喷动流化床造粒过程实验研究

前言 　　造粒过程即将各类粉状、块状、溶液或熔融状原料制成具有一定形状和强度的固体颗粒。通过改变物料群体的物理性质，达到美化外观，减少粉尘污染，提高加工工艺性能，增强效用等目的。从工艺上说，根据原始微细颗粒团聚方式的不同可分为压力造粒，滚动造粒，喷雾造粒，热融造粒，流化造粒。 　　压力造粒法是将粉末限定在一定空间中通过施加外力而压紧为密实状态。可分为两大类，一类是模压造粒法，物料装在封闭模槽中，通过往复运动的冲头进行模塑。另一类是挤压造粒法，在挤压造粒过程中，物料承受一定的剪切和混合作用，在螺旋或辊子的推动下，通过一开口模或锐孔而固结成型。 　　滚动造粒是粘结剂渗入固态细粉末，形成微核。团聚的微核经过多次滚动，最后成为一定大小的球形颗粒。滚动造粒设备常见的有成球盘和搅拌混和造粒机。 　　喷雾造粒是借助于蒸发直接从溶液或浆体制取细小颗粒的方法。浆料被雾化器雾化，水分被热空气蒸发后，液滴内固相物聚集成干燥的微粒。 　　热造粒法是通过热量传递将小颗粒形成较大的实体的造粒方法。热法团聚过程中可能起作用的团聚机理包括浓泥浆或湿细物料的干燥、熔融、高温化学反应、熔融物或浓泥浆冷却固化或结晶。根据热传递的方式不同可将热法造粒分为烧结、热硬化、造球、以及干燥固化等处理方法。 　　流化造粒是利用热空气将物料流化，再把雾化后的粘结剂喷入床层中，粉料经过沸腾翻滚逐渐形成较大颗粒。流化造粒技术作为一种新的造粒技术，正在食品、医药、化工、种子处理、肥料生产等行业中得到普及推广。 　　喷动流化床造粒过程是流化造粒与滚动造粒相结合的一种新型造粒方法。粘结剂由喷嘴喷入床中，粉料在喷动流化床中翻滚长大，最终形成颗粒。该装置具有结构简单，操作方便，设备投资小等诸多优点。喷嘴的结构是喷动流化床造粒装置的核心部件，选用合理的喷嘴结构对雾化效果的提高具有重要意义。 　　喷动流化床造粒机理 　　粉料在流化气的作用下产生流态化，喷动气将粘结剂雾化由底部中心孔喷入，粉料表面沉积一薄层粘结剂，以气－液－固三相的界面能作为原动力团聚成微核。在流化气和喷动气的共同作用下搅拌、混和，微核通过聚并、包层逐渐形成较大的颗粒。 　　喷动流化床是在原始流化床的基础上改型得到的，结合了流化床及标准喷动床的优点, 克服流化床容易起泡的缺点，增强了气固接触和混合，具有较高的传热、传质速率，更加适用于大颗粒的生产。整个造粒系统集混和、捏合、造粒、干燥等工序于一体，系统密闭，操作安全、无粉尘污染。 　　采用喷动流化床造粒，根据不同粉料特性及成品颗粒要求，可采用底部雾化或者侧部雾化。 　　实验装置流程 　　底部雾化实验流程 　　喷嘴雾化气由空气压缩机1提供，经气流雾化喷嘴3将粘结剂2雾化后进入喷动流化床主体4底部； 空气经风机5，使流化床中粉料产生流态化；在流化气和喷动气的共同作用下粉料逐渐形成较大的颗粒，通过出料口卸料。 　　侧部雾化实验流程 　　侧部雾化造粒实验流程如图2 所示。雾化气体由喷动流化床主体侧部旋流喷入，操作过程与底部雾化造粒实验流程基本相同。 　　气流雾化器－喷嘴 　　喷动流化床造粒装置中能否将粘结剂均匀雾化成细小液滴，提供良好相间接触面积，气流雾化是重要的单元操作。 　　喷嘴主要设计参数依据如下： 　　（1）空气喷射压力。喷射压力越大，喷雾锥角越大，反之相反。实验观察到，随着实验压力的增加，喷雾的液核越细小，粘结剂的雾化效果越好，一般取0.2～0.5MPa。 　　（2）喷嘴喷孔直径（d）。当空气压力一定时，喷孔直径越小，雾化形成的微粒子粒径越小，喷雾的液核就越细。一般取1～2 mm。 　　（3）喷嘴的喷孔长径比（L/d）。L/d =2时，雾化效果较好。从实验观察可见，随L/d变小，雾化效果更好。 　　（4）喷嘴的入口角度（α）。a=60°，可观察到烟雾状细雾，液核区雾滴较细。 　　（5）喷嘴的出口扩散角（β）。如果出口扩散角过小，在喷射过程中将产生一定的附壁现象（喷嘴出口容易堵塞），对喷射有一定的扰动，因而射流的不稳定性增加，操作困难。 　　小结 　　本文研制的气流雾化喷嘴，具有结构简单、紧凑、零部件少，经济实用等优点。已在实验中应用，效果良好。可用于喷动流化床造粒装置中，为喷动流化造粒装置的推广应用发挥重要作用。 · 行业聚焦：  　　1.底喷流化喷动床的概念 　　1.1流化喷动床的基本概念 　　在了解底喷流化喷动床概念前，首先要了解流化喷动床的基本概念。流化喷动床是按设备结构形式所分的一种特殊流化床，其由喷动床、风机、空气加热器、旋风分离器等组成，喷动床上部为圆筒形，下部为圆锥形，在锥形的截面积最小处设有一个进气口，在锥形筒体上设有导向筒。工作时，物料由输料器进入喷动床内，空气经加热后从进气口进入，空气将以高速气流形式从导向筒内穿过，冲开物料并夹带一部分物料向上运动，形成一个中央通道，物料的密度随运动的高度而增加，至床顶部似喷泉状一样，从中心喷出，向四周散落到环形区，然后依靠自身重力缓慢下降，到近日，中国电器工业协会微电机分会发布了微电机行业去年的经济数据。数据显示，该行业工业总产值、销售收入、利润总额等指标均保持了较大幅度增长，目前我国已成为全球最大微电机制造基地。 　　卧龙控股集团有限公司、章丘海尔电机有限公司、中山大洋电机股份有限公司等国内一批有相当规模和实力的企业，通过转换经营机制，创新管理制度，已具有较强的综合实力和良好的品牌知名度。近几年，很多企业投入大量资金进行技术改造，引进国外先进制造设备和测试设备，提高了产品的质量和稳定性。新产品开发能力有较大提升，并形成批量生产能力。 　　该协会从权威机构获悉，去年772家微电机制造企业从业人员达20多万人，工业总产值国内干燥设备企业没有一个技术人员，设备生产过程中甚至没有图纸，仅凭机械加工人员的估算和经验来生产价值几十万、上百万元的设备———这种现象在干燥设备行业并不鲜见。专家提醒，提高管理和技术水平是该行业头等大事。 　　随着中国经济的迅速发展，干燥设备生产企业如雨后春笋般蓬勃发展，干燥设备在中国市场也逐步占据了一定的地位。据统计，目前国内干燥设备生产企业达500 余家，年市场需求量超过30亿元。但多数干燥设备生产企业技术水平不高，有的甚至没有技术可言。一批投资少、技术含量低的“杂目前国内用于速溶茶粉生产的喷雾干燥设备不尽相同，生产出的产品质量也有所差别。茶粉颜色的好坏与茶叶质量、热处理次数、热处理时间的长短及生产工艺过程的不同而不同。喷雾干燥是速溶茶粉生产中一道关键设备。就喷雾干燥设备生产中应注意的几个问题进行阐述。 　　一 喷雾干燥设备型式的确定 　　用于速溶茶粉生产的喷雾干燥设备有压力与离心喷雾干燥两种，国内采用压力喷雾干燥生产速溶茶粉较多。压力喷雾干燥系统的结构、型式不完全相同，选择确定出比较适合生产速溶间的间隙也不同，当物料堆斜面与底面间夹角增大到某个角度时，将发生侧面物料向下滑落的现象。 　　双锥回转真空干燥机工作步骤： 　　在双锥回转真空干燥机的夹层中需要加入一些热能源，然后它的热量就会经过内壳那些需要被干燥的物料。在动力驱动的作用下，将内部的物料进行不断的混合，这样就可以达到一个干燥的目的了。这时物料就会处于一个真空的状态了，然后在气压下会形成很多的水分，然后它内部的水分就会向需要被干燥的物料进行三个过程：渗透、蒸发和排出。 　　双锥回转真空干燥机设计是非常先进的，它的内部结构也很简单，然后操作也非常简便的。它可以用来降低劳动强度，这样就可以用来改善工作环境。

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