化工干燥设备介绍..57页PPT

化工单元操作
干 燥与干燥设备
9.1.1 概 述 去湿: 将固体物料中所含的湿分（水或有机溶剂）去除至规
定指标的操作。
去湿方法： 机械去湿法 ——能耗少、费用低，但湿分去除不彻底
物理去湿法 ——受吸湿剂的平衡浓度的限制，且只适用
于脱除微量湿分
干燥方法 ——固体物料的去湿主要采用干燥的方法
干燥过程: 利用热能除去固体物料中湿分（水或 其他 溶剂）的单元操作。
机理
质量传递：湿分的转移,由固相 到气相，以蒸汽分压为推动力
热量传递： 由气相到固相， 以温度差为推动力
分类： 操作压力
常压干燥 真空干燥
操作方式
间歇干燥 连续干燥
加热方式
传导干燥 对流干燥 辐射干燥
介电加热干燥
对流干燥：
利用热空气和湿物料作相对运动，气体的热量传递给 湿物料，使湿物料的湿分汽化并传递到气体中，并被带走。 对流干燥是动量、热量、质量传递同时进行的传递过程。
9.4.3 湿分在湿物料中的传递机理
（1）湿物料分类
① 多孔性物料：如催化剂颗粒，砂子等。主要特征：
▲水分存在于物料内部大小不同的细孔和通道中； ▲湿分移动主要靠毛细管作用力 ▲这类物料的临界含水量较低，降速段一般分为两个阶段。
②非多孔性物料，如肥皂、浆糊、骨胶等。主要特征：
▲ 结合水与固相形成了单相溶液 ▲ 湿分靠物料内部存在的湿分差以扩散的方式进行迁移 ▲ 这类物料的干燥曲线的特点是恒速阶段短，临界含水量
▲ 非多孔性湿物料的降速干燥过程较符合扩散理论。
（3）毛细管理论 ▲ 主要论点：
多孔性物料具有复杂的网状结构的孔道，水分在多 孔性物料中的移动主要依靠毛细管力。
多孔性物料的干燥过程较好地符合这一理论。

干燥机械的技术及实例
干燥技术的种类与特点
干燥技术的种类
根据不同的物料特性和生产工艺要求，有多种干燥技术，如 真空干燥、喷雾干燥、流化干燥、压力干燥等。
各种干燥技术的特点
不同的干燥技术有各自的特点，适用范围和优缺点也不尽相 同，需要根据实际情况选用。
干燥技术的应用实例
喷雾干燥的应用
喷雾干燥在化工、医药、食品等领域得到广泛应 用，如用于生产洗衣粉、速溶咖啡等。
干燥设备的选用原则
1 2 3
考虑物料的特性
选用干燥设备时，需要考虑物料的物理和化学 性质，如形态、粘度、腐蚀性等，以选择适合 的设备。
考虑工艺要求
不同的干燥工艺对设备的要求也不同，需要考 虑物料干燥的工艺要求，如温度、压力、湿度 等。
考虑设备能力和效率
选用干燥设备时，需要考虑设备的生产能力和 能源消耗，选择高效、节能的设备。
流化干燥的应用
流化干燥主要用于颗粒状物料的干燥，如颗粒饲 料、化肥等。
压力干燥的应用
压力干燥主要用于含水率较高、需要控制温度和 压力的物料，如纸浆等。
干燥技术的未来发展
提高干燥效率
目前干燥技术存在耗能高、时间长等问题，因此需要研究新的干燥技术，提高干燥效率。
环保和节能
随着环保意识的提高，需要研究更加环保和节能的干燥技术，减少对环境的污染和能源的 消耗。
3
喷雾干燥器的工艺流程包括进料、分散、干燥 和成品输出等步骤。
干燥机械的控制系统
01
干燥机械的控制系统是整个设备的核心，它可以控制设备的各 个部件协调工作，使整个设备达到最优的工作状态。
02
控制系统通常包括温度、湿度、压力、液位等传感器和控制元
件，以及控制仪表和计算机控制系统等。

热风也可以与物流呈横向
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第十六章干燥设备
混流方式
混流综合了并流、逆流的优点，在整个干燥 周期的不同阶段可以更灵活地控制干燥条件。
通常将洞道分成两段，第一段为并流，干燥 速率大，对应于物料的第一干燥阶段；第二 阶段为逆流，可满足物料的最终干燥要求， 对应于物料的第二干燥阶段。因为第二阶段 的干燥时间较长，一般洞道的第二段也比第 一段长。
一、厢式干燥器 二、洞道式干燥机 三、网带式干燥设备 四、流化床干燥设备 五、气流干燥设备 六、喷雾干燥机
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第十六章干燥设备
一、厢式干燥器
厢式干燥器是一种常压间歇式干燥器，小型的称为 烘箱，大型的称为烘房。
典型厢式干燥器 横流式 中间加热式 穿流式
厢式干燥器特点
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•瞬时快速干燥设备：滚筒干燥设备、喷雾干燥设 备、气流干燥设备、沸腾干燥设备 •低温干燥设备：真空干燥设备、冷冻干燥设备
➢设备选型的原则
•产品的质量要求 •物料的特性 •产量及劳动条件
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第十六章干燥设备
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第十六章干燥设备
•生物工业常用的干燥设备
设备类型
固定床干燥
卧式沸腾干燥
缺点：主要是干燥不均匀，不易抑制微生物 活动，装卸劳动强度大，热能利用不经济(每 汽化1kg水分，约需2.5kg以上的蒸汽结构如图9.1所示。 为减少热损失，厢式干燥器的四壁用绝热材料构成。 厢内有多层框架，物料盘置于其上，也可将物料放在框架小车上推入厢内，故又称
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第十六章干燥设备
洞道干燥机特点
优点：
①具有非常灵活的控制条件，可使物料处于几乎所要求的 温度-湿度-速度条件的气流之下，因此特别适用于实验工 作；

它仍残存在物料中。
枯燥介质
大多数工业枯燥过程均承受预热后的空气 作为枯燥介质。环境空气是含有少量水蒸气的 气一汽混合物，所以又称为湿空气。枯燥理论 中之所以称其为“枯燥介质”，是由于它在枯 燥过程中担当着热、湿载体的作用。它将热量 传递给湿物料，为其供给枯燥能量；同时，又 把湿物料中的湿分〔通常是水分〕携带出枯燥 器，从而到达枯燥的目的。
置稍有调整，但仍处于接触状态，只是床层变松，略有膨胀〔即床层
略有增高〕，这时床层处于初始或临界流化状态中.当气速高于初始流
化的流速时，即进人流化状态，气体以鼓泡方式通过床层，随着气速
的增加，固体颗粒在床层中的运动也愈剧烈。
流化床示意
1一容器壁；2一分布板；3一风帽
不同流速时床层的变化
流化床的类型
主要枯燥设备
〔一〕、喷雾枯燥装置
喷雾枯燥器是处理溶液、悬浮液或泥浆状物料的
枯燥器。它是用喷雾的方法，使物料成为雾滴分散在
热气流中，物料与热空气呈并流、逆流或混流的方式
相互接触，使水分快速蒸发，到达枯燥目的。承受这
种枯燥方法，可以省去浓缩或过滤等化工单元操作，
可以获得30～500μm的粒状产品，而枯燥时间极短。 一般枯燥时间为5～30s,适用于高热敏性物料和料液
1一密闭罩；2一进气头；3一刮料器；4一主动滚筒；5一料堰； 6一从动滚筒；7一螺旋输送器；8一传动小齿轮
下部进料的双滚筒枯燥器
1一进气头；2一料液槽；3一主动滚筒；4一排气口；5一排液虹吸管；6一从动滚 筒；7一刮料器；8一螺旋输送器
双滚筒真空枯燥器
真空枯燥器的枯燥流程
厢式枯燥器
厢式枯燥器是指外形像箱子的枯燥器。枯 燥器外壁是绝热层，内部构造则种类繁多。应 依据物料的性质、状态和生产力量的大小选用 适当构造。

在操作干燥机时，应注意安全，避免接触设备的运动部件和高温部位，以免发生意外。
注意安全
不要超负荷使用干燥机，避免因过度干燥导致设备损坏或物料质量下降。
避免超负荷
定期对干燥机进行维护和保养，保持设备的良好状态和使用寿命。
定期维护
操作注意事项
04
干燥机的维护与保养
日常维护
03
每年对设备进行一次全面保养，包括更换润滑油、清洗轴承等部件。
高效节能
采用先进的控制技术和传感器技术，实现干燥机的自动化和智能化控制，提高生产效率和产品质量。
自动化智能化
加强干燥机的环保设计和安全防护设计，减少对环境的污染和事故风险。
环保安全
开发具备多种干燥模式、除湿模式、冷却模式等多功能于一体的干燥机，满足不同领域的需求。
多功能化
加强干燥机的材料、结构、控制等方面的技术创新，提高产品的性能和竞争力。
设备震动过大
检查进出风口是否通畅，风扇是否正常运转。
设备噪音过大
05
干燥机的安全使用
安全操作规程
操作前检查
使用干燥机前，必须对设备进行全面检查，确保设备处于良好的工作状态。
安全注意事项
超负荷运行导致事故
未定期检查维护导致事故
物料堆积过多导致火灾
事故案例分析
06
干燥机的应用领域和发展趋势
应用领域
干燥机的定义
根据加热方式的不同，干燥机可以分为真空干燥机、微波干燥机、红外干燥机、热风干燥机等。
根据物料形状的不同，干燥机可以分为粉末干燥机、颗粒干燥机、片状干燥机等。
干燥机的种类
1
干燥机的工作原理
2
3
干燥机的工作原理主要是通过加热和通风来去除物料中的水分。

V nRT P
V T P0 V0 P T0
V T P0 n22.4 273 P
干燥
湿空气的性质*
3．比热容（湿比热）cH
比热容是指常压下，含1kg绝干气的湿空气之温度升高（或降低）1℃所吸 收（或放出）的热量，cH。
cHcgcvH
1.011.88H
[kJ/(kg干气℃)]
cHf H
cg干空气的比热，kJ/(kg·℃) 1.01kJ/(kg·℃)
将湿球温度计置于温度为ｔ、湿度为Ｈ的流
动不饱和空气中，湿纱布中的水分汽化，并向 空气主流中扩散；同时汽化吸热使湿纱布中的 水温下降，与空气间出现温差，引起空气向水 分传热。
湿球温度tw：当空气传给水分的显热恰好等 于水分汽化所需的潜热时，空气与湿纱布间的 热质传递达到平衡，湿球温度计上的温度维持 恒定。此时湿球温度计所测得的温度称为湿空 气的湿球温度。
一干燥器的主要型式677喷雾干燥器一干燥器的主要型式喷雾器结构68一干燥器的主要型式8滚筒干燥器双滚筒干燥器69一干燥器的主要型式真空耙式干燥器冷冻干燥器7055干燥器二干燥器的选型主要干燥器的选择表湿物料的状态物料的实例处理量适用的干燥器液体或泥浆状洗涤剂树脂溶液盐溶液牛奶等大批量喷雾干煤器小批量滚筒干燥器泥糊状染料颜料硅胶淀粉粘土碳酸钙等的滤饼或沉大批量气流干燥器带式干燥器小批量真空转筒干燥器粉粒状00120m聚氯乙烯等合成树脂合成肥料磷肥活性炭石膏钛铁矿谷物大批量气流干燥器转筒干燥器流化床干燥器小批量转筒干燥器厢式干燥器块状20100m煤焦碳矿石等大批量转筒干燥器小批量厢式干燥器片状烟叶薯片大批量带式干燥器转筒干燥器小批量穿流厢式干燥器小批量高频干燥器短纤维酯酸纤维硝酸纤维大批量带式干燥器小批量穿流厢式干燥器一定大小的物料或制品陶瓷器胶合板皮革等大批量隧道干燥器71对流传导辐射气流喷雾流化床干燥实验干燥曲线x干燥章小结湿空气性质及湿焓图性质湿度h0622干球温度t湿球温度t10118810118824902490188干燥过程物料的平衡关系与速率关系结合水分与非结合水分平衡水分x与自由水分恒定干燥条件下的干燥速率恒定干燥条件下的干燥时间等i过程干燥速率udwgdxsdsd干燥速率曲线ux临界含水量x干燥方法干燥器对流式

n B. 根据干燥强度
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第十章干燥设备
（三）附属设备
n 1. 空气加热器：传热面积
n 2. 粉尘分离器：扩散式旋风分离器
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第十章干燥设备
三、流化床干燥原理及设备
n （一）流化床干燥原理及特点
n 原理：利用热空气使置于筛板上的颗粒 状湿物料呈沸腾状态的干燥过程（空气 流速与物料自由沉降速度相等）
性广；结构简单等。
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第十章干燥设备
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第十章干燥设备
（二）气流干燥设备
n 长管式气流干燥器：空气过滤器、空气 加热器、干燥管
n 旋风式气流干燥器 n 计算：
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第十章干燥设备
PG正负两级气流 干燥机
n 流程示意 图
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第十章干燥设备
n QG系列气流干 燥机
热量和质量传递的干燥过程 n 特点：干燥速度快、干燥温度较低、产
品分散性和溶解性良好 n 流程见图2-5-12，313面
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第十章干燥设备
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第十章干燥设备
（二）喷雾干燥设备
n 关键：喷雾器； n 压力式喷雾器（压力喷雾干燥塔） n 气流式喷雾器（气流喷雾干燥塔） n 离心式喷雾器（离心喷雾干燥塔）
n 热效率比间歇干燥高，容易实现自动化， 操作人员少，
n 大量处理及热敏性物质的干燥
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第十章干燥设备
我国干燥设备现状
n 数百家干燥设备制造企业 ，干燥设备行 业协会
n 基本上已经满足国内市场的需求，某些 型号的设备还出口到国外
n 接近或达到90年代国际水平 n 仍有差距

第二节 厢式干燥器
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三、真空厢式干燥器
❖ 对于不耐高温、易氧化的物 料,或是贵重的生物制品可以 选用真空厢式干燥器。
❖ 干燥时，将料盘放于每层隔 板之上。钢制断面为方形的 保温外壳，内设多层空心隔 板，隔板中通常加热蒸汽或 热水。由A管通人蒸汽，由B 管流出冷凝水。关闭厢门， 用真空泵将厢内抽到所需要 的真空度后，打开加热装置 并维持一定时间。
A-进汽多支管；B-冷液多支管；C-连接 多支管与空心管的短管；D-空心隔板
图8-6 真空厢式干燥器
第二节 厢式干燥器
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❖ 干燥完毕后，一定要先将真空泵与干燥箱连接的 真空阀门关闭，然后缓缓放气，去除物料，最后 关闭真空泵。如果先关闭真空泵，真空箱内的负 压就可能将冷凝器内或真空泵里的液体倒吸回干 燥器中，造成产品污染并有可能损坏真空泵。
❖ 多层带式干燥器广泛使用于中药饮片、谷物类物 料，且占地少，结构简单。但因操作中要多次装 料和卸料，故不适用于易黏着输送带及不允许碎 裂的物料室是一个不隔成独立控制单元段的加热箱体。层数 可达15层，最常用3～5层。最后一层或几层的输送带运行速 度较低，使料层加厚，这样可使大部分干燥介质流经开始的 几层较薄的物料层，以提高总的干燥效率。层间设置隔板可 以使干燥介质的定向流动，便于物料干燥均匀
第四节 流化床干燥器
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❖ 颗粒与热介质在湍流喷射状态下进行充分的混合和分散， 所以气固相间传热、传质系数及相应的表面积均较大。
❖ 带式干燥器结构不复杂，安装方便，能长期运行，发生故 障时可进人箱体内部检修修方便。但占地面积广，运行时 噪声较大。
第三节 带式干燥器
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一、单级带式干燥器
❖ 图8-6所示为典型的单级带式干燥器操作流程：被干燥物料由进料 端经加料装置被均匀分布到输送带上。输送带通常用穿孔的不锈 钢薄板(或称网目板)制成，由电机经变速箱带动，并可以调速。 空气用循环风机由外部经空气过滤器抽人，并经加热器加热后， 经分布板由输送带下部垂直上吹，空气流过干燥物料层时，物料 中水分汽化、空气增湿，温度降低。一部分湿空气排出箱体，其 他部分则在循环风机吸人口前与新鲜空气混合再行循环。