4漿料泵5 漿料貯槽6 熱風加熱器7 空氣過濾 8風機熱風將流化塔內(nèi)的介質(zhì)加熱至設定的溫度并使其保持流化狀態(tài)。泵將漿料直接送人塔內(nèi)處于流化狀態(tài)的介質(zhì)粒子群中， 在介質(zhì)粒子表面形成膜狀且分散在塔內(nèi)。這樣，漿料可以不用噴霧法而充

3、分地附著在介質(zhì)粒子表面，從而擴大了熱風接觸面積， 因此可以在短時間內(nèi)非常有效地進行蒸發(fā)和干燥，并II 山于水分的蒸發(fā)而使殘存在介質(zhì)粒子表面的粉體通過介質(zhì)粒子間的摩擦作用而從介質(zhì)表面剝落(圖2)，隨后與氣體一起被排出塔外， 再經(jīng)分離器、袋濾器等捕集回收得到超微扮干燥產(chǎn)品。圖2 干燥過程特點： 1、裝置小型化而干燥能力大 介質(zhì)表面的膜狀漿料，由于擴大了氣液接觸面故能有效地與熱風接觸， 因此能在極短的時間內(nèi)得到干燥， 傳熱容量系數(shù)為2000kcalm。 h。與噴霧干燥相比，所需風量減少約30 。 2、無需噴霧裝置原料漿料(粘度可達20 000厘泊)通過介質(zhì)粒子的運動而自然地分散在流化層中心，它無需價

4、格昂貴的離心噴霧器之類的分散器， 而且由于無高速旋轉(zhuǎn)部件故維修保養(yǎng)方便。 3、干燥產(chǎn)品為微粒 介質(zhì)粒子表面上的物料可以通過塔內(nèi)劇烈流化的粒子群的摩擦作用而從表面上剝落下來，從而以極細的微粉狀予以回收。應用：適用干該裝置的無機物如陶土、滑石粉、碳酸鈣、氧化鈦、氧化鋁、氧化鋯、鐵酸鹽、硫酸鋇、氫氧化鋁等；有機物如有機色素、有機顏料、螢光顏料、脫脂乳、界面活性劑、PS、PVC、PMMA 樹脂，以及血漿等。今后有望用于分散性差的高牯性漿料。2、 振動流化床干燥器隨著組合干燥、多級干燥的興起,丹麥尼洛公司(Niro)迅速推出了振動流化床干燥器， 首先應用在乳品工業(yè)， 作為第二級干燥器，使熱耗下降30 。

5、遼寧鐵嶺精工機器廠在消化吸收國外振動流化床技術的基礎上， 已開發(fā)了系列產(chǎn)品， 近年來， 應用十分廣泛。2結構及原理： 如圖3所示。振動流化床主要由振動元件及流化室組成。圖3 振動流化床干燥機結構筒圖l加料口，2排風罩，3孔扳，4排風口，5出料口，6底座，7振動元件，8振動電機，9避風口，10流化室。該機是在普通流化床上增加了床層的振動功能，使物料在床層振動產(chǎn)生振幅和熱風作用下達到低床層流化的效果， 物料在動態(tài)下得到干燥。振動流化床干燥器物料的流化主要靠床層的機械振動實現(xiàn)，而熱空氣主要作為傳質(zhì)傳熱的載體，減少了物料流化所需要的風量及風壓。據(jù)介紹，振動流化床所需風量是普通流化床的20-30 。特點

6、：（1）流化狀態(tài)及停留時間易控制，床層振動的頻率及振幅可調(diào)節(jié)， 因而操作靈活； （2）借助于床層的振動，可分散團塊狀物料，有利于傳質(zhì)傳熱，提高工效I； （3）低床層流化顆粒的破碎磨損少； （4）靠振動使物料流化，減少了風量及風壓，降低了工作能耗； （5）設備占地面積小，維修方便。3、 旋轉(zhuǎn)噴動床干燥器改變普通噴動床干燥器的噴動方式(如使用內(nèi)部通氣管或通過機械方式輔助噴動、間歇噴動) , 或者改變其結構(如二維噴動床) , 可以消除或降低普通噴動床干燥器的一些缺點。圖4 所示為一種旋轉(zhuǎn)式噴動床, 惰性粒子在熱空氣進入噴動床時加人, 該裝置沒有支撐柵板?？諝饬鹘?jīng)兩個彎道, 在錐底形成雙螺旋流。在圓

7、筒的殼壁上切向安裝兩個短管, 在短管的附近又安裝空氣噴咀(充當空氣噴射器)。這種結構使空氣在入口處產(chǎn)生渦流, 顆粒在渦流或旋流運動中進行噴動。氣體和顆粒的相對速度很高, 顆粒之間以及壁面與顆粒之間的碰撞強烈, 從而提高了氣體和惰性粒子濕表皮的熱質(zhì)傳遞, 同時也加快了干表皮從惰性粒子上的脫落。3圖4 旋轉(zhuǎn)噴動床干燥器裝置示意圖由于空氣噴射器的作用, 在圓筒近壁面處形成低氣壓區(qū), 使一部分惰性粒子從干燥室中被吸出。它們在空氣彎道中被加速后, 又重新進入干燥室。在這些惰性粒子流過空氣噴射器和文丘里管的過程中, 被高速熱空氣加熱, 所以循環(huán)進入干燥室的這些惰性粒子的溫度高于床層的溫度。這樣, 蒸發(fā)惰性

8、粒子濕表皮的熱量不只來源于熱空氣的顯熱, 而且來自惰性粒子的熱傳導。 與普通噴動床干燥器相比, 該裝置干燥洗滌劑和顏料的結果表明:單位水分蒸發(fā)量提高25 % 3 0% ；延長了物料在干燥室中的停留時間, 從而降低了物料的最終濕含量，熱效率為45 % 左右。4、 新型非懸浮式直接干燥器非懸浮式直接干燥器的特征是熱干燥氣體直接與放置在移動或固定架上欲干燥的物質(zhì)接觸。近年用在精細化工中的新設備有下列3種。3 (1)振動載體干燥器此種干燥器是利用振動機產(chǎn)生一定振幅和頻率的振動，使熱惰性載體(如空氣)沿水平環(huán)狀孔板連續(xù)循環(huán)運動，物料則噴灑在惰性載體上通過對流與傳導以及相互碰撞而被干燥的一種新型節(jié)能干燥設

9、備，其工藝流程如圖5所示。圖5 振動載體干燥器工藝流程圈l一干燥器 2一鼓風機3一空氣加熱器4，5一捕集囂 6一排風機 該干燥器適用于乳液狀物料及高含水量物料的干燥，另外由于物料在干燥過程中處于分散狀態(tài)，蒸發(fā)面積大，排風溫度可控制得較低，因此也適用于低溫干燥以及熱敏性物料的干燥，其特點是熱效率高、結構簡單、操作方便、污染小、勞動強度低。它與噴霧干燥器相比，設備小、投資少、能耗也低。 （2）槳葉式干燥器這是一種熱風傳熱式低速攪拌型干燥器，主體是帶有旋轉(zhuǎn)楔形槳葉的水平雙軸，雙軸相對運轉(zhuǎn)，軸與槳葉中可通入蒸汽加熱，簡體內(nèi)壁裝有槳葉防結料板，操作時在雙軸加熱和運轉(zhuǎn)的同時，利用熱風強制對流達到干燥的目的

10、。該干燥器與耙式干燥機相比可連續(xù)投料、連續(xù)出料、密閉操作、占地也小，其熱效率約為后者的1.6倍，蒸發(fā)強度為后者的1.8倍。 北京染料廠已把此種干燥器用于靛藍的干燥，操作穩(wěn)定，環(huán)境污染步，物料干燥時間只有耙式干燥機的l7，蒸汽耗量和電耗也都只有后者的45，而且成品質(zhì)量穩(wěn)定，含水量低。該干燥器對部分膏狀、凝聚程度高、非熱敏性物料直接干燥有一定的推廣價值，但不適用于熱敏性物料的干燥，其工藝流程如圖6所示。圖6 槳葉式干燥器工藝流程圖1-空氣加熱器 2-混料器 3-斗式提升機 4-槳葉式干燥器5-袋波器6一排風機 (3)籠型粉碎干燥器 這是用于膏狀物料干燥的一種新型干燥器，利用干燥器內(nèi)粉碎盤高速旋轉(zhuǎn)將

11、物料分散為小顆粒后與高速的熱空氣充分接觸完成瞬間干燥，其工藝流程示于圖7。江蘇如東化工總廠用此干燥器對Y酸、G鹽、R鹽和H酸等產(chǎn)品進行干燥取得很好的以下技術經(jīng)濟效果。圖7籠型粉碎干燥器工藝汽程圖L-空氣加熱器 2-粉碎干燥器 3-加料器4-旋風分離器5-袋濾器 6-排風機特點：(1)干燥能力大。該設備能連續(xù)生產(chǎn)，傳熱系數(shù)達到(2512 4187) 10Jm h；干燥強度高達700 900kg水m3 h；生產(chǎn)能力達400500kg干品m3h，均超過氣流干燥器、流化床干燥器和噴霧干燥器。(2)適應性強。郎適用于膏狀物，也能用于濕度范圍很大的物料干燥，干燥介質(zhì)的溫度可達140 700 ，可以在較低的

12、進氣溫度下干燥高臺濕物料。(3)時間短、熱效率高。物料與氣體接觸時間短，為幾秒至幾十秒；熱效率可達445O ，優(yōu)于其它干燥器。(4)工藝簡單、結構臺理、投資小。5、 新型懸浮式直接干燥器 懸浮式直接干燥器的特征是欲干燥的物質(zhì)懸浮在熱干燥氣體中，包括噴霧干燥器和流化床干燥器等。它們具有連續(xù)、停留時間短、作用原理簡單、運動部件少等優(yōu)點，因此在精細化工中被廣泛采用，其覆蓋面差不多占到精細化工行業(yè)所用干燥設備的5O ，國內(nèi)外主要染料廠基本上都采用噴霧干燥器干燥染料。這些優(yōu)點在新型設備中得到進一步發(fā)揮，而且降低了能耗。4（l） 新型噴霧干燥器 噴霧干燥是精細化工中使用得最廣、最多的一種干燥技術，新型設備

13、主要有以下3種類型。A 把噴霧干燥與其它干燥技術相結合組成的多級干燥器 目前較多采用噴霧干燥與流化床技術相結合的多級干燥器，主要為了降低能耗，表l列出單用噴霧干燥以及將噴噴霧干燥塔與塔內(nèi)流化床組成的二級干燥(圖8)、將噴霧干燥塔與塔內(nèi)流化床和塔外流化床組成的三級干燥(圖9)的能耗對比情況。 圖7 二級干燥器示意圖 圖8 三級干燥器示意圖B 物料預濃縮噴霧干燥器過去用于噴霧干燥的物料濃度一般較低，近年將物料先進行預蒸發(fā)或用機械分離方式進行濃靖然后噴霧干燥，其節(jié)能效果非常顯著(表2)；若物料頂濃縮后粘度增大，可采用氣流式噴嘴進行噴霧干燥。C 噴霧表面流化干燥器通常的噴霧干燥器高徑比比較大，工業(yè)規(guī)模

14、的裝置直徑為2m左右，高約15m。為了節(jié)能和降低裝置費用，近年在精細化工中使用一種新的噴霧表面流化干燥器，它在噴霧干燥塔內(nèi)裝有一定量惰性小球，操作時經(jīng)熱空氣加熱的小球呈流化狀態(tài)，增大與料液的接觸面積，可加快干燥速度(圖9)。這種新型噴霧干燥器與通常噴霧干燥器相比。體積小、高徑比小、生產(chǎn)能力大、操作彈性高、料液停留時間短、熱利用率高，一般超過50 ，若兩者的生產(chǎn)能力相同。則新設備只有老設備的l413高，投資可降低30 以上。這種新型干燥器稍經(jīng)改進還能造粒，其平均粒徑為0.33 30ram。新設備其實是噴霧干燥技術與流態(tài)化干燥技術相結合的一種高效干燥設備。 除了上述3種新型噴霧干燥器外。精細化工行

15、業(yè)使用的噴霧干燥器還就霧化器結構、旋風分離器內(nèi)細粉返回塔內(nèi)的技術以及塔內(nèi)熱風運動狀態(tài)技術等進行了改進，使干燥的產(chǎn)品粒度更均勻，干燥效果更好，也更節(jié)能。圖9 噴霧表面流態(tài)化干燥器示意圖L-空氣加熱器2-流態(tài)化小球3-霧化器4-旋風分離器6、 特制干燥設備 在硫酸鋇生產(chǎn)過程中，硫酸鋇的干燥是一個重要的步驟。傳統(tǒng)的硫酸鋇干燥過程往往采用以熱風作為熱源的回轉(zhuǎn)窯干燥器，此干燥設備存在諸多弊端：由于采用燃煤的煙道氣作為熱源直接對物料進行干燥，若燃燒溫度控制不好會使硫酸鋇燒結，并且會產(chǎn)生腐蝕性氣體腐蝕設備；煤燃燒會產(chǎn)生二氧化硫，由于產(chǎn)塵量大，使得收塵系統(tǒng)投資和運行費用都較高；由于干燥前硫酸鋇含濕量大，并且干

16、燥的熱風溫度達600700，造成干燥設備在使用一段時間后黏結嚴重，設備事故率高；由于采用高溫熱風干燥，干燥系統(tǒng)需要較大的鼓、引風系統(tǒng)，因此電能消耗、占地面積都較大。因此，在硫酸鋇的生產(chǎn)中急需高效、節(jié)能、環(huán)保的干燥設備。7（1）、特制螺旋干燥器特制螺旋干燥器是專門針對硫酸鋇的物料性質(zhì)開發(fā)的一種特制高效節(jié)能環(huán)保型干燥設備，由夾套、雙螺旋干燥輸送軸、驅(qū)動機構、頂蓋、排濕系統(tǒng)等組成。夾套和干燥輸送軸內(nèi)通入加熱介質(zhì)(蒸汽)。濕物料從干燥器頂部的加料口加入干燥器內(nèi)，在轉(zhuǎn)動的干燥輸送軸的推動下不斷翻滾前進，物料在運動過程中被加熱。根據(jù)被干燥物料的產(chǎn)量、性質(zhì)、初始含水量確定干燥面積。特制螺旋干燥器為臥式，干燥

17、完成后物料由干燥器另一端的底部出料口排出。整個干燥過程為密閉操作，從物料中釋放出的水蒸氣在蒸汽散熱器加熱后的熱空氣攜帶下從排濕口排出。該尾氣主要成分是水蒸氣，干燥后的物料較濕，不存在空氣夾帶的現(xiàn)象。5（2）、特制盤式連續(xù)干燥器 特制盤式連續(xù)干燥器是一種新型傳導式干燥設備，具有連續(xù)運行、密閉操作、蒸發(fā)強度大、濕度梯度分布合理、動力消耗低、占地面積小、環(huán)保等優(yōu)點，同時，其配置簡單，物料夾帶量小。盤式連續(xù)干燥器由干燥盤、耙臂、裝在耙臂上的耙葉、碾磙、主軸、傳動裝置、外殼等組成，中空的干燥盤內(nèi)通入加熱介質(zhì)(導熱油)。物料在干燥盤面上由轉(zhuǎn)動的耙葉輸送、翻動、呈阿基米德螺旋軌跡運動，在運動過程中被干燥盤加

18、熱。根據(jù)被干燥物料的產(chǎn)量、性質(zhì)、初始及最終含濕量，確定干燥面積。盤式連續(xù)干燥器為立式，濕物料由頂部的加料口進入，依次由上往下通過各層加熱盤，最后由干燥器的底部排出。整個干燥過程為密閉操作，從物料中釋放出來的水蒸氣由引風機通過袋式除塵器排人大氣。該尾氣主要成分是水蒸氣。特點：1)連續(xù)運行，熱效率高特制螺旋干燥器和特制盤式連續(xù)干燥器均以傳導傳熱方式對物料進行干燥，干燥過程中干燥器內(nèi)只通人極少量空氣，其尾氣攜帶量很少，故其熱效率可達75以上。2)干燥能力大每套干燥設備每小時可干燥硫酸鋇35 t，滿足了硫酸鋇生產(chǎn)線的要求。3)物料損失小，環(huán)境保護效益明顯在特制螺旋干燥器干燥硫酸鋇過程中，由于干燥后物料

19、濕度大，排出的尾氣中基本沒有物料夾帶現(xiàn)象的發(fā)生；干燥介質(zhì)利用了余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽，從而節(jié)省了大量燃煤。在特制盤式連續(xù)干燥器干燥硫酸鋇過程中，由于干燥尾氣流速低(05 ms)，且有袋式除塵裝置，排空尾氣沒有物料夾帶現(xiàn)象。因此該干燥系統(tǒng)既減少了物料損失，又達到了環(huán)保要求。4)對設備的腐蝕性小由于干燥過程中腐蝕性物質(zhì)被迅速蒸發(fā)并被空氣迅速帶出干燥設備，因此物料中腐蝕性物質(zhì)對設備的腐蝕性小。5)設備可調(diào)性強，物料干燥均勻可調(diào)可通過調(diào)整設備轉(zhuǎn)速、蒸汽流量、蒸汽壓力、耙葉角度、物料加入量和盤式連續(xù)干燥器中干燥盤使用數(shù)量，方便地調(diào)整物料干燥的效果。7、 真空盤式連續(xù)干燥器維生素c是一種高能耗產(chǎn)品，隨著國際市

20、場上維生素C價格的暴跌，降低維生素c生產(chǎn)中的能耗(特別是維生素C干燥過程中的能耗占整個維生素C生產(chǎn)能耗的30以上)已成為生產(chǎn)企業(yè)生存的關鍵。在維生素C生產(chǎn)中干燥是一個很重要的步驟，以前常采用雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥器進行干燥，但該干燥器存在不能連續(xù)生產(chǎn)、物料受熱不均勻、能耗高、操作復雜等缺點。為此，石家莊工大化工設備有限公司根據(jù)物料的特殊要求，研究開發(fā)了新型盤式連續(xù)干燥裝置代替雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥器干燥維生素C，經(jīng)廠家實際應用取得了令人滿意的效果。6 圖10所示維生素C新干燥工藝流程圖1一濕料倉；2一中間料倉；3一蝶閥4一立式螺旋定量加料器5一真空盤式連續(xù)干燥器；6一出料倉；7一循環(huán)泵；8一熱水罐9一冷凝器；10一溶劑回收罐圖10 維生素C新干燥工藝流程圖真空盤式連續(xù)干燥器是一種高效的傳導型干燥設備，與其他傳導型干燥設備相比，它具有蒸發(fā)強度大、處理量大、濕度梯度分布合理、動力消耗低、操作彈性大、占地面積小等優(yōu)點，特別適用于大批量、熱敏性、易氧化變性和須回收溶劑的物料干燥。該干燥器主要由于燥盤、耙臂、安裝在耙臂上的若干耙葉、主軸、轉(zhuǎn)動裝置、外殼等組成。干燥盤分為大盤和小盤2種，其內(nèi)通入加熱介質(zhì)。濕物料自加料器連續(xù)地加到干燥器上部第一層干燥盤上，帶有耙葉的耙臂做回轉(zhuǎn)運動，使耙葉連續(xù)地翻抄物料。8物料沿指數(shù)螺旋線流過干燥盤表面，在