1.粘壁范例噴霧干燥機與孕育產生的緣故原由
噴霧枯燥是利用霧化器將料液疏散為微小的霧滴 ,并在熱枯燥介質中敏捷蒸發溶劑構成干粉產物的枯燥技能。噴霧枯燥具有蒸發面積大、 枯燥工夫短 (數秒至數十秒 )、 對有用身分粉碎少等好處 ,已越來越多地使用于熱敏性子料的枯燥。在噴霧枯燥歷程中 ,被枯燥的物料粘在枯燥塔內壁上 ,稱之為粘壁。粘壁后的物料由于永劫間停頓在熱的內壁上 ,有大概被燒焦或蛻變 ,影響產物質量。粘壁物料由于不克不及被引風實時帶出枯燥塔 ,會形成產物收率低落 ,當粘壁征象緊張時 ,為了掃除粘壁物料,不得不中途制止噴霧枯燥 ,使操縱周期延伸 ,消費本領降落。因此 ,粘壁征象不停是困擾噴霧枯燥計劃者和操縱者的一大技能困難。本文對粘壁緣故原由作出闡發 ,并針對性地提出了辦理步伐。
1.粘壁范例與孕育產生的緣故原由
料液噴霧枯燥粘壁可辨別為 3種范例:半濕物料粘壁、低熔點物料的熱熔性粘壁和干粉外貌粘附。
1.1.1 半濕物料粘壁:
噴出的液滴在沒有到達外貌枯燥之前就和塔壁打仗,因此粘在熱壁上。粘壁的物料越積越厚 ,在到達肯定厚度時便以塊狀情勢自在零落。這種范例的粘壁每每形成塊狀物料外貌被燒焦 ,而外部含濕量卻超標的征象 ,影響正常消費。半濕物料粘壁孕育產生的緣故原由較為龐大 ,重要與噴霧枯燥塔布局、霧化器布局、安置、操縱以及熱風在塔內的活動形態有關。
1.1.2 低熔點物料的熱熔性粘壁
顆粒在枯燥溫度下熔融發粘 ,招致粘附在熱壁上。其孕育產生的重要緣故原由 ,是由于枯燥物料的硬化點低于枯燥溫度 ,形成粘壁。
1.1.3 干粉外貌粘附
噴霧干粉由于顆粒微小,比外貌積大,在噴霧塔這個無限的空間內活動 ,總有些顆粒遇到器壁而粘附其上。干粉粘附水平與塔壁的多少外形、粗糙水平、 氛圍流速、 靜電力等有關。
以上分類是大略的,現實操縱歷程中大概以一種粘壁范例為主,也大概幾種范例的粘壁都比力緊張。在消費中要憑據詳細環境,有針對性的加以辦理。
2.噴霧枯燥粘壁的辦理途徑
2.1半濕物料粘壁的辦理途徑
2.1.1改進枯燥塔的布局與材質:在塔體計劃時,若塔徑小于噴霧錐最大直徑 ,就會在對著霧滴活動最大軌跡立體上孕育產生緊張的粘壁。為了防備物料粘壁,可以故認識地得當加大塔壁直徑,使半干物料碰不到壁面就向下失落。這個步伐有緩解粘壁的作用,但塔徑不宜過大,不然不但增長設置裝備擺設質料費和設置裝備擺設占空中積,還會低落熱風在塔內的運轉速率,影響枯燥質量。立式圓錐形噴霧枯燥塔容易在錐體部位粘壁,接納立式圓柱體布局可以或許降服上述缺陷。
噴霧枯燥塔塔體多由不銹鋼、碳鋼或鋼筋混凝土制成,這些質料均有親水性,易被濕物料粘附而結疤。如在噴霧枯燥塔易結疤的地區內襯打仗角大于90℃的疏水性子料,分外是高分子質料,可有用地淘汰噴霧枯燥塔結疤的機率,內襯質料的選擇要憑據噴霧枯燥塔事情溫度來確定,要是事情溫度低于100℃,可選擇聚丙烯、聚苯乙烯等作為內襯質料,而對付事情溫度在100~200℃的環境,應選用聚四氟乙烯。接納高分子質料作為噴塔內襯,計劃上要充實思量內襯層與塔體熱收縮系數的差別。
2.1.2公道選擇霧化器:霧化器又稱噴嘴 ,是噴霧枯燥設置裝備擺設的要害部件 ,其布局的差別間接影響液體霧化疏散結果,進而影響微粒的粒徑和功能。膏狀物料粘附性極強,不易疏散,易于使已疏散的物料重新粘結成團,招致來不及枯燥而粘壁。同時膏狀物猜中的水份和物料的聯合形態屬毛細管水、滲入滲出水、吸附水和布局水,故水份在物猜中的通報阻力大,如不克不及想法將物料疏散成很小的顆粒以淘汰傳熱傳質阻力 ,枯燥工夫的延伸也是形成粘壁的緊張緣故原由。汪建文等接納在一個噴嘴內完成一次物料三次氣流的二內一外旋轉混淆的霧化器,便于裝配安置,直徑不凌駕 10 mm的雜物不會受堵,到達比力抱負的霧化結果,制止膏狀物料噴霧枯燥的粘壁題目。
鑒于粘度高的物料難以霧化,王開潤在研討中藥桔梗浸膏噴霧枯燥時,主張接納三流體式噴嘴取代二流體式噴嘴,并經過進步料液溫度以低落其粘度、增大氣液比等本領進步霧化結果,到達加重粘壁的目標。接納四流式霧化噴嘴可使霧滴的比外貌積增長10倍,進步霧滴尺寸漫衍勻稱度,進步霧化結果,具有一連調治轉速功效的變頻離心霧化器十分相宜食用菌多糖噴霧枯燥,可以憑據多糖的種類、稀釋液的含固量調治轉速,以轉變霧滴巨細,達果到少粘或不粘塔壁的結果。
2.1.3霧化器的精確安置:氣流式噴嘴和壓力式噴嘴孕育產生的尺度噴霧圖形是一個和噴嘴軸線對稱的空心錐 ,霧滴應勻稱漫衍在噴霧錐中。當氣流式噴嘴的氣體通道與液體通道軸心不重合,或壓力式噴嘴孔不圓時,孕育產生的霧錐就不合錯誤稱了,霧錐的偏離將招致部分緊張粘壁。
要是噴霧塔中只安置一個噴嘴,則噴嘴的軸線要安置在塔的中間線上,即二者重合。要是必要安置多個噴嘴,則各噴嘴霧矩間不克不及堆疊,經過調治放射角度使霧滴不要間接放射到劈面的壁上。噴嘴的振動也是孕育產生粘壁的一個緣故原由,對付旋轉式霧化器,運轉時分外要防備振動。
2.1.4選用相宜的操縱工藝條件:對付氣流式噴霧枯燥塔,操縱工藝參數重要觸及枯燥溫度、進料速率和噴頭壓力。噴霧枯燥塔溫度分為進風口溫度和出風口溫度。進步進風口溫度可以增大液滴的蒸發強度,使液滴在打仗塔壁之前外貌就曾經固化,可有用地淘汰粘壁喪失,進步產物收率。別的,溫度對顆粒粒徑有較大影響,溫度較低時,溶液霧滴到達過飽和的工夫延伸,剎時成核速率低落,成核數目淘汰,因此,所得微粒粒徑增大,招致枯燥工夫延伸。進風口溫度維持穩定時,提超過跨過風口溫度可以減少收支口溫度差,進步熱氛圍在塔內的均勻溫度,加速枯燥速率,有用防備粘塔征象。因此,在物料不失活和沒有低熔點粘壁的條件下,得當進步枯燥溫度是有利的。
進料速率對枯燥的影響重要表如今蒸發負荷和霧滴顆粒變革兩個方面。一方面,隨著進料速率的增長,蒸發負荷增長,當進風口溫度穩定時,出風口溫度低落 ,從而使霧滴與氛圍之間的對數均勻溫度差Δtm變小,產物含濕量增長惹起粘壁;另一方面,進料速率的增長惹起霧滴顆粒變大,枯燥所需工夫τ與液滴直徑d之間的干系可用下式表現:
τ=1.04×10-4d1.87 (1)
由式(1)可見,霧滴直徑變大,所需枯燥工夫延伸,物料粘壁就更容易產生。因此,進料速率應由小到大,漸漸控制在公道范疇內。
在別的條件穩定時,進步噴霧壓力則有利于霧滴的細化,由于霧滴的直徑與噴霧壓力的平方根成正比。
d√p tgα/2 = 常數 (2)
式中:d-霧滴直徑 ,m;
p-噴霧壓力, Pa;
α-霧錐角 , rad。
霧滴直徑變小可以加速蒸發的速率,收縮枯燥的工夫,從這個角度講有利于制止物料粘壁。但另一方面,噴霧壓力的降低可以進步霧滴的放射初速率,惹起射程的增長,使一些霧滴在尚未枯燥前就粘貼在塔壁上。
綜上所述,噴頭壓力也有一個符合范疇,應憑據物料性子、 枯燥塔的特性參數公道設置。對付離心式噴霧枯燥器,就應選擇好旋轉盤轉速。
2.1.5熱風在塔內的活動形態:熱風在塔內的運轉形態間接影響粘壁形態。佛明義等在辦理煤油化工產物噴霧枯燥粘壁題目時,接納了逆流風和夾帶大批團粒的旋轉風相聯合的要領,當二者流量辨別為 180m3/h和120m3/h時,即二者比值1.5時,塔壁沖洗潔凈,獲得了得意結果。理論證明,在總的進塔熱風量肯定的環境下,用于掩護層的風量與用于枯燥的風量,兩者的比例會影響霧滴的枯燥結果。要是掩護層的風量過大,反而使塔的粘壁增長,這是由于起枯燥作用的風量減小,霧滴在沒徹底枯燥前與內壁打仗而粘附。
接納多段氣幕封壁法對辦理乳品粘壁有較好的結果。該要領的原理是對通例枯燥塔布局加以改革,接納自上而下直徑漸漸增大的塔壁,并在每段上部沿周向開多少個小孔,在塔外增長一層直徑穩定的外壁,構成一個夾層。冷氛圍由風機引入夾層,并經過每段的周向孔射入塔內,射流沿垂直向下偏向構成氣幕。要是射流速率、氛圍流量得當,每段氣幕可首尾相接。這就即是把塔內壁用氣流封住,以防備半干物料粘附在塔壁上。這套方案在塔體布局上比平凡枯燥塔龐大些 ,增長了肯定加工量。
引風量對粘壁有影響。由于噴霧枯燥歷程是在微負壓下操縱,霧滴可否到達枯燥結果并實時抽走枯燥物料取決于引風量。引風量得當增長可以或許進步噴霧枯燥產率,但要是引風量過大,霧滴在塔內停頓工夫過短,霧滴就會孕育產生半濕物料粘于塔的底部(即塔錐體);要是引風量過小,固然霧滴在塔內停頓工夫延伸,但不克不及把枯燥物料實時抽走,霧滴會粘附于枯燥物料外貌,隨熱風旋轉流粘于塔直筒壁上。
2. 2 低熔點物料粘壁的辦理途徑
低熔點物料的熱熔性粘壁決議于在枯燥溫度下顆粒的性子,可憑據被枯燥物料的熔點加以果斷。對這種范例的粘壁,可接納下列辦理步伐。
2.2.1控制熱風溫度:要是物料熔點不是很低,可以接納限定塔內最高溫度漫衍區不凌駕物料的熔點的步伐降服粘壁。憑據這一特點,接納并流操縱為宜。
2.2.2 夾套冷卻法:用冷氛圍冷卻塔內壁,連結壁溫低于物料熔點,可以制止低熔點物料的熱熔性粘壁。
2.2.3 添加輔料法:低熔點物料粘壁在中藥浸膏噴霧枯燥中較為罕見,要是在浸膏中參加過量輔料如糊精、淀粉等,可使噴霧枯燥順遂舉行。璞從海等對益腎靈顆粒、玄七通痹膠囊、枳術顆粒、傷風舒顆粒4種中藥粉的硬化點舉行了研討,發明上述4種浸膏中參加糊精、預膠化淀粉、黃芪粉等差別輔料后,硬化點進步了57-106℃,噴霧枯燥歷程中均未產生粘壁征象。
2.2.4 高溫噴霧枯燥法:一步造粒中藥枯燥塔的枯燥工藝是一種隔斷排料方法,噴嘴由塔頂拔出并連結在塔體圓筒正中,攪拌安裝置于追星床底部,攪拌槳葉伸入床層中。操縱時先將肯定量的枯燥幫助顆粒參加塔內,由塔底引入熱風,將幫助顆粒吹動成沸騰狀,待床層溫度聲至80℃后,藥液顛末噴嘴霧化落伍入塔內,向下噴向沸騰床中的顆粒,一連枯燥,熱風終極溫度維持在95℃,被枯燥的顆粒層高度不停增長,至靠近出口地位,制止噴藥液,一連通熱氛圍到達相應枯燥工夫后,進步風機轉速將顆粒吹入旋風疏散器,舉行排料。
接納上述高溫枯燥、顆粒撞擊枯燥方法,可以或許有用辦理噴霧枯燥粘壁題目。
2.3 干粉外貌粘附
抖擻外貌粘附構成的粘壁厚度很薄且不牢固,容易被氛圍吹失,降服步伐重要有以下幾種步伐:
2.3.1接納冷氛圍吹掃,在塔筒切線偏向引入冷氛圍,吹掃易產生粘壁的部位,也可以沿塔內壁安置一根可以旋轉的噴氣管,顛末過濾的氛圍經過風機送入吹掃桿內,寄托其在枯燥室內圍繞塔壁旋轉并同時上下活動舉行吹掃,以此淘汰因干粉末附著而惹起的粘壁征象。
2.3.2添加填料法 添加活動性好的填料可以加重粘壁,停止角小于300的干粉物料活動功能精良,可以作為挑選填料的根據。對付外貌呈粘性的糖類,可以利用滑石粉,二氧化硅或雷異性子物料的干粉,使濕物料的外貌“包裹”一層粉狀抗粘結物。
2.3.3消弭靜電法 噴霧塔以及顆粒帶電均能增長干粉的粘附,對枯燥塔做好接地,使消費歷程中粉粒之間,粉粒與塔體內壁之間摩擦而孕育產生的靜電得以導出,可以防備靜電吸附征象的孕育產生。
噴霧枯燥粘壁是一個罕見征象,對產物質量、產量均有倒霉影響,物料粘壁重要存在三種環境:半濕物料粘壁,低熔點物料的熱熔性粘壁,干粉外貌附著;本文闡發了上述三種范例粘壁征象孕育產生的緣故原由,并針對性的提出辦理題目的步伐。必要指出的是:選用以上要領固然辦理噴霧枯燥粘壁題目確切可行,但每種要領的調治范疇都有其限制,應憑據物料特性加以選擇?,F實消費中遇到粘壁題目,起首應舉行工藝參數的調解,不克不及獲得結果時再思量調換霧化器或改革塔體布局,高溫噴霧枯燥法在中藥加工中具有肯定的上風,值得進一步研討。
3.結論