噴霧干燥粘壁的原因與解決途徑

時(shí)間：2015-09-30作者：常州市一紅干燥設(shè)備有限公司瀏覽：826

　　噴霧干燥是利用霧化器將料液分散為細(xì)小的霧滴，并在熱干燥介質(zhì)中迅速蒸發(fā)溶劑形成干粉產(chǎn)品的干燥技術(shù)。噴霧干燥具有蒸發(fā)面積大、干燥時(shí)間短(數(shù)秒至數(shù)十秒)、對(duì)有效成分破壞少等優(yōu)點(diǎn)，已越來越多地應(yīng)用于熱敏性材料的干燥。在噴霧干燥過程中，被干燥的物料粘在干燥塔內(nèi)壁上，稱之為粘壁。粘壁后的物料由于長時(shí)間停留在熱的內(nèi)壁上，有可能被燒焦或變質(zhì)，影響產(chǎn)品質(zhì)量。粘壁物料由于不能被引風(fēng)及時(shí)帶出干燥塔，會(huì)造成產(chǎn)品收率降低，當(dāng)粘壁現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，為了清除粘壁物料，不得不中途停止噴霧干燥，使操作周期延長，生產(chǎn)能力下降。因此，粘壁現(xiàn)象一直是困擾噴霧干燥設(shè)計(jì)者和操作者的一大技術(shù)難題。

　　料液噴霧干燥粘壁可劃分為3種類型 ：半濕物料粘壁、低熔點(diǎn)物料的熱熔性粘壁和干粉表面粘附。

　　1半濕物料粘壁

　　噴出的液滴在沒有達(dá)到表面干燥之前就和塔壁接觸，因而粘在熱壁上。粘壁的物料越積越厚，在達(dá)到一定厚度時(shí)便以塊狀形式自由脫落。這種類型的粘壁往往造成塊狀物料表面被燒焦，而內(nèi)部含濕量卻**標(biāo)的現(xiàn)象，影響正常生產(chǎn)。半濕物料粘壁產(chǎn)生的原因較為復(fù)雜，主要與噴霧干燥塔結(jié)構(gòu)、霧化器結(jié)構(gòu)、安裝、操作以及熱風(fēng)在塔內(nèi)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。

　　2低熔點(diǎn)物料的熱熔性粘壁

　　低熔點(diǎn)物料的熱熔性粘壁顆粒在干燥溫度下熔融發(fā)粘，導(dǎo)致粘附在熱壁上。其產(chǎn)生的主要原因，是由于干燥物料的軟化點(diǎn)**干燥溫度，造成粘壁。

　　3干粉表面粘附

　　噴霧干粉由于顆粒細(xì)小，比表面積大，在噴霧塔這個(gè)有限的空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)，總有些顆粒碰到器壁而粘 附其上。干粉粘附程度與塔壁的幾何形狀、粗糙程度、空氣流速、靜電力等有關(guān) 。以上分類是粗略的，實(shí)際操作過程中可能以一種粘壁類型為主，也可能幾種類型的粘壁都比較嚴(yán)重。在生產(chǎn)中要根據(jù)具體情況，有針對(duì)性的加以解決。

　　半濕物料粘壁的解決途徑

　　改良干燥塔的結(jié)構(gòu)與材質(zhì)在塔體設(shè)計(jì)時(shí)，若塔徑小于噴霧錐較大直徑，就會(huì)在對(duì)著霧滴運(yùn)動(dòng)較大軌跡平面上產(chǎn)生嚴(yán)重的粘壁。為了防止物料粘壁，可以有意識(shí)地適當(dāng)加大塔壁直徑，使半干物料碰不到壁面就向下掉落。這個(gè)辦法有緩解粘壁的作用，但塔徑不宜過大，否則不僅增加設(shè)備材料費(fèi)和設(shè)備占地面積，還會(huì)降低熱風(fēng)在塔內(nèi)的運(yùn)行速度，影響干燥質(zhì)量。立式圓錐形噴霧干燥塔容易在錐體部位粘壁，采用立式圓柱體結(jié)構(gòu)能夠克服上述缺點(diǎn) 。噴霧干燥塔塔體多由不銹鋼、碳鋼或鋼筋混凝土制成，這些材料均有親水性，易被濕物料粘附而結(jié)疤。如在噴霧干燥塔易結(jié)疤的區(qū)域內(nèi)襯接觸角大于9O℃的疏水性材料，特別是高分子材料，可有效地減少噴霧干燥塔結(jié)疤機(jī)率。關(guān)于疏水性材料的選擇要根據(jù)噴霧干燥塔工作溫度來確定，如果工作溫度**100℃，可選擇聚丙烯、聚苯乙烯等作為內(nèi)襯材料，而對(duì)于工作溫度在100—200℃的情況，應(yīng)選用聚四氟乙烯。采用高分子材料作噴霧干燥塔內(nèi)襯，設(shè)計(jì)上要充分考慮內(nèi)襯層與塔體熱膨脹系數(shù)的差異。

　　合理選擇霧化器霧化器又稱噴嘴，是噴霧干燥設(shè)備的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)的不同直接影響液體霧化分散效果，進(jìn)而影響微粒的粒徑和性能。膏狀物料粘附性較強(qiáng)，不易分散，易于使已分散的物料重新粘結(jié)成團(tuán)，導(dǎo)致來不及干燥而粘壁。同時(shí)膏狀物料中的水份和物料的結(jié)合狀態(tài)屬毛細(xì)管水、滲透水、吸附水和結(jié)構(gòu)水，故水份在物料中的傳遞阻力大，如不能設(shè)法將物料分散成很小的顆粒以減少傳熱傳質(zhì)阻力，干燥時(shí)間的延長也是造成粘壁的重要因。

　　霧化器的正確安裝氣流式噴嘴和壓力式噴嘴產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)噴霧圖形是一個(gè)和噴嘴軸線對(duì)稱的空心錐，霧滴應(yīng)均勻分布在噴霧錐中。當(dāng)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(shí)，產(chǎn)生的霧錐就不對(duì)稱了，霧錐的偏離將導(dǎo)致局部嚴(yán)重粘壁。如果噴霧塔中只安裝一個(gè)噴嘴，則噴嘴的軸線要安裝在塔的中心線上，即二者重合。如果需要安裝多個(gè)噴嘴，則各噴嘴霧矩間不能重疊，通過調(diào)節(jié)噴射角度使霧滴不要直接噴射到對(duì)面的壁上。噴嘴的振動(dòng)也是產(chǎn)生粘壁的一個(gè)原因，對(duì)于旋轉(zhuǎn)式霧化器，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)特別要防止振動(dòng)。

　　選用適宜的操作工藝條件對(duì)于氣流式噴霧干燥塔，操作工藝參數(shù)主要涉及干燥溫度、進(jìn)料速率和噴頭壓力。噴霧干燥塔溫度分為進(jìn)風(fēng)口溫度和出風(fēng)口溫度。此外，溫度對(duì)顆粒粒徑有較大影響，溫度較低時(shí)，溶液霧滴達(dá)到過飽和的時(shí)間延長，瞬間成核速度降低，成核數(shù)量減少，因此，所得微粒粒徑增大，導(dǎo)致干燥時(shí)間延長。進(jìn)風(fēng)口溫度維持不變時(shí)，提高出風(fēng)口溫度可以縮小進(jìn)出口溫度差，提高熱空氣在塔內(nèi)的平均溫度，加快干燥速率，有效防止粘塔現(xiàn)象 。因此，在物料不失活和沒有低熔點(diǎn)粘壁的前提下，適當(dāng)提高干燥溫度是有利的。

　　噴霧干燥粘壁是一個(gè)常見現(xiàn)象，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量均有不利影響。物料粘壁主要存在3種情況：半濕物料粘壁、低熔點(diǎn)物料的熱熔性粘壁、干粉表面附著。需要指出的是，選用以上方法解決噴霧干燥粘壁雖然切實(shí)可行，但每一種方法的調(diào)節(jié)范圍都有其限度，應(yīng)根據(jù)物料特性加以選擇。實(shí)際生產(chǎn)中遇到粘壁問題，首先應(yīng)進(jìn)行工藝參數(shù)的調(diào)整，不能**效果時(shí)再考慮更換霧化器或改造塔體結(jié)構(gòu)。低溫噴霧干燥法在中藥加工中具有一定優(yōu)勢(shì)，值得進(jìn)一步研究。


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