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： 干燥设备按雾化器的结构分为离心式喷雾干燥设备、压力式喷雾干燥设备、气流式喷雾干燥设备等三种型式，喷雾干燥设备适合于处理溶液、悬浮液或泥浆状物料的干燥，特别是用于高热敏性物料和料液浓缩过程上易于分散的物料的干燥。它是用喷雾的方法，使物料成为雾滴分散在热空气中，物料与热空气呈并流、逆流或混流的方式互相接触，使水分迅速蒸发，达到干燥目的。 　　喷雾干燥设备因其可直接由溶液或悬浮液制得成分均匀的粉状产品的特殊优点，目前已广泛应用在化工用微波对药品进行干燥、灭菌处理，大大优于传统的高温干燥灭菌工艺。 　　一 : 口服液灭菌 　　近年来市场上出现了一种新的营养保健品——口服液。众所周知，口服液中含有糖、生物制剂和丰富的营养物质，很容易被污染。市场上的某些口服液，因为没有很好的灭菌，在贮藏中细菌繁殖，产生气体，用户在使用时发生中毒及爆瓶事故。一些口服液生产厂家，为了防止细菌繁殖，在口服液中添加防腐剂，结果产品不能出国。采用微波杀菌的方法，能有效解决上述问题，下面就口服液用微波杀菌方法进行分析。 　　1 ）灭菌效果 　　传统方法为用高温蒸汽灭菌，需要加温到 120 ℃ ，保持 20 分钟以上方能将细菌杀死。槽形混合机搅拌部分为通轴单桨，单桨上的桨叶角度设计极为合理巧妙，单桨旋转时，物料上下翻滚，同时桨叶通过物料，向混合槽左右两侧产生一定角度的推挤力，使得混合机槽内任何一角落物料都不可能静止，从而使物料混合均匀。本机采用端面密封、调节密封螺母、补偿轴向压力的密封方法。实践证明效果比较好。本机可定时搅拌功能，搅拌前只需设定时间，到时自动停机。既节约能源，更可防范因作人员离机后机器仍不停运转而引发的安全事故。混合机整机均用不锈钢1、滚翻运动混合机（一维运动混合机） 　　滚翻运动混合机属复合型混合机，其由料筒、传动系统、机座等组成，筒体在电机的带动下作均速旋转运动，由于筒体内壁焊有若干特制的抄板，物料在抄板的推动下，沿着筒壁作环向运动，形成物料上下、左右方向的运动。同时，由于抄板与筒体中轴线有一定的角度，使物料在筒体内作前后方向的运动。虽然，料筒的运动很简单（一维运动），但料筒内的物料在料筒内充分的滚翻(做的是三维运动)，加之上料筒内保留的剩余空间和料筒的合理旋转速度，使参加混合的不同组分能最大可能地作相对运动，从而达到混合的目的。 　　加料：在料筒上装有人孔兼加料口；卸料料，高塔形干燥器高度与直径比为1：5，所以取有效高度H为12m。  热风量计算  蒸发水量W=264.3-139=125.3kg/h,冷空气进口温度t0=20℃,空气湿含量x0=x10.01kg/kg干空气。经计算，所需干空气为1121kg/h（计算过程略），干燥器出口处湿空气比容为1.473m3湿空气/绝干空气,湿空气体积流量：  V=1121×1.473=1651m3/h  此时干燥器内风速：  VK=  聚合反应器参数的确定  物料的体积流量为：

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