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聚合氯化鋁噴霧干燥工藝

來源:聚合氯化鋁     時間:2017-08-29    點擊次數:

    聚合氯化鋁噴霧干燥工藝

    1.離心噴霧千燥工藝

    為了便于儲存和長途運輸,聚合氯化鋁往往需經干燥制成固體。目前干燥工藝的發展重點集中于噴霧干燥。相對于傳統的刮刀滾筒式干燥,噴霧干燥有諸多優點:能使干燥的速度大大加快,熱能利用效率大大提高;有效解決了熱敏性物料因受熱不均而變性的問題;無滾筒在使用中因筒壁腐蝕變薄易發生爆炸的危險,安全性增強;產品水溶性好,因受熱均勾,藥效保持好;整個系統封閉運行,避免了干燥過程中因HCL氣體揮發造成的環境污染。

向日葵视频app下载无限观看    噴霧干燥有離心噴霧和壓力噴霧之分,兩者在工作原理上有很多一致的地方,本文中將著重介紹離心噴霧干燥。干燥過程采用的加熱介質和方式很多。目前國內有代表性的方式之一是采用清潔的熱空氣與料液霧滴直接接觸,使料液霧滴在下落過程中快速蒸出水分而獲得合格的固體產品。圖1是某廠的離心噴霧干燥系統裝置簡圖。

離心噴霧干燥裝置簡圖

向日葵视频app下载无限观看    經過濾、熱交換的清潔熱空氣切線進入主干燥塔上部。料液由主塔頂部的中央進入,經過高速旋轉(15000 r/ min)的噴頭分散成極其細小的液滴,與熱空氣直接、充分接觸。液滴在下落過程中,經過很短的行程,所含水分迅速蒸出,落至錐形底部即成為合格產品。塔內維持負壓,有少部分固體粉塵被吸出進入旋風分離器,利用離心沉降原理從氣流中分出固體顆粒,進入集料桶定期收集包裝。離心分離器中間的上升氣攜帶蒸出的HCL氣、水蒸氣和微量固體粉塵進入濕式除塵系統,被水淋濕吸收后,循環進入液體物料生產過程中。剩余的微量HCL氣體和水蒸氣高空排放。

向日葵视频app下载无限观看    在保證較高生產效率的同時,此系統實現了熱能的高效利用,干燥過程中不破壞產品質量,因此具有多方面的優勢。在該工藝中可選擇使用成熟的專利設備。但選用特定的設備后,應在生產過程中研究、摸索工藝操作參數,保證系統在較為理想的區間內運行,這對達到設計目標非常必要,對節能、降耗 意義重大。

    2.塔壁粘附、濕式除塵及排風夾帶的物料損失

    干燥是物理過程,對有效成分進行物料衡算時,理論上Al2O3向日葵视频app下载无限观看應該100%轉移到固體中去,但實際并非如此。提高干燥過程中物料的收率能有效降低成本。

向日葵视频app下载无限观看    下面是某段時間內干燥系統運行情況的記錄和 核算。

    (1)計時時間:5 h。

    (2)固體產品產量:2.925t; Al2O3平均含量:29.50%。

    折算成AL2O3向日葵视频app下载无限观看量:2.925X29.50 %=867.875(kg)

    (3)液體物料用量:6.3248 t; AL2O3向日葵视频app下载无限观看含量:14.15 %;相對密度1.340。

    折算成AL203量:6.3248X14.15%=894.959 (kg).

    (4)噴淋塔水洗吸收。

    計時前水量:1.3215t;Al2O3含量:0.52%

    計時終水量:0.8150t;Al2O3含量:1.50%

    洗水吸收中損失:815 X1.5%- 1321.5x0.52%=2.228 (kg)。

向日葵视频app下载无限观看    (5) 計算。

    ①Al2O3收率:(867.875/894.959)x100% = 96.42 %。

向日葵视频app下载无限观看    ②洗水吸收中損失率:(2.228/894.959)x100% =0.25 %

    ③塔壁粘附排風夾帶:1-96.42%-0.248% =3.33%。

    實際上,液體物料在干燥成固體的過程中,總有一小部分的物料損失,常發現塔壁和風管壁上粘附有物料,時間一長,這些粘附物料落下成為產品中的不溶物顆粒,影響產品質量。這一部分損失按3%損失率計,按5000t/a的產量規模,則每年損失將超過100t,損失數量驚人。大部分的損失物料粘附在塔、風管壁上和風機葉輪上,使塔壁、風管壁被腐蝕變薄穿孔和風機葉輪失衡,導致設備損壞,嚴重影響設備壽命,且停車時有發生。另外,所有損失的物料經過干燥又變為廢品,一定程度上加重了熱能浪費。可見優化工藝參數組合,提高收率,非常必要。

向日葵视频app下载无限观看    針對不同的情況,采取以下措施,能降低物料損失,提高收率:

    (1)保證空氣錘振打力度,調整振打間隔時間,檢查出料情況,盡量防止塔壁粘料集結;

    (2)旋風分離器的尺寸科學,嚴禁敲打變形,保證工作效能;集料桶及時出料,防止被上升氣抽走;

    (3)調整塔內真空度,一定的負壓有利于水分的氣化和操作順利,但真空度不宜太高,應以不吹料為好;

向日葵视频app下载无限观看    (4)噴淋塔水位不可過高,以防水被抽入風管造成腐蝕,并經常換水保證吸收效率;

向日葵视频app下载无限观看    (5)根據料液的濃度調節霧化器噴射角及轉速,使噴射半徑略小于塔體半徑。

    定期測算收率,可以繪出各種因素對收率的影響曲線,找出最佳工藝參數,保證干燥過程的高收率,但對不同料液,需作相應的調整。以下是2002年3月測算的最佳參數組合:

    3.系統的熱能

    在不破壞產品物性的前提下,為提高生產效率,進風溫度一般設定較高。當風門開度一定時,進風量也是固定的,這樣進入塔內的熱量基本是一定的。這些熱量分為3部分:大部分熱量(Q1)用于加熱物料和水分氣化,相當一部分熱量(Q2)被出風帶走高空排放,小部分熱量(Q3)散失于周圍環境中。我們希望增大Q1,減小Q2,Q3。因主塔包褒有保溫棉, Q3可忽略。Q2是T的正比例函數,降低T就保證了留在塔內用于干燥的熱量,即熱效率的提高。其實Q1(T·T),出風溫度是一個非常重要的控制參數。

    出風溫度T與進料量是一對自動控變參數。進料量增大,出風溫度自動下降,反之進料量減小,出風溫度自動上升。如產品純度偏低,可提高出風溫度,降低進料量、減少產量,使干燥負荷下降、產品純度增大,但T上升也導致Q1減少,卻是不利于干燥的;如純度偏高,可降低出風溫度,提高進料量、提高產量,純度即下降,而T降低導致Q1增加,卻有利于干燥。可見,在一定范圍內,調節出風溫度和改變進料量,兩者對純度的影響相反,但進料量的改變對質量的影響是主要的。如果超出一定范圍, 可能T為主要影響因素。

純度與出風溫度的關系曲線

    圖2是純度與出風溫度的關系圖。出風溫度在一定區間內對純度的影響很小,達到一定數值時純度隨出風溫度的上升而明顯增高,超過一定數值,純度會隨出風溫度的上升而有所下降,此時由于T上升導致的Q1減少占主導作用。

向日葵视频app下载无限观看    加的作用突顯出來。上述兩曲線受物料性質(如鹽基度、水不溶物及初始含量等)的影響,數值變化很大, 曲線的走勢變化很大。

    可見,干燥系統需要在一定的參數區間內工作。 超出一定范圍,系統將無法工作。即系統對各項參 數有一定的要求。

    Q2不可能為零,Q1的增加意味著水分氣化量的增加和更高的生產率。對特定的系統,干燥熱交換的空間和物料行程基本上確定,水分蒸發負荷可調區間不會很大。對不同的低濃度料液,如果只追求固體含量合格,工況參數可能處于不經濟的位置, 比如出風溫度高、產量低,造成大量熱能丟失。因此,需要采取一些措施來改善。

    4.預濃縮

    在設計干燥塔時,往往假定系統在一定的理想參數區間運行,以保證設計目標的實現。比如一般假定液體料液濃度較高,但是實際上,由于種種原因,料液濃度不高甚至較低,或波動較大。如果該種料液直接進入干燥塔,水分蒸發負荷大,物料在較短的行程內落至塔底部,可能得不到合格產品。若改變操作參數,勢必產量低、能耗高,造成干燥費用急劇增多。而且,出風溫度偏高后,可能毀壞噴淋塔填料,同時意味著大量的熱能放空排放,造成嚴重浪費。

    干燥過程中較高的煤耗、電耗和設備折舊導致干燥費用在成本中占很大比例。在保證質量的前提下,為攤薄成本,產率越高越好,熱能利用率越高越好。假如在干燥前對料液進行濃縮,提前蒸除一部分水分,提高AL2O3含量,就能使生產效率大大提高,實現較高的熱能利用率。而預濃縮增加的費用 將低于濃縮后再干燥節約的耗費,經濟意義十分明顯。

    觀察發現,在某一段時間內,采用未濃縮料液時,產率為22袋/h,折0.55t/h,固體干燥費用接近300元/t。采用同樣料液濃縮后干燥,產率每小時增加5袋,每班(8h)多生產1t,而保證8h干燥濃縮料液所需蒸汽、電費不足200元/t。粗略估算,在其它條件(如煤耗、電耗、人工、設備折舊等)相同的情況下,因為產量提高,導致每t固體產品成本下降了十多元!

純度與進風溫度的關系曲線

    事實上,通過濃縮將AL2O3含量提高1 %,如從13提高到14%,則每干燥生產1t,29%的固體,將減少160kg的水蒸發負荷,同時生產效率大大提高,而且使生產高含量優級固體產品成為可能。這在工藝控制上更加合理和經濟!圖4是濃縮改變料 液濃度對班產量的影響曲線。

    使用濃縮料后,班產量隨料液濃度的升高明顯上升,而且在一定范圍內,產量隨料液濃度的增高而上升加快。同樣,對不同時期的料液,因料液本身的性質變化,曲線的斜率變化較大。

向日葵视频app下载无限观看    因為PAC具有熱敏性特點,在制定濃縮工藝時應充分考慮加熱濃縮過程對物料的影響,以免破壞產品性能。要求對溫度應嚴格限制,加熱時間不宜太長,最終濃度與飽和濃度保持一定距離。一般采用真空操作。

    5.霧化器的轉速

向日葵视频app下载无限观看    霧化器是整個干燥系統的關鍵設備,由1臺功率超過10kW的電機驅動,經機械加速達到超過10000r/min的轉速。轉軸末端裝有物料分配盤, 液體物料由此噴出成為霧狀液滴。零化盤的類型及轉速對物料分散后的液滴大小、形成的噴射半徑和角度影響極大,對干燥效果至關重要。如果轉速太快,物料離開分配盤的線速度大,即噴射半徑大,液滴落到塔壁上的幾率大增,會造成物料損失,并產生質量問題。另外,高速物料對盤的沖刷腐蝕加劇,形成凹槽,影響盤的動平衡和壽命,而且高速機械(如 軸、變速器)磨損加快。如果轉速太慢,分散出的液滴偏大,水分不能快速蒸出,落至塔底產生不合格的濕料,甚至堵塞出料口;而且噴射半徑小,干燥空間和熱能不能得到充分的利用。

向日葵视频app下载无限观看    在生產實踐中,針對不同類型和濃度的料液,工藝上除需要按“進料量-出風溫度”進行自動調節之外,還要增加可控調節來滿足不同條件下的需求,使系統在更加合理的工況參數內運行。如果能夠控制霧化器的轉速,就能有效克服前述問題,同時可以在一定程度上調節產品質量,調節固體產品的粒度大小。這些問題可通過在霧化器電機前加裝變頻調節器而得到解決。

    加裝變頻器后,通過改變電流頻率調整霧化盤的轉速,在一定范圍內可以調節產品中AL2O3的含量。如調高幾赫茲,分散出的顆粒更小,水分揮發快,更易于干燥,AL2O3含量會上升;反之會下降。

料液濃度對產量的影響曲線

    圖3是純度與進風溫度的關系圖。在一定區間內,純度不受T影響,超出一定數值,純度隨T的上升反而下降,此時因T上升導致進料量增。

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