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： 展出时间： 2009-4-2 至 2009-4-6 　　申请截止： 2009-3-31 　　展会对象： 商家 　　展会区域： 国内展会 　　展会地区： 上海/其它地区 　　具体地址： 上海?光大会展中心 　　展出行业： 　　参展范围： 　　◆工业粉体原料：滑石、重钙、石英、硅灰石、高岭土、云母、石墨等各类非金属矿粉体；碳化硅、刚玉、氮化硅、白碳黑、钛白粉、金刚石等工业合成粉体原料。 　　◆微纳米粉体材料：包括纳米镍粉、银粉、锌粉、铝粉、铁粉、锆粉、钛粉及氧化镍、氧化锌、氧化铝、氧化铁、氧化钛、碳酸钙、氧化硅、碳化硅等。 　　◆微纳米级 　　对沸腾干燥设备中粉体沸腾的所引起安全隐患，有文献对粉体易产生此二类隐患的预防作了一定阐述，作为沸腾干燥设备可作如下的借鉴。 　　a.沸腾干燥设备防静电的措施 　　对沸腾干燥设备中粉体沸腾防止静电可借鉴的措施如下： 　　1)捕集袋采用防静电纤维材料制成，及时消除进入袋中的粉体上的静电，避免粉体聚集成块脱落时产生的剥离起电。 　　2)采用导体材料作送风管道及各连接部件的连接件，并将整个系统仔细接电，使粉一、回转圆筒干燥机 　　（一）回转圆筒干燥机基本情况 　　回转圆筒干燥机由稍作倾斜而转动的长筒所构成。湿物料在筒内前移过程中，直接或间接得到了干燥介质的给热而达到干燥目的。此类干燥器广泛应用在各种散粒物料的干燥，现已发展到应用于溶液及膏状物料的干燥上。 　　由于回转圆筒干燥机产量大，流体阻力小，操作上允许波动范围大，操作方便，成本低，故目前化工、食品、粮食、矿物等行业的干燥应用较多。 　　目前国内现有干燥器直径从600mm到2600mm，长度1000mm～27000 mm 。一般材料为碳钢，或钢体内衬铝、衬钢、衬环氧树脂、不锈钢等。目前 　　在农村，常见到经检修和初次安装的锤片式粉碎机在试运转中机身发生强烈振动。出现这种情况主要有以下几个原因： 　　（1）检修粉碎机装配中锤片安装错误。锤片换面掉头使用时，为防止转子重量失去平衡，粉碎机内所有的锤片必须一齐换面掉头，否则会在运行中发生强烈振动。 　　（2）对应两组锤片重量之差超过5克。排除的方法是调整锤片重量，使相应两组重量之差少于5克。 　　（3）粉碎机个别锤片卡得太紧，运行中没有甩开。可停机会在粉碎室得到多次粉碎，由此势必会加大粉碎机的负荷，造成不心要的能源浪费。鉴于此，采用二次粉碎工艺会明显地避免这一不足之处。二次粉碎工艺是在一次粉碎工艺的基础上，增加一台粗粉碎机（如立式粉碎机）和一台分级筛。在前道粉碎中，使用的立式粉碎机，其筛网孔径可以选用较大一点。经初次粉碎再筛选后，其中达到粒度要求的细粉便可直接进入下道工序，而不必再经微粉碎机粉碎。未达到要求的，进入微粉碎机中进行二次粉碎，由此可较大幅度地减轻微粉碎机的负荷。 　　二次粉碎工艺与一次粉碎相比，虽然增加了两台设备，但是能明显提高生产效率及产品质量，并且能耗降低约25%～50%。因此这种工艺已被很多大、中型饲料厂所采用。

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