噴霧干燥粘壁的原因與解決途徑

時間：2015-11-05作者：常州市一紅干燥設(shè)備有限公司瀏覽：310

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、干燥時間短(數(shù)秒至數(shù)十秒)、對有效成分破壞少等優(yōu)點，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)及時帶出干燥塔，會造成產(chǎn)品收率降低，當(dāng)粘壁現(xiàn)象嚴(yán)重時，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)的運動狀態(tài)有關(guān)。

2低熔點物料的熱熔性粘壁

低熔點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**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，在噴霧塔這個有限的空間內(nèi)運動，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)計時，若塔徑小于噴霧錐較大直徑，就會在對著霧滴運動較大軌跡平面上產(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)備材料費和設(shè)備占地面積，還會降低熱風(fēng)在塔內(nèi)的運行速度，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 。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，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)噴霧圖形是一個和噴嘴軸線對稱的空心錐，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，產(chǎn)生的霧錐就不對稱了，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面的壁上。噴嘴的振動也是產(chǎn)生粘壁的一個原因，對于旋轉(zhuǎn)式霧化器，運轉(zhuǎn)時特別要防止振動。

選用適宜的操作工藝條件對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。此外，溫度對顆粒粒徑有較大影響，溫度較低時，溶液霧滴達(dá)到過飽和的時間延長，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)致干燥時間延長。進(jìn)風(fēng)口溫度維持不變時，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常見現(xiàn)象，對產(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，值得進(jìn)一步研究。


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