第三节 干燥设备

null第三节 干燥设备第三节 干燥设备干燥过程干燥过程干燥是湿法制粒后的必需工序，其主要目的是控制颗粒内一定比例的水分(含水量<3%)，提高颗粒稳定性，便于进一步处理。 湿物料进行干燥时，有两个基本过程同时进行 (1) 湿物料与热空气接触时，热空气将热能传至物料表面，再由表面传至物料内部，这是一个传热过程； (2) 湿物料接受热量后，其表面水分首先汽化，物料内部水分以液态或汽态扩散到物料表面，并不断向空气主体汽化，这是一个传质过程。干燥过程干燥过程恒速干燥和减速干燥 干燥曲线图干燥操作干燥操作流程一个完整的干燥操作流程，由加热系统、原料供给系统、干燥系统、除尘系统、气流输送系统、控制系统组成。干燥设备干燥设备干燥设备可以根据传热方式可以分为：对流传热、传导传热、辐射传热。 对流传热：对流传热是指由流体宏观运动而引起的热量传递过程，运动着地流体起了载热的作用。 null传导传热：是指在不涉及物质转移情况下，热量由高温侧向低温侧的传递。 辐射传热：当物体向外界辐射的能量与其从外界吸收的辐射能量不相等时，该物体与外界就产生热量的传递。特点：可以在真空中传递，无需任何介质。 干燥设备 干燥设备厢式干燥器 工作原理： 湿颗粒装在浅盘内，置于支架上，空气由风机送入，经预热器加热到所需温度，吹过物料表面，使物料干燥。null特点： 厢式干燥器的干燥产品含湿量不太均匀，干燥速度慢，干燥时间长，生产能力小，热量利用低。但是，厢式干燥器适应性广，可用来干燥各种状态的物料。特别适用于小批量、多品种的干燥生产。null流化床干燥器 工作原理： 湿物料由螺旋加料器加入流化床干燥器中，空气经过空气过滤器过滤，加热器加热后送入流化床底部经分布板与固体物料相接触，形成流态化，达到气固相的热质交换。物料干燥后由排料口排出。废气由流化床底部排出，经旋风分离器组回收被带出的产品后放空。null特点： 在流化床内气体与固体颗粒充分混合，表面更新机会多，强化了两相间的传质和传热。流化床干燥器具有物料停留时间短，干燥速率大等特点，对于某些热敏性物料的干燥较为适宜。但对被干燥物料在颗粒度上有一定限制，一般物料的粒径以大于30微米，小于6毫米较为合适。含水量过高易黏结成团的物料，一般不适用。null流化床喷雾造粒干燥器(一步制粒机) 工作原理： 类似于流化床干燥器，它在流化床中加入药物粉末，然后通入热风流化起来，待床层温度达到一定时，用喷液系统将料液均匀地喷雾到床层上，使粒子相互黏结、长大成粒。在成粒的同时颗粒也受到热空气的加热，最后成为合格的干颗粒。采用流化床喷雾干燥器能将混合、成粒、干燥等工序合并在一台设备上完成，故又称一步制粒法。null特点： 集喷涂、凝聚、干燥、冷却于一体，在一个设备内制成无粉尘颗粒，平均粒径0.3-3mm；设备体积小，生产效率高；制得的颗粒粒度分布小，含量均匀。负压操作，改善环境。null压力式喷雾干燥机 工作原理： 压力式喷雾干燥机是一种同时完成干燥和制粒的装置。料液通过隔膜泵高压输入，喷出雾状液滴，然后同热空气并流下降，大部分粉粒由塔底排料口收集，废气及其微小粉末经旋风分离器分离，废气有抽风机排出，粉末由设在旋风分离器下端的受粉筒收集，风机出口处还可安装二级除尘器，回收率96-98%。null特点： 干燥速度快，料液经雾化后表面积大大增加，在热风气流中，瞬间就可蒸发95-98%的水分，完成干燥的时间仅需十几秒，特别适用于热敏物料的干燥；所得产品为球状颗粒，粒度均匀，流动性好；使用范围广，根据物料的特性，可以用热风干燥也可用冷风造粒。null中药浸膏喷雾干燥机 工作原理： 中药浸膏高速离心式喷雾装置是离心式喷雾干燥技术在特定物料干燥中的应用，也是利用高速离心式雾化器使物料分散成雾状，与热空气充分接触，完成瞬间干燥，形成粉状成品的干燥装置。null特点： 干燥速度快，具有瞬间干燥特点；干燥过程中液滴的温度较低，特别适用于热敏物料干燥，能够保持产品品质；为防止干燥塔产生黏壁现象，塔体设有夹层冷却结构，有效的杜绝产品的黏壁、焦化现象。干燥操作的计算干燥操作的计算物料衡算 1. 水分含量表示：湿基、干基含水量 2. 水分蒸发量 3. 干燥空气用量 热量衡算 1. 预热器 2. 干燥器 干燥过程的基本计算干燥过程的基本计算干燥过程的基本计算包括水分蒸发量及干燥空气用量。新鲜空气(其环境温度为T0，含水量x0，热焓I0，干空气流量L)进入空气预热器，加热后(其状态为T1、x1=x0、I1、L)进入干燥器，在干燥器中物料被干燥，物料含水率由w1降至w2，物料温度由Tm1升至Tm2后排出干燥器，而干燥空气温度下降，湿度增加后排出干燥器(其状态为T2、x2、I2、L)含水量的表示方法含水量的表示方法物料中水分含量的表示法 湿基含水率(%)定义为： 干基含水率(%)定义为： 例如，已知湿物料100kg，其中含水分40kg，此时湿基含水率w=40/100=40%,干基含水率x=40/(100-40)=66.67%。 水分蒸发量的计算水分蒸发量的计算通常在设计时已知干燥产品产量G2，湿含量w1、w2，确定水分蒸发量。 对干燥器作物料衡算，可得： 对绝干物料作物料衡算，可得： 由上面两式得： 式中， W-水分蒸发量，kg/h；G1-进入干燥器的湿物料质量，kg/h；G2-离开干燥器的产品质量,kg/h；Gc-湿物料中绝干物料质量，kg/h；w1-湿物料含水量(湿基)，%；w2-干燥后产品含水量(湿基)，%。干燥空气的计算干燥空气的计算设通过干燥器的绝干空气质量流量为L(L在干燥过程中是不变的)。对进出干燥器的空气中的水分做衡算，得： 式中， L-绝对干燥空气流量，kg/h；x1-进入干燥器的空气湿度，kg/kg；x2-离开干燥器的空气湿度,kg/kg。 令 式中， l为比空气用量，即从湿物料中蒸发1kg水分所需的干空气量，kg/kg。由上式可知，比空气用量只与空气的最初和最终湿度有关，而与干燥过程所经历的途径无关。热量衡算热量衡算干燥设备由两个基本的组成部分，即预热器和干燥器。 1. 预热器的热量计算 对预热器作热量计算，可以得到加热蒸汽的消耗量。 式中， D-加热蒸汽消耗量，kg/h；i-进口蒸汽的热焓，kJ/kg；T-蒸汽冷凝温度,oc；c’w-冷凝水的比热容,kcal/(kg. oc) 热量衡算热量衡算2. 干燥器的热量计算 对干燥器作热量计算时要注意以下两点： (1) 湿物料带入的热量为产品带入的热量和汽化水分带入的热量之和。 (2) 气体带出的热量为进口气体带出的热量和汽化水分带出的热量之和。在过程达到稳定后，进出干燥器的各项热量如下表所示干燥器的热量衡算干燥器的热量衡算 式中， cm-产品的比热容，kcal/(kg. oc)； cw-水的比热容，kcal/(kg. oc) 即热空气放热等于产品升温吸热、湿分汽化吸热、热损失三者之和。 由物料计算和热量计算可得， 其中ch-湿气体的干基比热容， kcal/(kg. oc)。一般情况下，T1和x1为已知条件，空气的出口状态(T2,x2)必须满足上式。QL为干燥器表面的散热损失，可按化学工程方法计算。 干燥器的选择干燥器的选择选择干燥器要考虑的因素如下： (1) 被干燥物料的性质； (2) 物料的干燥特性； (3) 干燥过程中粉尘和溶剂的回收； (4) 干燥设备安装地点的可行性问。