نظرة عامة على المعدات
مجفف الفلاش الدوار ذو الدورة المغلقة هو نوع جديد من المجففات المغلقة طوّرته Jiangsu Longxin بالاستناد إلى تقنيات أجنبية. ومجفف الفلاش الدوار بتدوير النيتروجين جهاز تجفيف مصمّم خصيصًا لمعالجة المواد القابلة للاشتعال أو الانفجار أو السامة أو الحساسة للحرارة. ويستخدم هذا الجهاز النيتروجين بدلًا من الهواء التقليدي وسطًا للتجفيف، مما يكوّن بيئة منخفضة الأكسجين ويقلّل بدرجة كبيرة مخاطر أكسدة المادة أو تحللها أو احتراقها أو حتى انفجارها أثناء التجفيف، ويرفع معامل أمان المعدات. ويتيح تجفيف المواد المحتوية على مذيبات عضوية واسترداد هذه المذيبات في المجالات الدوائية والكيميائية الحيوية والكيميائية والبيولوجية، مع مزايا عملية تشمل سلامة الإنتاج والكفاءة العالية وانخفاض الاستهلاك وتوفير الطاقة وتقليل الانبعاثات. ويعالج هذا النظام صعوبات استرداد المذيبات العضوية وتجفيف المواد سهلة الأكسدة والمواد السامة، وهو مناسب لتجفيف كعكات الترشيح والعجائن والمعلقات المخففة القابلة للاشتعال والانفجار والسامة، وكذلك المواد المحتوية على مذيبات عضوية، مع استرداد المذيبات العضوية.
مجفف الفلاش الدوار ذو الدورة المغلقة — مبدأ العمل
(1) تهيئة النظام: قبل بدء عملية التجفيف، يستبدل النظام أولًا الهواء الموجود بداخله بالكامل بالنيتروجين. ويؤدي ذلك إلى خفض محتوى الأكسجين داخل النظام، ومن ثم تقليل خطر أكسدة المادة أو اشتعالها بفعل درجات الحرارة المرتفعة أثناء التجفيف.
(2) تسخين النيتروجين: يُسخّن النيتروجين المعاد تدويره إلى درجة الحرارة المطلوبة بواسطة جهاز التسخين، ثم يُدفع إلى مجفف الفلاش الدوار.
(3) تغذية المادة: تُغذّى المادة الرطبة إلى المجفف عبر جهاز تغذية محكم الإغلاق (عادةً مغذٍ لولبي محكم الإغلاق ومقاوم للانسداد). وتكون سرعة المغذّي عادةً قابلة للتغيير، مما يتيح ضبط معدل التغذية وفقًا لخصائص المادة ومتطلبات التجفيف.
(4) تفتيت المادة وتجفيفها: بعد دخول المادة إلى المجفف، تُفتّت فورًا إلى جسيمات دقيقة بواسطة شفرات سريعة الدوران أو أنواع أخرى من أجهزة التفتيت، بينما يصدمها النيتروجين الساخن الداخل إلى المجفف بسرعة عالية ويحملها إلى الأعلى. وخلال هذه العملية، تتبخر رطوبة المادة بسرعة، مما يحقق تجفيفًا سريعًا.
(5) التصنيف والجمع: تُحتجز الجسيمات كبيرة الحجم بواسطة حواجز (مثل حلقة التصنيف بالتيار الغازي)، فتسقط عائدةً إلى حجرة التجفيف والتفتيت لمزيد من المعالجة حتى تتفتت إلى جسيمات صغيرة بما يكفي. ويحمل تيار الهواء المسحوق الناعم المجفف إلى خارج المجفف، حيث يُفصل عنه بواسطة فاصل إعصاري أو مرشح أكياس أو جهاز مماثل لجمعه.
(6) تدوير الغاز واسترداد المذيب: يحمل النيتروجين الخارج من المجفف أبخرة المذيب المتبخر ويدخل نظام التكثيف. وفيه تتكثف أبخرة المذيب إلى سائل يُسترد، بينما يُعاد تسخين النيتروجين الجاف وإرجاعه إلى المجفف لاستخدامه مجددًا.
(7) نظام التحكم: يراقب نظام التحكم العملية بأكملها لضمان بقاء معايير مثل تدوير النيتروجين ودرجة الحرارة والضغط ضمن النطاقات المحددة، ولضمان سلامة عملية التجفيف وكفاءتها.
تناسب طريقة التجفيف هذه خصوصًا المواد المحتوية على مذيبات عضوية أو المواد سهلة الأكسدة أو الحساسة للحرارة، لأنها توفّر حلًا فعالًا للتجفيف وتضمن أيضًا سلامة بيئة التشغيل.
مجفف الفلاش الدوار ذو الدورة المغلقة — مخطط تدفق العملية
مجفف الفلاش الدوار ذو الدورة المغلقة — خصائص الأداء
(1) كفاءة عالية: يؤدي تفتيت المادة ميكانيكيًا إلى جسيمات دقيقة إلى زيادة مساحة سطحها النوعية، مما يسرّع معدل التجفيف.
تستخدم هذه التقنية مجفف فلاش دوارًا مزوّدًا بالطحن الدوراني؛ وتُصغّر جسيمات المادة بفعل قوة الطرد المركزي والقص والصدم، وتصبح في حالة عالية التشتت، مع سرعة نسبية كبيرة نسبيًا بين الطورين الغازي والصلب، مما يعزز انتقال الكتلة والحرارة. ويولّد الهواء الساخن حركة دورانية شديدة داخل حجرة التجفيف، فتنتج عنها عملية كنس قوية للمادة على جدار الحجرة وتمنع التصاقها به.
(2) السلامة: يقلّل استخدام النيتروجين المخاطر المرتبطة بالمواد القابلة للاشتعال والانفجار.
يتميز هذا النظام ببنية مغلقة بالكامل، ويُملأ داخله بغاز خامل مثل النيتروجين. وعند تجفيف المواد التي تتطلب معالجة خالية من الأكسجين أو المواد المحتوية على مذيبات قابلة للاشتعال والانفجار، لا يوجد أكسجين في الغاز، فلا يمكن حدوث احتراق أو أكسدة، مما يمنع بفاعلية حوادث الحريق أو الانفجار أثناء الإنتاج ويجعله أكثر أمانًا من المعدات العادية. ويستخدم النظام الإحكام بالنيتروجين لجميع المعدات المتحركة، مع محلّل أكسجين لتحليل محتوى الأكسجين في النظام على الخط، مما يعزّز سلامة النظام.
(3) حماية البيئة: يُسترد المذيب، مما يقلّل التأثير في البيئة. وبفضل التشغيل بدورة مغلقة، لا تُطرح غازات عادمة أو أتربة في الغلاف الجوي، فلا يحدث تلوث بيئي.
(4) بعد التجفيف في النظام ذي الدورة المغلقة، يمكن تبريد المنتج بسهولة داخل النظام نفسه دون أن يمتص الرطوبة.
(5) يناسب مجفف الفلاش الدوار بتدوير النيتروجين تجفيف المواد في صناعات عديدة، ولا سيما المواد التي يجب معالجتها في بيئة خالية من الأكسجين، مثل المواد الكيميائية والمستحضرات الدوائية والمضافات الغذائية.
مجفف الفلاش الدوار بتدوير النيتروجين — تصميم محسّن
في التجفيف بالفلاش الدوار ذي الدورة المغلقة، يكون وسط التجفيف عمومًا غازًا خاملًا مثل النيتروجين أو ثاني أكسيد الكربون. ويدخل الغاز الخامل المسخّن إلى درجة حرارة مرتفعة إلى المجفف، حيث يحدث تبادل للحرارة والكتلة مع المادة الرطبة؛ فتجف المادة وتُفصل بواسطة الفاصل الإعصاري ومرشح الأكياس. ثم يدخل الغاز الخامل، الذي أصبحت رطوبته أعلى ودرجة حرارته أقل، إلى برج الرش للتبريد وإزالة الرطوبة؛ وتدفع مروحة التدوير الغاز الخامل الأقل رطوبة إلى السخّان لتسخينه، وتستمر الدورة.
(1) تغذية المادة الرطبة
ينبغي تصميم ضغط موجب طفيف عند مدخل التغذية المعرّض للتسرب، لمنع دخول الأكسجين من الغلاف الجوي. فعند استخدام مغذٍ نجمي (دوّار)، كثيرًا ما تسدّه المادة الرطبة وتجعله غير قابل للتشغيل. وعند استخدام مغذٍ لولبي عادي، يندفع قدر كبير من المادة إلى الخارج عند مدخل التغذية، فتسوء بيئة العمل كثيرًا ويتعذر التشغيل اليدوي وتضطرب التغذية بشدة. ولذلك يُستخدم مغذٍ ثنائي اللولب ذو مجاذيف متداخلة ومتزاحة، مع جهاز تغذية بالكبس بلولب رأسي يُركّب على القادوس لتشكيل سدادة من المادة، مما يزيل ظاهرة اندفاع المادة إلى الخارج ويضمن تغذية منتظمة ومحددة الكمية ومستمرة ومستقرة.
(2) التقاط المنتج الجاف
يصعب نسبيًا فصل الغاز عن المواد الصلبة عند التعامل مع مثل هذه المواد الخفيفة والناعمة. وفي نظام التجفيف ذي الدورة المغلقة هذا، يؤدي ضعف الفصل بين الغاز والمواد الصلبة إلى زيادة فقد المادة وإلى تأثير سلبي كبير في نظام التبريد وإزالة الرطوبة ونظام التسخين اللاحقين.
(3) مروحة التدوير
تكون المقاومة الكلية لنظام التجفيف ذي الدورة المغلقة مرتفعة نسبيًا؛ ولتقليل التسرب إلى النظام ومنه، يجب ألا يكون الضغط الموجب أو السالب داخل النظام مرتفعًا. وفي هذا النظام تُصمّم مروحتان موصولتان على التوالي وموزعتان في موضعين منفصلين: إحداهما بين مرشح الأكياس وبرج الرش، والأخرى بين المرشح والسخّان. ويؤثر مانع تسرب عمود مروحة التدوير بدرجة كبيرة في محتوى الأكسجين في وسط التجفيف؛ ويتوقف التشغيل الطبيعي للنظام بأكمله على نجاح تصميم هذا المانع. وقد أظهرت الدراسة والتحليل أن مانع تسرب بسائل مغناطيسي يحقق إحكامًا جيدًا في ظروف درجات الحرارة المرتفعة نسبيًا ووجود قدر معين من الغبار وضعف التزييت.
(4) إزالة الرطوبة من وسط التجفيف
يجب خفض محتوى الرطوبة في وسط التجفيف إلى مستوى منخفض نسبيًا قبل إعادة استخدامه. وتُستخدم عادةً إزالة الرطوبة بالتبريد، ويمكن إجراء التبريد بسائل مبرّد أو بماء تبريد؛ إلا أن التبريد بسائل مبرّد ينطوي على تكاليف استثمار وتشغيل مرتفعة. ويستخدم برج الرش حشوة من حلقات بال الخزفية (Pall)، مما يوفّر تماسًا كاملًا ومنتظمًا بين الغاز والسائل ويحقق نتائج جيدة.
(5) إحكام الأجزاء الميكانيكية الدوارة
توجد أجزاء ميكانيكية دوارة كثيرة في نظام التجفيف، مثل صمامات القفل الهوائي والمغذّيات واللوالب. وعلى الرغم من أن سرعاتها ليست عالية، فإن نقاط الإحكام كثيرة؛ وإذا كان تصميم مانع التسرب ضعيفًا، زاد التسرب في النظام بدرجة كبيرة. وقد أظهرت التجارب أن الإحكام المزدوج الذي يجمع بين حشوة الإحكام والإحكام بالهواء يحقق نتائج جيدة.
مجفف الفلاش الدوار ذو الدورة المغلقة — واجهة التحكم PID
