干燥技术的开发及应用.ppt

干燥技术的开发及应用 干燥是一种重要的化工单元操作 几乎所有的工业都离不开干燥操作 但是这一领域主要的研发工作仅仅开始于大约30年前 在我国 随着工农业生产的发展 干燥技术和干燥设备也获得了很大的发展 并且广泛应用于化工 石油化工 医药 生物工程 轻工 食品等行业 所以近年来在全球范围倍受人们关注 国际 洲际和地区性的干燥会议层出不穷 干燥 通常 人们把采用热物理方法去湿的过程称为 干燥 其特征是采用加热 降温 减压或其他能量传递的方式使物料中的湿分产生挥发 冷凝 升华等相变过程与物体分离以达到去湿目的 在干燥技术的开发及应用中需要具备三个方面的知识和技术 需要了解被干燥物料的理化性质和产品的使用特点 要熟悉传递工程的原理 即传质 传热 流体力学和空气动力学等能量传递的原理 要有实施的手段 即能够进行干燥流程 主要设备 电气仪表控制等方面的工程设计 研究现状 在化工等工业中 干燥的对象是块状 粒状 溶液 膏状物料等 最为广泛的是颗粒状物料 特别是结晶物料 它们可能是有机的 也可能是无机的 干燥方法装置也是多种多样的 如带式干燥器 涡旋式干燥器以及气流式 流化床 喷动床等干燥装置 许多新型干燥机也相继出现 以提高产品质量和产量 减少环境污染及易于控制等操作要求 流态化干燥技术的研发喷雾干燥技术的研发真空干燥技术的研发 流态化干燥技术的研发 在散粒状物料的干燥方面 流态化干燥技术获得了广泛的应用 流态化干燥技术改善了设备内气 固两相接触条件 减少了气膜阻力 因而传热 传质效率得到了提高 振动流化床 卧式多室流化床干燥机卧式多室流化床具有操作方便 结构简单 适应性强等优点 可得到干燥程度均匀的产品 从动力消耗来看 也是比较经济的 是干燥散粒状物料的理想设备之一 流态化干燥技术获得了相当规模的推广和应用 就农业而言 干燥过程也具有很大意义 在这里 干燥不仅是保证长时间贮藏产品的手段 而且也是提高粮食质量的重要方法 如国外已投产的 每小时可干燥几十吨粮食的大功率再循环式干燥装置的应用 就是一例 在国内 谷物干燥的研究也已开展起来 一些小型的谷物干燥机已在推广应用 并且将有越来越大的市场 国外的研发 近年来如瑞士 日本等国开发了一种在流化床干燥器内加入装有热水或水蒸气的加热板或加热排管 据介绍 在相同产量的条件下 其所需的热量仅为没有内加热管的20 故相应的尾气量也大约为热空气加热型的26 左右 随着多级干燥的发展 丹麦尼罗公司迅速推出振动流化干燥器 应用于乳粉工业 使生产能力提高15 热消耗降低了20 这是一种很成功的改型流化床 新型振动流化床干燥器 喷雾干燥技术的研发 我国的喷雾干燥技术发展也比较快 包括理论研究 设备研究 应用技术等诸多方面的研究都取得了可喜的成绩 二流体喷嘴 控制面板 干燥后的粉末 实验型喷雾干燥机 我国研究了四种方法强化了喷雾干燥 建立合理的空气动力学方程 把脱水过程分为两步进行 在恒速干燥阶段脱掉大量的水 当雾滴进入降速干燥阶段后 再将物料转移到独立的干燥室内干燥 采用喷雾干燥方法干燥糊状物料 在相同蒸发水量下可以提高产量 对被干燥的料液进行预热 这些方法都大大提高生产能力 也降低了单位能耗 目前使用的喷雾干燥器主要有压力式 气流式 离心式三种 主要是对热敏性物料 如牛奶 药物 染料等进行干燥 被干燥的物料有稀溶液 悬浮液 浆状物料 熔融液 乳浊液等 离心式 MQG脉冲式 气流式 日本藤崎电器公司开发生产的喷雾干燥装置 微喷雾干燥机 实现了一次制得1um液滴进行喷雾干燥以制成微颗粒粉末成品的新干燥技术 由于使用的是洗净型外部混合的喷嘴 因此无需担心有黏附物堵塞喷嘴 即可实现长时间连续喷雾操作 同时通过改变边缘直径制造出各种不同喷雾量的喷头来 真空干燥技术的研发 制药工业中 干燥在生产过程中所占比例很大 制剂质量在一定程度上受干燥过程的控制 目前有真空振动流动干燥机主要用来干燥药品 真空振动流动干燥机 立式振动流动干燥机 真空干燥的过程就是将被干燥物料置放在密闭的干燥室内 用真空系统抽成真空的同时对被干燥物料不断加热 使物料内部的水分通过压力差或浓度差扩散到表面 水分子在物料表面获得足够的动能 在克服分子间的相互吸引力后 逃逸到真空室的低压空间 从而被真空泵抽走的过程 冻干技术 目前有采用冻干法长期保存动脉 骨骼 皮肤 角膜和神经组织等各种器官的工作也逐渐开展起来 因为冻干时可以保持生物细胞不被破坏 冻干后生物体仍然具有生命力 复水后 生物体可以复活再植 牛冻干标本 在生物制品方面 真空冻干技术也有普遍应用 生物制品是人或家畜注射用的活性疫苗 要求清洁 纯正 不染菌 不变异 活性生命力强 在冻干过程要求活菌疫苗存活率达到50 以上 活毒疫苗的毒力或滴度下降小于0 5 我国各生物制品的研究都采用真空冻干法生产活菌疫苗和活毒疫苗 冻干蚬子肉 真空冷冻干燥食品也可以最大限度的保留原有的营养和风味 其色 味 形与新鲜品基本完全相同 冻干含片 众多的干燥设备制造厂家中 不论是干燥技术还是设备制造水平至今还没出现一个在世界有一定影响 在干燥领域占有一席之地的厂家 这不能不让我们深思 国产的干燥设备绝大多数是供应国内市场 很少出口到国外 即使偶尔出口售价也不乐观 如果长此以往 对我国干燥技术的发展十分不利 三十余年来我国广大工程技术人员 工人 科学工作者对干燥过程的开发 新型干燥设备的研究与推广 都做了很多工作 取得了很大成绩 但是 在我国与其他化工单元操作相比 与世界先进工业国家的水平相比 差距还是很大 还是比较落后的 其中对于干燥理论的研究尤为突出 在国际竞争中 我国干燥设备生产企业的主要竞争对手是丹麦 瑞士 英国 德国 美国以及日本等 与竞争对手相比 我国干燥设备的优势是价格低廉 不足之处主要在于产品的自动化控制程度 外观质量 成套性和功能组合性方面有待进一步提高 造成这种局面的原因主要有几个方面 如基础研究不足 实验条件不足 加工技术不足 无特色产品 大型化技术落后 装备水平落后 设计理念不强 这些都会制约我国干燥技术的发展 许多新型干燥机相继出现 以提高产品质量和产量 减少环境污染及易于控制等操作要求 有些已投入市场 运用于工业化生产 有些虽然还处于实验研究阶段 甚至还只是一种新颖的设想 但是从技术经济学考虑具有很大的吸引力 若经过不断地研究和探索 极有可能成为极具竞争力的新型干燥机 就能量消耗 产品质量 操作安全 干燥器控制 优化操作 易于控制 环境污染小而言 并不是所有的这些干燥技术都能够达到令人满意的程度 大多数干燥技术是根据一段时期的经验而开发的 我们需要进一步研究它们的潜力 并比较其操作极限 措施 为了尽快提高我国干燥技术水平 加强基础研究工作 加强理论研究和物料物性的研究 放大效应 提高用户对干燥设备的鉴别能力 国家工作人员应适时考察工厂 考察相同或相似物料的干燥效果 并且利用学校培养懂专业 懂管理 懂经济核算的综合性人才 为更好的研发干燥技术 提高产品产量和质量做贡献 使之更好的服务于广大群众 参考文献 专著 作者书名出版社出版年起迄页 1 崔春芳童忠良 干燥新技术及应用 北京 化学工业出版社 2008 144 146 2 Arun S Mujumdar 工业化干燥原理与设备 中国轻工业出版社 2007 181 186 3 华泽钊 冷冻干燥新技术 科学出版社 2006 179 182 4 T 库德A S 牟久大 先进干燥技术 北京 化学工业出版社 1 3 5 曹恒武田振山刘广文 干燥技术及其工业应用 中国石化出版社 2003 156 163 6 童景山张克 流态化干燥技术 中国建筑工业出版社 1985 1 4 7 刘广文 喷雾干燥实用技术大全 中国轻工业出版社 2001 14 23 8 徐成海张世伟关奎之 真空干燥 化学工业出版社 2003 7 19 9 金国森 干燥设备 化学工业出版社 2002 298 310 10 魏同成 化学工艺研究方法概论 北京中国石化出版社 2006 1 2 报纸文章 作者题名报纸名出版年期号 1 王喜忠 萧成基 我国干燥技术和装备的发展及待开发的课题 见 南京林业大学报 自然科学版 1997 S1期 2 A S Mujumdar 李占勇 肇玉朋