(培训)化工设备-干燥器

化工原理马江权江苏工业学院化学化工学院第十四章固体干燥（SolidDrying）（课堂讲授版）冬天，室外温度为1℃，刮着风，潮湿的衣服晒在外面有没有可能会结冰？为什么？什么是恒定的干燥条件？思考干燥中的临界含水量受哪些因素影响？恒速干燥阶段除去的是什么水？湿物料表面温度是什么温度？为什么？思考将60℃的湿泥坯(砖)放入80℃的热空气流中干燥，空气tW为50℃，试说明该泥坯从放入时起到完全干燥为止的温度变化（假设空气量很大，其温度与湿度均保持不变）。JiangsuPolytechnicUniversitymajiangquan常州市荣发干燥设备有限公司江苏常州市大江干燥设备厂常州市振兴干燥设备有限公司常州市优力干燥设备有限公司江苏常州市宇通干燥设备有限公司常州市范群干燥设备有限公司常州市星星干燥设备有限公司§14.4干燥设备(Dryer)干燥器：实现物料干燥过程的机械设备。大多数工业产品均在某个生产阶段需要干燥处理，物料需要有特定的湿含量以便加工、成型或造粒。常州市的大型干燥设备制造企业：JiangsuPolytechnicUniversitymajiangquan1.被干燥物料的特点：形状：有板状、块状、片状、针状、纤维状、粒状、粉状，膏糊状甚至液状等结构：多孔疏松型，紧密型耐热性：热敏性结块：易粘结成块的湿物料在干燥过程中能逐步分散，散粒性很好的湿物料在干燥过程中可能会严重结块一、干燥器概述干燥程度：脱除表面水分，结合水分甚至结晶水分。要求的平均湿含量和干燥均匀性。对粉尘及产品的回收要求，允许的最高干燥温度。外观：产品的粒度分布，一定的晶型和光泽，不开裂变形等。干燥时间:几秒几小时几天2.对产品的要求3.分类可根据不同准则对干燥器进行分类按操作压强分：常压干燥器、真空干燥器按操作方式分：连续式、间歇式按相对运动方向分：并流、逆流、错流干燥器；并流：含水量高的物料与温度最高湿度最低的介质相接触，在进口端的干燥推动力大，在出口端推动力小。逆流：物料与干燥介质的运动方向相反，干燥推动力在干燥器中分布较均匀。错流：高温介质与物料运动方向相垂直，如果物料表面都与湿度小、温度高的介质接触，可获得较高的推动力，但介质的用量和热量的消耗也较大。逆流适用情况：（1）是物料不宜快干而干物料能耐高温；（2）物料的吸湿性强或最终含水量要求低；错流适用情况：（1）物料在干燥的始、终都允许快速干燥和高温（2）要求设备紧凑而允许较多的介质和能耗。并流适用情况：（1）干物料不耐高温而湿物料允许快速干燥（2）物料的吸湿性小或最终水分要求不很低按加热方式可将干燥器分为：(1)对流干燥器，如：洞道式干燥器、转筒干燥器、气流干燥器、流化床干燥器、喷雾干燥器；(2)传导干燥器，如：滚筒式干燥器、耙式干燥器；(3)辐射干燥器，如：红外线干燥器；(4)介电加热干燥器，如：微波干燥器。间歇常压干燥器——盘架式干燥器间歇减压干燥器——耙式干燥器连续常压干燥器——回转式干燥器、气流干燥器喷雾干燥器连续减压干燥器——减压滚筒干燥器(1)保证物料的干燥质量，干燥均匀，不发生变质，保持晶形完整，不发生龟裂变形；(2)干燥速率快，干燥时间短，单位体积干燥器汽化水分量大，能做到小设备大生产；(3)能量消耗低，热效率高，动力消耗低；(4)干燥工艺简单，设备投资小，操作稳定，控制灵活，劳动条件好，污染环境小。4.干燥器的选型应考虑以下因素：二、常用对流式干燥器（ConvectiveDryer）1.厢式干燥器（Traydryer）小型的称为烘箱，大型的称为烘房在常压或真空下间歇操作热风通过湿物料表面，达到干燥的目的。常用废气部分循环法。多层长方形浅盘叠置在框架上，湿物料在浅盘中厚度常为10-100mm。优点：对物料适应性强，适用于小规模多品种、干燥条件变动大的场合。缺点：热效率较低，产品质量不易均匀。JiangsuPolytechnicUniversitymajiangquan进风排气物料盘加热器风扇小车进风排气1.厢式干燥器（Traydryer）热风的速度、风机的风量：加大热风的速度可提高传热系数α，但风速应小于物料带出速度。热风循环烘箱真空干燥机1.厢式干燥器（Traydryer）在一狭长的通道内铺设轨道，物料放置在一串小车上，小车可以连续地或间歇地在进、出通道。空气连续地在洞道内被加热并强制地流过物料表面，流程可安排成并流或逆流，还可根据需要安排中间加热或废气循环，干燥介质可用热空气和烟道气。风扇加热器小车进气排气口湿物料干品2.隧道（洞道式）干燥器JiangsuPolytechnicUniversitymajiangquan2.隧道（洞道式）干燥器JiangsuPolytechnicUniversitymajiangquan2.隧道（洞道式）干燥器2.隧道（洞道式）干燥器特点：容积大，小车在洞道内停留时间长，适用于具有一定形状的比较大的物料如木材、皮革或陶器等的干燥。用于化工粉体、稀土材料、矿石粉体的烧结RKD-系列锟道式煅烧炉RSJ系列静态煅烧隧道炉3.转筒干燥器（回转式干燥器，Rotarydryer)主体是沿轴向装有若干抄板的略带倾斜并能回转的圆筒3.转筒干燥器（回转式干燥器，Rotarydryer)3.转筒干燥器（回转式干燥器，Rotarydryer)优点：①生产能力大，可连续操作；②结构简单，操作方便；③故障少，维修费用低；④适用范围广（如滤饼干燥）；⑤操作弹性大；⑥清扫容易。缺点：①设备庞大；②安装、拆卸困难；③热容量系数小，热效率低；④物料在干燥器内停留时间长，且物料颗粒之间的停留时间差异较大。4.带式干燥器(Beltdryer)将物料通过布料机构分布在网状输送带上，输送带通过一个或几个加热单元组成的通道，每个加热单元均配有空气加热和循环系统，每个通道有一个或几个排湿系统，在输送带通过时，热空气从上往下或从下往上通过输送带上的物料，从而使物料能均匀干燥。传送带可做成多层，带宽1-3m，长为4-50m，干燥时间为5-120分钟。真空带式干燥机4.带式干燥器(Beltdryer)优点：干燥过程中物料翻动少，对晶体形状保持完好，适用于处理粒状、块状和纤维状物料；缺点：热效率较低，生产能力较小。脱水蔬菜、颗粒饲料、味精、鸡精、椰蓉、有机颜料、合成橡胶、丙稀纤维、药品、药材、小木制品、塑料制品、电子元器件老化、固化等。典型产品4.带式干燥器(Beltdryer)5.喷雾干燥器（spraydryer）采用雾化器将稀的料液分散为雾滴，在热气流(空气、氮气或过热水蒸气)中自由沉降并迅速蒸发，最后被干燥为固体颗粒与气流分离。雾滴直径为10~60um，每升溶液具有100~600m2的蒸发面积。干燥时间一般为3~10S。液固优点：物料停留时间短，适于热敏性物料；所得产品为空心颗粒，操作稳定；能连续、自动化生产；由料液直接获得粉末产品，省去了蒸发、结晶、分离和粉碎操作。缺点：传热系数低；设备体积庞大；操作弹性较小，热利用率低、能耗大。喷嘴：离心喷雾器(圆周速度90～160m/s)、压力喷雾器、气流喷雾器（压缩空气或蒸汽≥300m/s）压力喷雾离心喷雾气流喷雾器雾化器（Sprayer）6.气流干燥器（闪蒸干燥，瞬间干燥，Flashdryer）使热介质和待干燥固体颗粒直接接触，并使待干燥固颗粒悬浮于流体中，因而两相接触面积大，强化了传热传质过程，广泛应用于散状物料的干燥。是固体流态化中稀相输送在干燥方面的应用。6.气流干燥器（闪蒸干燥，瞬间干燥，Flashdryer）优点：(1)干燥速度快，主要用于干燥晶体和小颗粒，物料分散悬浮在气流中，传热传质面积大。热气体进口速度高(10-40m/s)，气固两相间(尤其是加速段)相对速度很大，平均传热系数比其它类型干燥器高几倍至几十倍，体积小(2)气固并流操作，符合干燥基本规律，可使用高温气体作为干燥介质而不会烧坏物料。一根10m长的气流管，80%的水分量是在长约2m左右的加速段汽化干燥的。(3)干燥时间短(秒级)，整个干燥过程不超过2秒，特别适合热敏性、易氧化、不宜粉碎的物料的干燥,(4)产品的湿含量均匀一致。(5)结构简单，设备投资少，占地面积小，操作方便，性能稳定，维修量小。6.气流干燥器（闪蒸干燥，瞬间干燥，Flashdryer）某药品欲用气流干燥器干燥，已知干燥器空气入口温度为90℃，但药品在75℃以上会分解，请问若此工艺可行，有什么条件？缺点：（1）停留时间短，只适合于干燥非结合水分的干燥（2）流动阻力较大，因而风机的动力消耗较高（3）颗粒破碎现象比较严重7.沸腾床干燥器（流化床干燥，Fluidizedbeddryer）是流态化技术在干燥作业上的应用7.沸腾床干燥器（Fluidizedbeddryer）7.沸腾床干燥器（Fluidizedbeddryer）单层流化床干燥器的缺点:物料在流化床中停留时间分布不均匀，所以干燥后得到的产品湿度不均匀。特点：（1）颗粒的停留时间比气流干燥器内长，颗粒在干燥器内的停留时间可任意调节。（2）操作气速低，磨损轻，压降小（3）适宜处理粒径6－30mm粉状料。设备紧凑。停留时间不均匀的解决方法：多层流化床干燥器三、非对流式干燥器1.耙式真空干燥器间歇导热真空靶子:混合物料可处理浆状、膏状、粉状物料以及在空气中易氧化的有机物。1.耙式真空干燥器2.转鼓(滚筒)干燥器钢制中空滚筒缓慢旋转（4~10转/分），加热蒸汽在筒内加热并冷凝，冷凝液由虹吸管吸出，湿物料在转鼓外壁上获得以导热方式传递的热量，脱除湿分，达到所要求的湿含量。液态物料在转鼓的一个转动周期中完成布膜、脱水、刮料、得到干燥制品的全过程。适用于膏状和粘稠物料。滚筒刮板干燥机2.转鼓(滚筒)干燥器3.红外线干燥器利用红外线辐射源发出的红外线（0.72~1000μm）投射到被干燥物料，使温度升高，溶剂汽化。4.微波（高频）干燥器微波（高频）是一种能量(而不是热量)形式，但在电介质中可以转化为热量。能量转化的机理有许多种，如离子传导、偶极子转动、界面极化；磁滞、压电现象、电致伸缩、核磁共振、铁磁共振等，其中离子传导及偶极子转动是介电加热的主要原因。(1)干燥迅速(2)均匀加热(3)有效利用能量(4)占地面积少(5)有助于产品质量的提高5.冷冻干燥器低温下将物料中的水分由固态直接升华进入气相而达到干燥目的。主要用于生物制品、药品、食品等热敏物料的脱水，费用很高。6.葡萄风干房（1）在处理液态物料时，所选择的设备通常限于喷雾干燥器、转鼓干燥器和搅拌间歇真空干燥器。（2）在溶剂回收、易燃、有致毒危险或需要限制温度时，真空操作更可取。（3）对于吸湿性物料或临界含水量高的难于干燥的物料，应选择干燥时间长的干燥器，而临界含水量低的易于干燥的物料及对温度比较敏感的热敏性物料，则可选用干燥时间短的干燥器，如气流干燥器、喷雾干燥器。（4）处理量小，宜选用厢式干燥器等间歇操作的干燥器，处理量大的，连续干燥器更适宜些。四、干燥器的选择干燥介质与物料间流动情况例图设备从物料表面掠过盘架上的物料从颗粒间穿过固定床将颗粒吹动(涌动)沸腾床将颗粒吹起(同向流动)气流床颗粒下落(气流横穿)转筒(带抄板)颗粒下落(气流上吹)喷雾干燥器首先是根据湿物料的形态、干燥特性、产品的要求、处理量和以及所采用的热源为出发点，进行干燥实验。确定干燥动力学和传递特性，确定干燥设备的工艺尺寸。结合环境要求，选择出适宜的干燥器型式。若几种干燥器同时适用时，要进行成本核算及方案比较，选择其中最佳者。干燥器选择步骤：JiangsuPolytechnicUniversitymajiangquan