干燥设备培训课件(-175张).ppt
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- 干燥设备 培训 课件 175
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1、1冷冻干燥及其其他干燥设备v2 湿物料的干燥操作有2个基本过程同时进行:1.1.热量由气体传递给湿物料,使其温度升高;热量由气体传递给湿物料,使其温度升高;2.2.物料内部的水分吸收能量不断向表面扩散,物料内部的水分吸收能量不断向表面扩散,并在表面汽化被气流带走。并在表面汽化被气流带走。31.要求快速高效,并且加热温度不宜过高;2.产品与干燥介质的接触时间不能太长;3.干燥产品应保持一定的纯度,在干燥过程中不得有杂质混入。发酵工业产品干燥通常采用喷雾干燥、气流干燥、沸腾干燥和冷冻干燥。4产品的质量要求产品的质量要求物料的特性物料的特性产量及劳动条件产量及劳动条件瞬时快速干燥设备:滚筒干燥设备、
2、喷雾干燥设瞬时快速干燥设备: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、冷冻干燥设备低温干燥设备:真空干燥设备、冷冻干燥设备56设备类型干燥物料固定床干燥固定床干燥啤酒酿造用绿麦芽啤酒酿造用绿麦芽卧式沸腾干燥卧式沸腾干燥柠檬酸晶体、酵母、抗生素柠檬酸晶体、酵母、抗生素沸腾造粒干燥沸腾造粒干燥葡萄糖、味精、酶制剂葡萄糖、味精、酶制剂气流干燥气流干燥味精、抗生素、葡萄糖味精、抗生素、葡萄糖旋风式气流干燥旋风式气流干燥四环素类四环素类气流式喷雾干燥气流式喷雾干燥蛋白酶、核酸、抗生素蛋白酶、核酸、抗生素压力式喷雾干燥压力式喷雾干燥酵母
3、酵母离心式喷雾干燥离心式喷雾干燥酶制剂、酵母酶制剂、酵母喷雾干燥与振动流化干燥喷雾干燥与振动流化干燥酶制剂酶制剂滚筒干燥滚筒干燥酵母、单细胞蛋白酵母、单细胞蛋白真空干燥真空干燥青霉素钾盐、土霉素等青霉素钾盐、土霉素等冷冻干燥冷冻干燥抗肿瘤抗生素、乙肝疫苗抗肿瘤抗生素、乙肝疫苗生物工业常用的干燥设备7第二节 非绝热(传导型)干燥设备l传导型干燥机的热能供给主要靠导热,要求被干燥物料与加热面间应有尽可能紧密的接触。故传导干燥机较适用于溶液、悬浮液和膏糊状固-液混合物的干燥。l主要优点:首先在于热能利用的经济性,因这种干燥机不需要加热大量的空气,热能单位耗用量远较热风干燥机为少;其次传导干燥可在真空
4、下进行,特别适用于易氧化生物制品的干燥。l分类:连续式和间歇式;常压和真空。一、滚筒干燥机二、真空干燥箱三、带式真空干燥机8一、滚筒干燥机l主体是称为滚筒的中空金属圆筒。l分类:单滚筒双滚筒式;两者均有常压和真空式。l常压单滚筒和双滚筒干燥机:圆筒随水平轴转动,其内部可由蒸汽、热水或其它载热体加热,圆筒壁即为传热面。物料的加入方式有浸没式和喷洒式。浸没式加料时,料液可能会因热滚筒长时间浸没而过热,为避免这一缺点,可采用洒溅式。l真空滚筒干燥机9l单滚筒干燥机n采用浸没式加料方式,滚筒部分浸没在稠厚的悬浮液物料中,因滚筒的缓慢转动使物料成薄膜状附着于滚筒的外表面而进行干燥。n当滚筒回转3/47/
5、8转时,物料已干燥到预期的程度,即被刮刀刮下,由螺旋输送器送走。n滚筒的转速因物料性质及转筒的大小而异,一般为28r/min。滚筒上的薄膜厚度为0.11.0mm。干燥产生的水汽被壳内流过滚筒面的空气带走,流动方向与滚筒的旋转方向相反。10l双滚筒干燥机 采用的是由上面加入湿物料的方法,干物料层的厚度可用调节两滚筒间隙的方法来控制。11将滚筒密闭在真空室内,便可成为如图9.33所示的真空滚筒干燥机。由于干燥过程在真空下进行,真空滚筒干燥机的进料、卸料刮刀等的调节必须在真空干燥室外部来操纵,所以这类干燥机通常成本较高,一般只用来干燥极为热敏的物料。l真空滚筒干燥机12二、真空干燥箱l主体是一真空密
6、封的干燥室,是一种间歇式干燥设备,适用于固体或热敏性、氧敏性液体生物制品。l真空干燥箱结构l真空干燥箱的壳体l这种干燥机中,初期干燥速度很快,但当物料脱水收缩后,则由于物料与干燥盘的接触逐渐变差,传热速率也逐渐下降。操作过程中,加热面温度需要严格控制,以免与干燥盘接触的物料局部过热。13l真空干燥箱结构n如图9.34所示,室内装有通加热剂的加热管、加热板、夹套或蛇管等,其间壁则形成盘架。n被干燥的物料均匀地散放于由钢板或铝板制成的活动托盘中,托盘置于盘架上。n蒸汽等加热剂进入加热元件后,热量以传导方式经加热元件壁和托盘传给物料。n盘架和干燥盘应尽可能做成表面平滑,以保证有良好的热接触。干燥过程
7、产生的水蒸气由连接管导入混合冷凝器。14l真空干燥箱的壳体可以为方形,也可以为圆筒形,两种形式真空干燥机的外形如图9.35所示。15三、带式真空干燥机l为连续式真空干燥设备,主要用于液状与浆状物料的干燥。l干燥室一般为卧式封闭圆筒,内装钢带式输送机械。带式真空干燥机有单层和多层两种形式。l单层带式真空干燥机l多层带式真空干燥机l特点16l特点 干燥时间短,约525min,能形成多孔状制品,物料在干燥过程中能避免混入异物,防止污染,可以直接干燥高浓度、高黏度的物料,并可简化工序,节约热量。17n由一连续的不锈钢带、加热滚筒、冷却滚筒、辐射元件、真空系统和加料装置等组成。供料口位于钢带下方,由一供
8、料滚筒不断将浆料涂布在钢带的表面。涂在钢带上的浆料随钢带前移进入干燥器下方的红外线加热区。l单层带式真空干燥机n受热的料层因内部产生的水蒸气而膨松成多孔状态,与加热滚筒接触前已具有膨松骨架。料层随后经过滚筒加热,再进入干燥上方的红外线区进行干燥。干燥至符合水分含量要求的物料在绕过冷却滚筒时受到骤冷作用,料层变脆,再由刮刀刮下排出。18三层输送带,沿输送方向采用夹套式换热板,设置了两个加热区和一个冷却区域,分别用蒸汽、热水、冷水进行加热和冷却。根据原料性质和干燥工艺要求,各段的加热温度可以调节。原料在输送带上边移动边蒸发水分,干燥成为泡沫片状物品,冷却后,经粉碎机粉碎成为颗粒状制品,最后由排出装
9、置卸出。干燥产生的二次蒸汽和不凝性气体通过排气口,由冷凝和真空系统排出。l多层带式真空干燥机19第三节 绝热(对流型)干燥设备一、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l这是一类以对流方式对物料干燥的设备。l干燥介质:流体(热空气,过热蒸汽等),使物料升温脱水,并将物料脱除的水分带出干燥室外。自身状态从高温低湿变为低温高湿。l主要设备型式:厢式干燥器、洞道式干燥机、流化床干燥机、喷动床干燥机和气流式干燥机和喷雾干燥机等。l按物流气流接触方式:并流、逆流、混流和横流式干燥器等。20一、厢式干燥器l厢式干燥器是一种常压间歇式干燥器,小型的称为烘
10、箱,大型的称为烘房。l典型厢式干燥器n横流式n中间加热式n穿流式l厢式干燥器特点21l如图9.1(1)所示的横流式中,热空气在物料上方掠过,与物料进行湿交换和热交换。22l若框架层数较多,可分成若干组,空气每流经一组料盘之后,就流过加热器再次提高温度,如图9.1(2)所示,即为具有中间加热装置的横流式干燥器。23l穿流式如图9.1(3)所示,粒状、纤维状等物料在框架的网板上铺成一薄层,空气以0.31.2m/s的速度垂直流过物料层,可获得较大的干燥速率。24l厢式干燥器特点n优点:制造和维修方便,使用灵活性大。发酵工业上常用于需长时间干燥的物料、数量不多的物料以及需要特殊干燥条件的物料。n缺点:
11、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)。25n结构如图9.1所示。n为减少热损失,厢式干燥器的四壁用绝热材料构成。n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,故又称为盘架式干燥器。n厢式干燥器内设有加热器,有多种型式和布置方式,加热方法可采用蒸汽、煤气或电加热。n干燥器内的风机强制引入新鲜空气与器内废气混合,并驱使混合气流循环流过加热器,再流经物料。空气流过物料的方式有横流和穿流两种。26二、洞道式干燥机l有一段长度为2040m的洞道。l结构l料盘-小车及进出l干燥介质空气l物料与空气流向l洞道
12、干燥机特点27l料盘-小车及进出n湿物料在料盘中散布成均匀料层。料盘堆放在小车上,料盘与料盘之间留有间隙供热风通过。n洞道式干燥机的进料和卸料为半连续式,即当一车湿料从洞道的一端进入时,从另一端同时卸出另一车干料。n洞道中的轨道通常带有1/200的斜度,可以由人工或绞车等机械装置来操纵小车的移动。n洞道的门只有在进、卸料时才开启,其余时间都是密闭的。28l干燥介质空气空气由风机推动流经预热器,然后依次在各小车的料盘之间掠过,同时伴随轻微的穿流现象。空气的流速为2.56.0m/s,不小于1.0m/s。29l物料与热风流向n热风可沿物流纵向流动,分为并流、逆流和混流三种。n热风也可以与物流呈横向3
13、0l混流方式n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。n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。31l洞道干燥机特点n优点: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;料车每前进一步,气流的方向就转换一次,制品的水分含量更均匀。n缺点:结构复杂,密封要求高,需要特殊的装置;压力损失大,能量消耗多。3233n如图9.3所示,干燥机的每一段由活动
14、隔板分隔,在料车进出时,隔板打开,而在干燥时则将洞道切断成为纵向通路,靠换向装置构成总体上曲折的气流通道。加热器设在马蹄形的换向处,可以独立控制该段气流的温度。34三、网带式干燥设备l网带式干燥机简介l网带式干燥机适用的物料形状可有片状、条状、颗粒、棒状、滤饼类等。l带网式干燥机因结构和干燥流程不同可分成单层、多层和多段等不同的类型。(一)单段带式干燥机(二)多段带式干燥机(三)多层带式干燥机35l网带式干燥机简介n网带式干燥机是一种将物料置于输送网带上,在随带运动通过隧道过程中与热风接触而干燥的设备。n网带式干燥机由干燥室、输送带、风机、加热器、提升机和卸料机等组成。n沿输送网方向,可分成若
15、干相对独立的单元段,每个单元段包括循环风机、加热装置、单独或公用的新鲜空气抽入系统和尾气排出系统。每段内干燥介质的温度、湿度和循环量等操作参数可以独立控制,使物料干燥过程达到最优化。n输送带为不锈钢丝网或多孔板不锈钢链带,转速可调。36(一)单段带式干燥机l典型结构举例l工作过程l特点37l工作过程 物料在干燥器内均匀运动前移的网带上,气流经加热器加热,由循环风机进入热风分配器,成喷射状吹向网带上的物料,与物料接触,进行传热传质。大部分气体可以循环利用,一部分温度低,含湿量较大的气体作为废气由排湿风机排出。38l单层单段式网带式干燥机特点n优点:网带透气性能好,热空气易与物料接触,停留时间可任
16、意调节。物料无剧烈运动,不易破碎。每个单元可利用循环回路,控制蒸发强度。若采用红外加热,可一起干燥、杀菌,一机多用。n缺点:占地面积大,如果物料干燥的时间较长,则从设备的单位地面积生产能力上看不很经济,另外设备的进出料口密封不严,易产生漏气现象,热能损耗较大。39n全机分成两个干燥区和一个冷却区。每个干燥区段由空气加热器、循环风机、热风分布器及隔离板等组成加热风循环。n第一干燥区的空气自下而上经加热热器穿过物料层,第二干燥区的空气自上而下经加热器穿过物料层。最后一个是冷却区,没有空气加热器。40(二)多段带式干燥机l亦称复合型带式干燥机,是用多条循环输送带(多至4条)串联组成物料输送系统的带式
17、干燥机。l两段式带式干燥机举例(图9.5)l特点41l特点n优点:物料在带间转移时得以松动、翻转,物料的蒸发面积增大,改善了透气性和干燥均匀性。不同输送带的速度可独立控制,且多个干燥区的热风流量及温度和湿度均可单独控制,便于优化物料干燥工艺。n缺点:占地面积较大。42l整个干燥机也分成两个干燥区和一个吹风冷却区,第一干燥区又分成前、后两个温区,物料经第一、二区干燥后,从第一输送带的末端自动落入第二个输送带的首端,其间物料受到拨料器的作用而翻动,然后通过冷却区,最后由终端卸出产品。43n如图9.6所示。工作时湿物料从进料口进至输送带上,随输送带运动至末端,通过翻板落至下一输送带移动送料,依次自上
18、而下,最后由卸料口排出。外界空气经风机和加热器形成热风,通过分层进风柜调节风量送入干燥室,使物料干燥。排出的废气可对物料进行预热。44(三)多层带式干燥机l基本构成部件与单层式的类似。输送带为多层(输送带层数可达15层,但以35层最为常用),上下相叠架设在上下相通的干燥室内。l层间有隔板控制干燥介质定向流动,使物料干燥均匀。各输送带的速度独立可调,一般最后一层或几层的速度较低而料层较厚,这样可使大部分干燥介质与不同干燥阶段的物料得到合理的接触分配。从而提高总的干燥速率。l三层带式干燥机l多层带式干燥机结构简单,常用于干燥速度低、干燥时间长的场合,广泛用于较大颗粒状物料的干燥,由于操作中多次翻料
19、,因此不适于黏性物料及易碎物料的干燥。45四、流化床干燥设备l流化床干燥机中物料呈沸腾状态干燥,又称沸腾床干燥机。l典型流化床干燥系统l流化床干燥机特点l流化床干燥机适宜处理的物料l流化床干燥适用的干燥阶段l流化床干燥机的主要型式(一)单层圆筒型流化床干燥机(二)多层沸腾床干燥机(三)卧式多室流化床干燥机(四)其它型式的流化床干燥机 46l典型流化床干燥机系统系统构成如图9.7所示。风机驱使热空气以适当的速度通过床层,与颗粒状的湿物料接触,使物料颗粒保持悬浮状态。热空气既是流化介质,又是干燥介质。被干燥的物料颗粒在热气流中上下翻动,互相混合与碰撞,进行传热和传质,达到干燥的目的。当床层膨胀至一
20、定高度时,因床层空隙率的增大而使气流速度下降,颗粒回落而不致被气流带走。经干燥后的颗粒由床侧面的出料口卸出。废气由顶部排出,并经旋风分离器回收所夹带的粉尘。47l流化床干燥机特点n优点:u设备小、生产能力大、物料逗留时间可任意调节、装置结构简单、占地面积小、设备费用不高、物料易流动。u设备的机械部分简单,除一些附属部件如风机、加料器等外,无其它活动部分,因而维修费用低。u与气流干燥相比,因沸腾干燥的气流速度较低,所以物料颗粒的粉碎和设备的磨损也相对较小。n主要缺点是操作控制比较复杂。48l流化床干燥机适宜处理的物料n适宜于处理粉状且不易结块的物料,物料粒度通常为30m6mm。n物料颗粒直径小于
21、30m时,气流通过多孔分布板后极易产生局部沟流。n颗粒直径大于6mm时,需要较高的流化速度,动力消耗及物料磨损随之增大。49l流化床干燥适用的干燥阶段n适用于处于降速干燥阶段的粉状物料和颗粒物料。n适宜的含水范围分别在2%5%和1015之间。n气流干燥或喷雾干燥得到物料,若仍含有需要经过较长时间降速干燥方能去除的结合水分,则更适于采用流化床干燥。50l流化床干燥机的主要型式n主要型式:单层圆筒型、多层圆筒型、卧式多室型、振动型、脉冲型、惰性粒子型等。n此外,还可以集上述型式的特征结构为一体构成复合型的流化床干燥机,如可将振动型与惰性粒子型结合起来构成振动-惰性粒子型的流化床干燥机。51(一)单
22、层圆筒型流化床干燥机l结构如图9.8所示。l工作过程l气流分布板l气流预分布器l特点图9.8单层圆筒流化床干燥器52l工作过程n湿物料由胶带输送机送到加料斗,再经抛料机送入干燥机内。n空气经过滤器由鼓风机送入空气加热器加热,热空气进入流化床底后由分布板控制流向,对湿物料进行干燥。n物料在分布板上方形成流化床。干燥后的物料经溢流口由卸料管排出,夹带细粉的空气经旋风分离器分离后由抽风机排出。53l气流分布板n是流化床干燥机的主要部件之一。n作用是支持物料,均匀分配气体,以创造良好的流化条件。n多采用金属或陶瓷材料制作。n各种气流分布板如图9.8所示。54l气流预分布器n图9.10为两种结构形式的气
23、流预分布器。n作用:使气流能够较为均匀地到达分布板,并使得可在较低阻力下达到均匀布气。n有些设备,为使气流分布均匀,还直接将整个床体分隔成若干个室。55l特点n优点:结构简单。n缺点:(1)由于颗粒在床中与气流高度混合,自由度很大,为了限制颗粒过早从出料口出去,保证物料干燥均匀,必须有较高的流化床层才能使颗粒在床内停留足够的时间,从而造成气流压降增大。(2)由于湿物料与已干物料处于同一干燥室内,因此,从排料口出来的物料较难保证水分含量均一。n单层流化床干燥机操作方便,在物料工业上应用广泛,适用于床层颗粒静止高度低(300400mm)、容易干燥、处理量较大且对最终含水量要求不高的产品。56(二)
24、多层沸腾床干燥机l适用于要求干燥较均匀或干燥时间较长的产品。l干燥机整体为塔形结构,内设多层孔板,通常物料由干燥塔上部的一层加入,物料通过适当方式自上而下转移,干燥物料最后从底层或塔底排出。因此,湿物料与加热空气在流化床干燥机内总体呈逆流向。l物料从上一层进入下一层的方法有多种,如图9.11所示。l根据物料在层间转移方式可分为溢流式和穿流式(即直流式)两种形式。57l溢流式多层流化床干燥机图9.12(1)所示为溢流式多层流化床干燥机。湿物料颗粒由第一层加入,经初步干燥后由溢流管进入下一层,最后从最底层出料。由于颗粒在层与层之间没有混合,仅在每一层内流化时互相混合,且停留时间较长,所以产品能达到
25、很低的含水量且较为均匀,热量利用率也显著提高。58l穿流板式流化床干燥机n如图9.12(2)所示。n干燥时,物料直接从筛板孔自上而下分散流动,气体则通过筛孔自下而上流动,在每块板上形成流化床。n结构简单,生产能力强,但控制操作要求较高。适用物料颗粒的直径一般在0.85mm。n为使物料能通过筛板孔流下,筛板孔径应为物料粒径的530倍,筛板开孔率3040。n物料的流动主要依靠自重作用,气流还能阻止其下落速度过快,故所需气流速度较低,大多数情况下,气体的空塔气速与流化速度之比为1.22。5960(三)卧式多室流化床干燥机l目的:降低压强降,保证产品均匀干燥,降低床层高度。l如图9.13所示。横截面为
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