Descripción general del equipamiento
El secador por pulverización de ciclo cerrado forma un circuito de circulación cerrado en el que puede reutilizarse el fluido caloportador. Para secar materiales cuyos componentes volátiles son disolventes químicos orgánicos, materiales tóxicos o que, una vez liberados, resultan peligrosos para las personas y el medio ambiente, así como líquidos que contienen disolventes orgánicos o productos propensos a la oxidación, la ignición o la explosión, suele ser necesario este tipo de proceso, ya que dichos materiales no deben entrar en contacto con el oxígeno. Por ello, el fluido caloportador suele ser un gas inerte, como nitrógeno o dióxido de carbono; este método también se conoce como secado con gas inerte. Tras la separación gas–sólido, el gas de salida del secador debe pasar por un condensador para recuperar el disolvente o eliminar la humedad y, después, calentarse en un calentador antes de volver al secador para su reutilización. Mediante el fluido caloportador y la circulación en circuito cerrado, se pueden evitar eficazmente los riesgos asociados a las altas temperaturas que pueden afectar a los materiales durante el secado, impedir su contacto con el oxígeno durante el secado por pulverización y recuperar más del 90% del polvo.
El secador por pulverización de ciclo cerrado se ha aplicado de forma fiable en procesos de secado por pulverización en circuito cerrado de suspensiones preparadas con disolventes orgánicos como etanol, acetona, ciclohexano y tolueno, utilizando un gas inerte o nitrógeno como medio de secado. A lo largo de todo el proceso, el producto no se oxida, el medio puede recuperarse y el gas inerte o nitrógeno puede recircularse y reutilizarse. Como sistema de circuito cerrado diseñado para recuperar disolventes orgánicos, exige unos niveles muy elevados de control de protección contra explosiones y de control automático, además de un cumplimiento riguroso de los requisitos GMP. Se utiliza habitualmente para el secado por pulverización de cerámicas de precisión, productos farmacéuticos, materiales para baterías y polvos de metal duro (WC-Fe).
Estructura
(1) Sistema de alimentación y atomización: comprende la bomba de alimentación, el filtro de la tubería, las tuberías del líquido de alimentación y el atomizador, entre otros componentes. La bomba de alimentación conduce el material al atomizador, mientras que el filtro de la tubería elimina las impurezas del material para garantizar una atomización adecuada.
(2) Sistema principal de circulación, recogida de producto y eliminación de polvo: está compuesto principalmente por la torre de secado, el distribuidor de aire caliente, la unidad de calentamiento eléctrico con protección contra explosiones, el separador ciclónico y el filtro de mangas. La torre de secado es donde se seca el material; el distribuidor de aire caliente reparte uniformemente el nitrógeno dentro de la torre; el separador ciclónico y el filtro de mangas recogen el producto seco y eliminan el polvo del gas.
(3) Sistema de recuperación de disolventes: suele estar formado por una torre de condensación, tuberías, válvulas y otros componentes. Se utiliza para recuperar el disolvente evaporado durante el secado, reduciendo así los costes de producción y la contaminación ambiental.
(4) Sistema de aporte de nitrógeno y venteo: incorpora un analizador del contenido de oxígeno para supervisar en tiempo real el nivel de oxígeno dentro de la torre de secado. Mediante el control de la apertura y el cierre de la válvula de aporte de nitrógeno y de la válvula de escape, mantiene el contenido de oxígeno de la torre dentro del intervalo exigido por el proceso para garantizar la seguridad de la producción.
Principio de funcionamiento
El secador por pulverización de ciclo cerrado combina el secado por pulverización con el secado en lecho fluidizado. El líquido de alimentación se atomiza en gotas finas mediante nitrógeno comprimido o fuerza centrífuga y se pulveriza en la cámara de secado, donde entra en contacto con nitrógeno caliente e intercambia calor con él, de modo que el disolvente se evapora y el material se seca. Al mismo tiempo, el flujo de aire que circula por el sistema mantiene la agitación y dispersión de las partículas suspendidas dentro de la cámara de secado, lo que garantiza la uniformidad del secado y una calidad constante del producto.
Todo el proceso tiene lugar en un circuito de circulación cerrado, y el fluido caloportador, como un gas inerte, puede reutilizarse. Para materiales que se oxidan fácilmente, son inflamables o explosivos, o contienen disolventes orgánicos, el fluido caloportador suele ser un gas inerte, como nitrógeno o dióxido de carbono. Tras la separación gas–sólido, el gas de salida del secador debe pasar por un condensador para recuperar el disolvente o eliminar la humedad y, después, calentarse en un calentador antes de volver a entrar en el secador para su reutilización.
Características técnicas
(1) Alta pureza del producto: el nitrógeno es un gas inerte y, durante el secado, evita que el material entre en contacto con el oxígeno y, por tanto, que se oxide, decolore o deteriore, garantizando así la calidad y pureza del producto seco. Por ello, puede utilizarse ampliamente en sectores con elevadas exigencias de calidad del producto, como el farmacéutico y el alimentario.
(2) Bajo consumo energético: se utiliza una tecnología avanzada de recuperación de energía térmica. Mediante el sistema de circulación de nitrógeno, el calor generado durante el secado se recupera y recircula, lo que mejora considerablemente el aprovechamiento de la energía y reduce el consumo energético y los costes de producción.
(3) Alta velocidad de secado: la tecnología de secado por pulverización puede dividir rápidamente los materiales líquidos en partículas diminutas, aumentando su superficie, lo que favorece la transferencia de calor y la evaporación de la humedad. Combinada con el efecto de circulación del sistema de nitrógeno, acelera la transferencia de calor, agiliza el secado, aumenta la eficiencia de producción y acorta el ciclo de producción.
(4) Funcionamiento sencillo y mantenimiento fácil: gracias al sistema de control automático, los operadores solo necesitan realizar ajustes sencillos para completar todo el proceso de secado. Además, el equipo es relativamente fácil de limpiar, lo que reduce los costes de mantenimiento.
(5) Alto nivel de seguridad: todo el proceso de secado tiene lugar en un sistema cerrado, que evita eficazmente la volatilización y las fugas de disolventes orgánicos, reduce riesgos como incendios y explosiones y protege la seguridad personal de los operadores y la seguridad del entorno de producción.
Ventajas
(1) El sistema de circulación en circuito cerrado se aplica a secadores por pulverización con protección contra explosiones: el secador por pulverización de ciclo cerrado utiliza nitrógeno como medio de transferencia de calor y como gas portador, logrando una circulación en circuito cerrado dentro de un sistema estanco. De este modo, permite secar de forma segura materiales líquidos que contienen disolventes orgánicos y protege frente a la oxidación los materiales húmedos fácilmente oxidables durante el proceso de secado.
(2) El secador por pulverización de ciclo cerrado utiliza un nuevo tipo de tecnología de secado por pulverización que permite atomizar mediante nitrógeno materiales líquidos viscosos, espesos y con alto contenido de sólidos, en condiciones que el secado por pulverización centrífuga convencional no puede igualar. Así, aumenta la capacidad de producción y reduce el consumo energético en más del 70%, logrando resultados notables de ahorro energético y alta producción.
(3) La aplicación de tecnología inteligente de control automático ha mejorado los equipos convencionales de secado por pulverización centrífuga. El secador por pulverización de ciclo cerrado incorpora funciones de supervisión en línea y control con autodiagnóstico para garantizar una producción segura al secar materiales líquidos que contienen disolventes orgánicos, y su sistema de control inteligente ofrece un alto grado de automatización. El uso de transmisores automáticos de presión diferencial y de tecnología de detección de oxígeno en línea aumenta la seguridad del sistema y ofrece mayores garantías de calidad del producto.
(4) El secador por pulverización de ciclo cerrado permite recuperar y reutilizar materiales que contienen disolventes orgánicos durante el proceso de secado. Además de resolver las dificultades de secado y la elevada contaminación causada por las emisiones de gases residuales en los sectores correspondientes, permite recuperar y reutilizar disolventes, obteniendo resultados prácticos de ahorro energético y reducción de emisiones.
(5) Introduce una tecnología innovadora de sellado sin fugas en el extremo del eje del ventilador de circulación, que resuelve eficazmente los problemas de fugas de este tipo de sistemas.
Diagrama de flujo del proceso 1 — Convencional
Diagrama de flujo del proceso 2 — Con unidad de recuperación de calor residual
