От отбора проб в рамках НИОКР до валидации в пилотном масштабе: содействие изучению технологических процессов для материалов в виде осадка
Надежность процесса сушки напрямую влияет как на качество продукции, так и на контроль затрат при переходе от лабораторных исследований к промышленному производству материалов в виде лепешек и паст. Для решения этой задачи компания «Цзянсу Лунсинь» продолжает совершенствовать свою технологию непрерывной ротационной мгновенной сушки и представила лабораторную ротационную сушилку мгновенного действия XSG-4. Система предоставляет специализированное оборудование для валидации процессов сушки и накопления данных о параметрах для клиентов из отраслей производства пигментов, красителей, нефтепродуктов, строительных материалов, продуктов питания, кормов, агрохимикатов, а также смежных отраслей, занимающихся производством промежуточных продуктов.
Основные проблемы и развитие технологий в области флэш-сушки
Ротационная мгновенная сушка в основном применяется для материалов в виде фильтрационного осадка, пасты и разбавленной суспензии. Эти материалы, как правило, характеризуются высоким содержанием влаги и плохой сыпучестью, и их необходимо высушить за очень короткий промежуток времени. После поступления влажного материала в сушильную башню процесс сушки обычно занимает всего несколько десятков секунд, в течение которых влага быстро испаряется. Качество сушки тесно связано с температурой горячего воздуха, скоростью потока воздуха, объемом воздуха и скоростью распада.
Для обеспечения соответствия этим технологическим требованиям отрасль в целом сталкивается с рядом типичных проблем:
(1) В условиях высоких температур материалы имеют тенденцию прилипать к стенкам оборудования, образовывать налет или агломераты, а также создавать мостики в зоне подачи.
(2) Некоторые термочувствительные материалы разрушаются, если время их пребывания в зоне высокой температуры оказывается чуть слишком длительным.
(3) Сбор мелкого сухого порошка и очистка отработавших газов могут представлять собой технически сложные задачи.
(4) Подшипники мешалки работают в условиях высоких температур в течение длительного времени и могут выходить из строя при недостаточной смазке или охлаждении, что сказывается на стабильности работы всей установки.
Для решения этих задач технология мгновенной сушки эволюционировала от автономной сушки горячим воздухом до оборудования для непрерывной ротационной мгновенной сушки, объединяющего в себе сушку, измельчение и классификацию. Ее основной принцип можно сформулировать как “быстрая сушка и одновременная дисперсия в поле вращающегося горячего воздуха”. Горячий воздух поступает в нижнюю часть сушилки тангенциально, образуя поле вращающегося воздушного потока. Под воздействием сил удара, трения и сдвига, создаваемых высокоскоростной вращающейся мешалкой, материал быстро диспергируется и измельчается.
Опираясь на этот принцип, компания Longxin Drying разработала собственный подход к проектированию. Регулируя тангенциальную скорость воздуха, его объем и скорость дезинтеграции, система позволяет контролировать размер частиц и конечную влажность выходящего продукта, обеспечивая необходимую гибкость для настройки и управления технологическими параметрами.
Спрос на рынке на лабораторную ротационную сушилку мгновенного действия XSG-4
Ротационные флэш-сушилки используются в широком спектре отраслей, включая производство пигментов, красителей, нефтепродуктов, строительных материалов, продуктов питания, кормов, агрохимикатов и соответствующих промежуточных продуктов. Эта технология применяется к множеству типичных материалов. В сфере агрохимикатов к таким материалам относятся, например, атразин и другие пестициды. В производстве красителей она применяется для антрахинона и различных промежуточных продуктов азокрасителей. В сфере неорганических материалов — для буры, карбоната кальция и различных гидроксидов металлов. В пищевой промышленности примерами являются соевый белок, желирующий крахмал и пшеничный крахмал.
В рамках цепочки индустриализации оборудование лабораторного масштаба играет важнейшую связующую роль. Установка XSG-4 поддерживает проведение клиентами научно-исследовательских и опытно-конструкторских испытаний, валидацию процессов сушки и накопление данных перед переходом на пилотный масштаб. Она помогает клиентам из различных отраслей промышленности разработать реалистичное решение по сушке и определить технологические параметры до начала коммерческого производства, а затем использовать эту информацию для оценки выбора оборудования, энергопотребления и технических характеристик конечного продукта.
Проведя тщательную валидацию технологического процесса на лабораторном этапе, компании могут эффективно снизить риски, связанные с масштабированием, сократить циклы разработки, а также избежать потерь сырья и повторной настройки оборудования, вызванных неточными параметрами процесса при промышленном производстве.
Принцип работы лабораторной ротационной сушилки мгновенного действия XSG-4
Принцип работы XSG-4 можно разделить на шесть этапов:
(1) Подача материала
Материал, подлежащий сушке, непрерывно подается в сушилку с помощью шнекового питателя. Подаваемый материал может представлять собой влажные гранулы, порошок или пасту, а процесс подачи осуществляется непрерывно и стабильно.
(2) Распад и рассеивание
Попадая в сушилку, материал подвергается воздействию ударных, трения и сдвиговых сил, создаваемых быстро вращающейся мешалкой. Комки быстро разбиваются на мелкие частицы, что увеличивает площадь поверхности материала и ускоряет процесс сушки.
(3) Сушка горячим воздухом
Горячий воздух поступает в нижнюю часть сушилки тангенциально и под действием перемешивателя образует мощное вращающееся воздушное поле. Температура горячего воздуха регулируется с учетом характеристик материала и требований к качеству конечного продукта. Нагретый воздух полностью контактирует с измельченным материалом и быстро удаляет из него влагу или растворитель.
(4) Классификация и сбор
Высушенный материал поднимается под действием вращающегося воздушного потока и поступает в циклонный сепаратор для разделения газа и твердых частиц. Мелкие частицы, соответствующие техническим требованиям к сушке, отделяются, собираются и выводятся через трубопровод. Более крупные частицы, не соответствующие требованиям к сушке, возвращаются в зону сушки для дальнейшей обработки до достижения требуемого стандарта.
(5) Очистка выхлопных газов
Влажные отработанные газы, образующиеся в процессе сушки, отводятся через вытяжную систему. Как правило, они проходят через пылеулавливающие устройства, такие как рукавный фильтр, для удаления твердых частиц, и выпускаются в атмосферу только после того, как их состав соответствует действующим нормам выбросов.
(6) Система управления
Система управления регулирует такие параметры, как температура сушки и расход воздуха, что способствует обеспечению стабильной сушки и постоянного качества продукции.
Технические характеристики лабораторной ротационной сушилки мгновенного действия XSG-4
(1) Высокая эффективность и быстрая сушка
Система способна завершить процесс сушки за очень короткий промежуток времени, что соответствует требованиям графиков непрерывного и крупносерийного производства. Она обладает явными преимуществами в тех случаях, когда сушка должна быть выполнена в кратчайшие сроки.
(2) Широкая сфера применения материала
Сушилка подходит для широкого спектра материалов, в частности для тех, которые требуют быстрой сушки, а также для теплочувствительных или склонных к агломерации материалов. Она может обрабатывать фильтрационный осадок, пасты и разбавленные суспензии из различных отраслей промышленности.
(3) Гибкость в эксплуатации
Благодаря возможности регулирования температуры горячего воздуха, объёма воздуха и скорости распада оборудование может адаптироваться к различным требованиям к сушке. Такая гибкость позволяет проводить лабораторную валидацию с использованием различных материалов и в различных условиях эксплуатации.
(4) Простое техническое обслуживание
Оборудование имеет относительно простую конструкцию, что облегчает проведение планового технического обслуживания и ремонта, способствуя снижению трудозатрат на техническое обслуживание в процессе эксплуатации.
Технические усовершенствования лабораторной ротационной флэш-сушилки XSG-4
Благодаря многолетнему инженерному опыту компания «Longxin Drying» систематически совершенствовала свою серию ротационных сушилок мгновенного действия. Модель XSG-4 отличается рядом целенаправленных усовершенствований конструкции:
(1) Оптимизированная конструкция зоны подачи и зоны сушки
Предлагается несколько типов подающих устройств, которые обеспечивают непрерывную и стабильную подачу материала, а также помогают предотвратить образование мостиков в материале.
Специальное охлаждающее устройство, расположенное в нижней части сушильной камеры, помогает предотвратить разрушение материала в зоне высоких температур в нижней части сушилки.
- Специальное пневматическое уплотнительное устройство и система охлаждения подшипников способствуют увеличению срока службы компонентов трансмиссии.
- Специальная система распределения воздуха снижает сопротивление оборудования и способствует выравниванию скорости воздушного потока внутри башни.
- В сушильной камере установлены классификационное кольцо и вихревые лопатки, что позволяет регулировать и контролировать степень измельчения материала и конечную влажность.
- Высокая скорость воздуха по окружности и короткое время пребывания материала способствуют предотвращению прилипания к стенкам и термического разложения термочувствительных материалов.
(2) Повышенная надёжность основного блока
В конструкции XSG-4 предусмотрены специальные конструктивные решения, обеспечивающие надёжную и долговечную работу:
- На внутренней поверхности внутреннего конуса основного блока установлен теплоизоляционный слой, предназначенный для уменьшения теплопередачи от основного корпуса к зоне подшипника.
- В зоне подшипников используется система принудительной циркуляции масла для охлаждения и смазки вместо традиционной смазки исключительно консистентной смазкой.
- Между валом мешалки и внутренним конусом используется специальное лабиринтное уплотнение, которое предотвращает попадание пыли в подшипники и помогает избежать их заклинивания.
Эти конструктивные решения обеспечивают надёжную и стабильную работу основного сушильного агрегата в течение длительного времени, позволяют увеличить интервалы между техническими обслуживаниями и способствуют повышению общей экономической выгоды для пользователей.
(3) Оптимизированная система пылеудаления
Поскольку сухие продукты могут содержать мелкие частицы, фильтрующие мешки изготавливаются из мембранного материала на основе ПТФЭ, который обеспечивает эффективную фильтрацию мелких порошков. Гидрофобная мембрана способствует уменьшению прилипания воды и маслянистых веществ к поверхности фильтрующего мешка, что улучшает эффективность очистки, снижает сопротивление системы и повышает эффективность улавливания пыли.
Для условий эксплуатации с температурой входящего воздуха до 180 °C рукавный фильтр оснащен подсистемой аварийного охлаждения. Такая конструкция позволяет защитить фильтрующие рукава без необходимости использования рукавов, устойчивых к высоким температурам, что обеспечивает дополнительную эксплуатационную безопасность при незначительных дополнительных затратах.
