Visão geral do equipamento
O secador por pulverização de ciclo fechado forma um circuito de circulação fechado no qual o fluido de transferência de calor pode ser reutilizado. Para secar materiais cujos componentes voláteis são solventes químicos orgânicos, materiais tóxicos ou que, uma vez libertados, são perigosos para as pessoas e o ambiente, bem como líquidos que contêm solventes orgânicos ou produtos propensos à oxidação, à ignição ou à explosão, este tipo de processo é geralmente necessário, pois esses materiais não devem entrar em contacto com o oxigénio. Por esse motivo, o fluido de transferência de calor é normalmente um gás inerte, como azoto ou dióxido de carbono; este método também é conhecido como secagem com gás inerte. Após a separação gás–sólido, o gás de saída do secador tem ainda de passar por um condensador para recuperar o solvente ou remover a humidade, sendo depois aquecido num aquecedor antes de regressar ao secador para reutilização. Através do fluido de transferência de calor e da circulação em circuito fechado, é possível evitar eficazmente os riscos de temperaturas elevadas a que os materiais podem estar sujeitos durante a secagem, impedir o contacto com o oxigénio durante a secagem por pulverização e recuperar mais de 90% do pó.
O secador por pulverização de ciclo fechado tem sido aplicado de forma fiável em processos de secagem por pulverização em circuito fechado de suspensões preparadas com solventes orgânicos, como etanol, acetona, ciclo-hexano e tolueno, utilizando um gás inerte ou azoto como meio de secagem. Ao longo de todo o processo, o produto não é oxidado, o meio pode ser recuperado e o gás inerte ou azoto pode ser recirculado e reutilizado. Sendo um sistema de circuito fechado concebido para a recuperação de solventes orgânicos, exige níveis muito elevados de controlo de proteção contra explosões e de controlo automático, bem como o cumprimento rigoroso dos requisitos GMP. É habitualmente utilizado na secagem por pulverização de cerâmicas de precisão, produtos farmacêuticos, materiais para baterias e pós de metal duro (WC-Fe).
Estrutura
(1) Sistema de alimentação e atomização: inclui a bomba de alimentação, o filtro da tubagem, a tubagem do líquido de alimentação e o atomizador, entre outros componentes. A bomba de alimentação conduz o material ao atomizador, enquanto o filtro da tubagem remove as impurezas do material para assegurar uma atomização adequada.
(2) Sistema principal de circulação, recolha de produto e remoção de pó: é composto principalmente pela torre de secagem, pelo distribuidor de ar quente, pela unidade de aquecimento elétrico com proteção contra explosões, pelo separador ciclónico e pelo filtro de mangas. A torre de secagem é o local onde o material é seco; o distribuidor de ar quente distribui o azoto uniformemente no interior da torre; o separador ciclónico e o filtro de mangas recolhem o produto seco e removem o pó do gás.
(3) Sistema de recuperação de solventes: é geralmente constituído por uma torre de condensação, tubagem, válvulas e outros componentes. É utilizado para recuperar o solvente evaporado durante a secagem, reduzindo assim os custos de produção e a poluição ambiental.
(4) Sistema de reposição de azoto e purga: está equipado com um analisador do teor de oxigénio para monitorizar em tempo real o nível de oxigénio no interior da torre de secagem. Ao controlar a abertura e o fecho da válvula de reposição de azoto e da válvula de escape, mantém o teor de oxigénio da torre dentro do intervalo exigido pelo processo, de modo a garantir a segurança da produção.
Princípio de funcionamento
O secador por pulverização de ciclo fechado combina a secagem por pulverização com a secagem em leito fluidizado. O líquido de alimentação é atomizado em gotículas finas por azoto comprimido ou força centrífuga e pulverizado para a câmara de secagem, onde entra em contacto com azoto quente e troca calor com este, fazendo evaporar o solvente e secar o material. Ao mesmo tempo, o fluxo de ar em circulação no sistema mantém a agitação e a dispersão das partículas suspensas no interior da câmara de secagem, assegurando a uniformidade da secagem e uma qualidade consistente do produto.
Todo o processo decorre num circuito de circulação fechado, e o fluido de transferência de calor, como um gás inerte, pode ser reutilizado. Para materiais facilmente oxidáveis, inflamáveis ou explosivos, ou que contêm solventes orgânicos, o fluido de transferência de calor é normalmente um gás inerte, como azoto ou dióxido de carbono. Após a separação gás–sólido, o gás de saída do secador tem ainda de passar por um condensador para recuperar o solvente ou remover a humidade, sendo depois aquecido num aquecedor antes de voltar a entrar no secador para reutilização.
Características técnicas
(1) Elevada pureza do produto: o azoto é um gás inerte e, durante a secagem, impede que o material entre em contacto com o oxigénio e, consequentemente, que oxide, descolore ou se deteriore, garantindo assim a qualidade e a pureza do produto seco. Pode, por isso, ser amplamente utilizado em indústrias com elevados requisitos de qualidade do produto, como a farmacêutica e a alimentar.
(2) Baixo consumo de energia: é utilizada tecnologia avançada de recuperação de energia térmica. Através do sistema de circulação de azoto, o calor gerado durante a secagem é recuperado e recirculado, melhorando significativamente o aproveitamento da energia e reduzindo o consumo de energia e os custos de produção.
(3) Elevada velocidade de secagem: a tecnologia de secagem por pulverização permite dividir rapidamente os materiais líquidos em partículas minúsculas, aumentando a sua área superficial, o que favorece a transferência de calor e a evaporação da humidade. Em conjunto com o efeito de circulação do sistema de azoto, acelera a transferência de calor, torna a secagem mais rápida, aumenta a eficiência da produção e reduz o ciclo de produção.
(4) Operação simples e manutenção fácil: com um sistema de controlo automático, os operadores apenas necessitam de efetuar configurações e ajustes simples para concluir todo o processo de secagem. Além disso, o equipamento é relativamente fácil de limpar, o que reduz os custos de manutenção.
(5) Elevado nível de segurança: todo o processo de secagem decorre num sistema fechado, que impede eficazmente a volatilização e a fuga de solventes orgânicos, reduz riscos como incêndios e explosões e protege a segurança pessoal dos operadores e a segurança do ambiente de produção.
Vantagens
(1) O sistema de circulação em circuito fechado é aplicado a secadores por pulverização com proteção contra explosões: o secador por pulverização de ciclo fechado utiliza azoto como meio de transferência de calor e como gás de transporte, assegurando uma circulação em circuito fechado num sistema estanque. Desta forma, permite secar em segurança materiais líquidos que contêm solventes orgânicos e protege contra a oxidação os materiais húmidos facilmente oxidáveis durante o processo de secagem.
(2) O secador por pulverização de ciclo fechado utiliza um novo tipo de tecnologia de secagem por pulverização que permite atomizar com azoto materiais líquidos viscosos, espessos e com elevado teor de sólidos, em condições que a secagem por pulverização centrífuga convencional não consegue igualar. Deste modo, aumenta a capacidade de produção e reduz o consumo de energia em mais de 70%, alcançando resultados notáveis de poupança de energia e elevada produção.
(3) A aplicação de tecnologia inteligente de controlo automático melhorou os equipamentos convencionais de secagem por pulverização centrífuga. O secador por pulverização de ciclo fechado utiliza funções de monitorização em linha e controlo com autodiagnóstico para garantir uma produção segura na secagem de materiais líquidos que contêm solventes orgânicos, e o seu sistema de controlo inteligente oferece um elevado grau de automatização. A utilização de transmissores automáticos de pressão diferencial e de tecnologia de deteção de oxigénio em linha aumenta a segurança do sistema e reforça a garantia da qualidade do produto.
(4) O secador por pulverização de ciclo fechado permite recuperar e reutilizar materiais que contêm solventes orgânicos durante o processo de secagem. Além de resolver as dificuldades de secagem e a elevada poluição causada pelas emissões de gases residuais nos setores em causa, permite recuperar e reutilizar solventes, alcançando resultados práticos de poupança de energia e redução de emissões.
(5) Introduz uma tecnologia inovadora de vedação sem fugas na extremidade do veio do ventilador de circulação, que resolve eficazmente os problemas de fugas deste tipo de sistemas.
Diagrama de fluxo do processo 1 — Convencional
Diagrama de fluxo do processo 2 — Com unidade de recuperação de calor residual
