染料干燥設備（一）
一、前立式復合破碎機言
螺旋輸送器近年來,中國的染料工業(yè)發(fā)展十分迅速,一躍成為世界染料生產第一大國。據(jù)估計,2001年,我國的染料產量約為40萬t,占世界染料需求量的一半左右,已經成為世界染料生產的重要基地。
據(jù)國家統(tǒng)計局最近公布的數(shù)據(jù)表明,2001年全國紡織工業(yè)產值比上一年均有不同程度的增加。加入WTO后,給染料生產帶來了前所未有的機遇。從此后我國成為世貿組織正式成員國,公平合理地參與世界貿易競爭。據(jù)推測,這將增加我國紡織品出口額,帶動了染料的消耗。另一方面,隨著我國對外貿易政策與世界接軌,也推動了染料的出口。近年來,世界染料工業(yè)發(fā)達的國家在逐年減少染料的生產量,客觀上也給中國讓出了一定的市場份額顎式碎石機。
眾所周知,染料的生產需要各類干燥設備。染料產量的擴大必然需要大量的干燥設備。所以,干燥設備在染料工業(yè)的應用前景仍然十分樂觀。許多干燥機在開發(fā)成功后,都較早地在染料行業(yè)應用,也就是說,染料行業(yè)所需要干燥設備型式和規(guī)格都是比較多的。正因為如此,這一領域吸引了眾多干燥設備廠。20世紀50年代的耙式干燥機要從前蘇聯(lián)引進,70年代的噴霧干燥機要從日本、丹麥進口,80年代的閃蒸干燥機(旋轉破石機快速干燥機)要從丹麥進口,90年代槳葉干燥機要從日本引進,今天,所有這些干燥機的設計技術我國基本掌握了,目前這些機型都已國產化?？梢赃@樣說,在染料工業(yè)使用的干燥機,國外有的機型我們也都能生產。經過廣大工程技術人員的努力,我國大量從國外引進干燥設備的年代已經過去了。
同皮帶式輸送機時,干燥技術的進步也有力地推動了染料商品化技術的發(fā)展。新型干燥機的出現(xiàn),使染料的劑型、溶解度、潤濕速度等許多應用性能都有明顯提高,干燥技術的應用對染料行業(yè)的貢獻是巨大的。
目LS型螺旋輸送機前我國染料工業(yè)所使用的干燥設備有二類：第一類是早年從國外引進鏈板式輸送機的干燥設備,第二類是國內自行設計的干燥裝置和早年遺留下來較落后的干燥裝置。較老染料廠干燥裝置技術水平差距較大,既有較超細破碎機先進的設備也有較落后的。而新建的染料廠設備一般都比較好。從發(fā)展角度看,由于我國加入WTO后,紡織品的出口量會明顯增加,染料的產量也不斷增加。另外,染料生產廠家在逐年減少,但產量越來越大,這說明單品種染料的生產規(guī)模在擴大,從而導致干燥設備也向大型化方向發(fā)展。以噴霧皮帶給煤機干燥為例,十年前多數(shù)蒸制砂機發(fā)水量為
近年來,人們把開發(fā)干燥機的重點向開發(fā)組合干燥機的方向發(fā)展,力圖把現(xiàn)有的干燥機進行優(yōu)化組合,發(fā)揮每種干燥機的優(yōu)點。組合多級干燥機與單級干燥機相比有如下優(yōu)勢：
①組合干燥機更容易節(jié)約能源；
②組合干燥機更容易保證產品質量,干燥過程可以同時進行分級、粉碎等操作,對熱敏性物料干燥后可進行及時冷卻；
③操作更加靈活,可以根據(jù)物料干燥的特定規(guī)律對多種干燥機進行科學組合。
干燥機的組合大致有如下幾個方面：
①組合各種干燥方法的組合式干燥機,如噴霧—流化干燥機等；
②結合各種傳熱過程的組合式干燥機,如薄膜—流化床干燥機等；
③多級同類型干燥機的組合,如多級氣流干燥機等。
但是,干燥設備制造中所出現(xiàn)的問題也比較多,主要是設備制造廠家對染料的加工工藝不了解所致。染料干燥是工藝性很強的操作過程,原染料品種繁多,商品指標復雜。近年來,染料干燥的難度越來越大。例如,過去商品分散染料強度大多數(shù)要求100%,現(xiàn)在則要求200%,這就意味著助劑的加入量在減少而染料的耐熱性能也隨之下降。如果加工配方質量不佳,干燥的難度會更大。
干燥設備廠往往需要染料廠提供被干燥物料的理化指標,如果染料廠無相應經驗,所提供的參數(shù)很難保證是最恰當?shù)?。這給干燥機的設計、制造帶來麻煩。作者見到過一些不成功的例子,表面上看是設備問題,實質是設計者對染料干燥過程的工藝參數(shù)不了解所致,應加強對干燥工藝的研究。
二、染料干燥技術發(fā)展簡述
干燥在染料生產中是十分重要的單元操作,因為干燥在這里不僅是簡單的固液分離過程,更重要的是染料生產過程的最后一道工序,產品的質量、劑型在很多情況下取決于干燥技術和設備的綜合運用水平。從經濟角度考慮,干燥機價格昂貴,工程投資較大。另一方面,干燥又是高耗能過程,熱效率在15%～80%這樣大的范圍內波動,而設備的運轉費用與干燥機的設計選型有非常密切的關系,所以染料廠的決策者對此歷來都十分重視。染料的品種有許多,經常生產的也有450余種,它們的理化性質又有很大差異,甚至同一品種不同的生產工藝、同一品種不同的產品要求,導致干燥條件可能都有區(qū)別,所以就造成了干燥的復雜性。由此可見,染料的干燥較其他產品具有更高的技術性。
三、染料干燥的特點
染料干燥是一個熱過程,屬于化工單元操作,這一點與其他物料基本一樣,并沒有大的區(qū)別,但染料的干燥又有它的特殊性：
①染料是精細化工產品,物料有熱敏性,對操作溫度十分敏感,有些物料干燥溫度范圍甚至不能超過±；
②前面已經提到,經常生產的染料品種多達幾百種,加上染料中間體就更難統(tǒng)計。生產規(guī)模小,年生產量在200～300t在絕大多數(shù),所以生產成本相對要高一些。
③更換品種頻煩,現(xiàn)在許多染料廠一臺設備在一年內要多次更換品種。大家知道,我國的染料都有嚴格的質量標準,經常更換品種相互交叉污染很難避免。每當更換品種要經過反復沖洗,有時甚至要重新更換管路或一些設備,所以干燥設備的設計,從流程到結構都要考慮到這一特殊性。
④染料對環(huán)境污染嚴重,固狀染料極易揚塵,對生產車間或廠區(qū)環(huán)境容易造成污染,如果染料廠在居民區(qū)、風景區(qū)附近更要注意生產裝置和排放氣體的可靠性。
⑤染料干燥是集科學、技術和藝術為一體的單元操作過程,操作經驗在某種情況下會起重要作用,因為操作時許多參數(shù)間相互關聯(lián),在一定范圍內可能起積極作用,超出某一范圍內會有不良結果,所以操作經驗不可小視。
四、干燥機設計的主要根據(jù)
在設計干燥機之前,應撐握下列條件：
①原染料性質：主要包括原染料的色光、強度、流動性、粘度、表面張力、含固率、粒度、親水性、密度、擴散性能、耐熱性、熔點、pH值、毒性、可燃性、含溶劑種類、對金屬敏感性等。
②產品要求
產品要求一般由染料廠提出,主要是產品的含水率、粒度及分布、色光、強度、潤濕性能、溶解度、高溫分散穩(wěn)定性、堆積密度、不溶物含量、外觀、收率、揚塵性等。除此之外,還可能有其他特殊要求。
③設備安裝地點
安裝地的空氣濕度、年平均溫度、最低溫度和最高溫度、環(huán)保要求等。
④設備要求
對設備要求主要有設備型式、撲集器型式、熱源種類、設備材質、投資費用、熱效率、控制水平等。
五、染料干燥設備
（1）壓力式噴霧干燥機
壓力式噴霧干燥機(因設備高大而呈塔形,又稱噴霧干燥塔)在染料干燥中使用最為普遍。因壓力式噴霧干燥機的產品成微粒狀,一般平均粒度可以達到150～200μm左右,在產品中不需加入防塵劑就可防塵。而且產品的流動性、潤濕性等應用性能均優(yōu)于粉狀,所以深受用戶的歡迎,從而也確定了它在染料干燥中的主導地位。結構設計的目的是保證干燥機的性能達到最佳狀態(tài),操作維修方便。干燥機的結構設計主要有：
①塔頭設計
其中包括進風型式、進風管直徑、整流型式、整流板數(shù)、開孔率及間隔、上錐體高度、傾角等；
②干燥室開孔設計
開孔設計應保證操作方便,氣密性能好,不積料,不粘壁。其中包括檢修孔、測溫孔、測壓孔、測速孔、視鏡、噴嘴孔、人孔等；
③塔底設計
塔底設計應保證最大限度地氣固分離,主要包括確定下錐體高度、傾角、出料型式、排風型式及排風管尺寸等。除此之外,還應設計清掃裝置,如氣掃、氣錘、電錘等。
（2）氣流式噴霧干燥機
氣流式噴霧干器的優(yōu)點：
①氣流式噴霧干燥機產品粒度可以達到20～60μm,因此,可以獲得比其他兩種干燥機更細的產品；
②氣流式噴霧干燥機較其他兩種干燥機有更大的操作彈性,操作也比較方便；
③噴嘴可以霧化較高粘度(與其他兩種干燥機比較而言)的物料,可以將染料濾餅直接干燥,對于觸變性物料更合適,因此,有較大的適應范圍；
④在三種噴嘴中,只有氣流式噴嘴可以進行下噴上操作,能夠降低廠房的高度,增加物料在塔內的停留時間,比較適于處理耐高溫物料；
⑤噴嘴無轉動部件,制造費用很低,維修更換都很方便；
⑥物料不易堵塞噴嘴,對漿料過濾的要求比較低。
氣流式噴霧干燥的缺點：
①霧化不易均勻,造成產品粒度分布不均,下噴上式更為明顯。因此,應根據(jù)產品粒度要求酌情考慮。
②氣流式噴嘴動力消耗較大,大約為其他兩種的6～8倍?？梢赃@樣認為,氣流式噴嘴在干燥機上的安裝位置比另外兩種都靈活,上噴下、下噴上均可以。與熱風的運動方向可以對流、并流、混流。目前氣流式噴霧干燥機已向多級組合干燥的方向發(fā)展,就產品質量而言,與其他兩種干燥機相比不占優(yōu)勢,所以只有少數(shù)早期制造的干燥機在運轉。隨著新型干燥機的出現(xiàn),對氣流式噴嘴還要進一步開發(fā),使其發(fā)揮更大作用。
六、離心式噴霧干燥機
離心式噴霧干燥機在染料干燥中發(fā)揮越來越重要的作用,特別是蒸發(fā)水量大時采用離心式噴霧干燥更為普遍。離心式噴霧干燥主要取決于霧化器,這種霧化器有轉動部件,液體通過高速旋轉霧化器產生的離心力使物料在瞬間得到霧化,因此稱為離心式噴霧干燥。
①離心式噴霧干燥機塔身短,長徑比為0.9∶1～1∶1,同前兩種相比,可以大大降低廠房高度；
②系統(tǒng)中沒有高壓設備和高壓管路,設備的制造、安裝比較方便；
③生產彈性大,離心式霧化器生產彈性大,處理量在很寬的范圍內仍有很好的霧化效果；
④離心式霧化器主要是控制線速度以保證物料的霧化,通過調節(jié)霧化器的線速度能夠很方便的得到不同粒徑的產品；
⑤霧化器噴嘴孔徑大,工作時不易被物料堵塞,對物料的過濾不那樣嚴格?；谏鲜鲈?離心式噴霧干燥機應用比較廣,在許多染料、顏料、染料助劑的干燥中有廣范應用。
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