確定干燥裝置的工藝參數(shù)

1、藥品生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫-制藥單元操作技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)教 師 姓 名授課班級(jí)授課形式講授授 課 日 期 授課時(shí)數(shù)4授課內(nèi)容情景7 干燥過程及操作任務(wù)6確定干燥裝置的工藝參數(shù)教學(xué)目的知 識(shí)目 標(biāo)1. 了解對(duì)干燥設(shè)備的基本要求及選擇原則2. 掌握干燥裝置工藝參數(shù)的選擇原則能 力目 標(biāo)1能夠根據(jù)干燥任務(wù)，正確進(jìn)行干燥條件分析，選擇合適的干燥設(shè)備。2、能夠根據(jù)不同物料的干燥要求，選擇適合生產(chǎn)任務(wù)的干燥器。3、能夠根據(jù)干燥物料的特點(diǎn)，正確選用的干燥流程。思 想目 標(biāo)1. 具有分析問題解決問題的能力；2. 具有一定組織協(xié)調(diào)能力；3. 具有搜索、整理材料及文字表達(dá)相關(guān)能力教 學(xué) 重 點(diǎn)干燥器的選擇及工藝參數(shù)的

2、確定教 學(xué) 難 點(diǎn)干燥器的選擇及工藝參數(shù)的確定更新、補(bǔ)充、刪 節(jié) 內(nèi) 容使 用 教 具多媒體課 外 作 業(yè)課 后 體 會(huì)授課主要內(nèi)容及課堂教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié) 課 程 內(nèi) 容 設(shè) 計(jì)教學(xué)方法時(shí)間min組織復(fù)習(xí)引入新課小結(jié)作業(yè)濕物料干燥過程所需空氣的用量、熱量消耗及干燥時(shí)間均可確定，如何選擇合適的干燥器，在最優(yōu)的操作條件下干燥，達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低能？任務(wù)6確定干燥裝置的工藝參數(shù)一、干燥設(shè)備的基本要求工業(yè)上由于被干燥物料的性質(zhì)、干燥程度、生產(chǎn)能力等各不相同，采用的干燥器和干燥操作方式不同。為了確保優(yōu)化生產(chǎn)、提高效率，對(duì)干燥器有如下要求：1.能滿足生產(chǎn)工藝的要求 指達(dá)到規(guī)定的干燥程度；均勻干燥；保證產(chǎn)品

3、具有一定的形狀和大小等。由于不同物料的物理、化學(xué)性質(zhì)以及外觀形狀等差異很大，對(duì)于干燥設(shè)備的要求也就各不相同，干燥器必須根據(jù)物料的這些不同特征確定不同的結(jié)構(gòu)。通常除了干燥小批量、多品種的產(chǎn)品，工業(yè)上并不要求一個(gè)干燥器能處理多種物料，即干燥過程中通用設(shè)備不一定符合優(yōu)化、經(jīng)濟(jì)的原則。這與其他單元操作的要求不同。2.生產(chǎn)能力大干燥器的生產(chǎn)能力取決于物料達(dá)到規(guī)定干燥程度所需的時(shí)間。干燥速率越快，干燥時(shí)間越短，設(shè)備的生產(chǎn)能力越大。許多干燥器，如氣流干燥器、流化床干燥器、噴霧干燥器能使物料在干燥過程中處于分散、懸浮狀態(tài)，增大氣固接觸面積并不斷更新，加快了干燥速率，縮短了干燥時(shí)間，具有較大的生產(chǎn)能力。3.熱效

4、率高對(duì)流干燥中，提高熱效率的主要途徑是減少廢氣帶走的熱量。干燥器的結(jié)構(gòu)應(yīng)有利于氣固接觸、有較大的傳熱和傳質(zhì)推動(dòng)力，以提高熱能的利用率。4.干燥系統(tǒng)的流動(dòng)阻力要小，以降低動(dòng)力消耗。5.操作控制方便，勞動(dòng)條件好，附屬設(shè)備簡單。二、干燥器的選擇由于工業(yè)生產(chǎn)中濕物料種類較多，對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量的要求不同，因此選擇合適的干燥器非常重要。若選擇不當(dāng)，將導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)不到要求，或熱量利用率低、勞動(dòng)消耗高，甚至設(shè)備不能正常運(yùn)行。在選擇干燥器時(shí)，主要從以下方面考慮，然后綜合選擇。（1）物料的形態(tài) 干燥器最初的選擇是以原料為基礎(chǔ)，如在處理液態(tài)物料時(shí)選擇的設(shè)備通常有噴霧干燥器、轉(zhuǎn)鼓干燥器和攪拌間歇真空干燥器等。表7-5給

5、出了干燥器適應(yīng)的原料類型，供選擇時(shí)參考。表7-5 以原料形態(tài)選擇干燥器原料性質(zhì)液態(tài)濾餅可自由流動(dòng)的物料應(yīng)型物件溶 液糊狀物膏狀物離心分離濾餅過濾濾餅粉顆粒易碎結(jié)晶片料纖維對(duì)流干燥器帶式干燥器閃急干燥器流化床干燥器轉(zhuǎn)筒干燥器噴霧干燥器托盤干燥器（間歇）連續(xù)干燥器（連續(xù)）傳導(dǎo)干燥器轉(zhuǎn)鼓干燥器蒸汽夾套轉(zhuǎn)筒蒸汽管式轉(zhuǎn)筒托盤干燥器(間)托盤干燥器(連)2.物料的性質(zhì) 物料達(dá)到所要求的干燥程度需要一定的干燥時(shí)間。物料不同，所需的干燥時(shí)間不同。對(duì)于吸濕性物料或臨界含水量很高的物料，應(yīng)選擇干燥時(shí)間較長的干燥器，例如間接加熱轉(zhuǎn)筒干燥器；對(duì)干燥時(shí)間很短的干燥器，例如氣流干燥器，僅適用于干燥臨界含水量很低且易于干燥

6、的物料。表7-6是對(duì)流和傳導(dǎo)干燥器中物料的停留時(shí)間，可根據(jù)此表來選擇合適的干燥器。物料的熱敏性決定了干燥過程物料的溫度上限，但物料承受溫度的能力與干燥時(shí)間段長短有關(guān)，對(duì)于某些熱敏性物料，如果干燥時(shí)間很短，即使在較高溫度下進(jìn)行干燥，產(chǎn)品也不會(huì)變質(zhì)，氣流干燥器和噴霧干燥器比較適合于干燥熱敏性物料。物料的粘附性也影響到干燥器的選擇，它關(guān)系到干燥器內(nèi)物料的流動(dòng)及傳熱與傳質(zhì)的進(jìn)行，應(yīng)充分了解物料從濕狀態(tài)到干燥狀態(tài)粘附性的變化，以便選擇合適的干燥器。表7-6 對(duì)流和傳導(dǎo)熱干燥器中物料的停留時(shí)間干燥器在干燥器內(nèi)典型的停留時(shí)間010s1030s510min1060min16h對(duì)流型帶式干燥器閃急干燥器流化床干

7、燥器轉(zhuǎn)筒干燥器噴霧干燥器托盤干燥器（間歇）托盤干燥器（連續(xù)）傳導(dǎo)型轉(zhuǎn)鼓干燥器蒸汽夾套轉(zhuǎn)筒干燥器蒸汽管轉(zhuǎn)筒干燥器托盤干燥器（間歇）托盤干燥器（連續(xù)）3.物料的處理方法 表7-7某些干燥器中被干燥物料的處理方法方法典型的干燥器典型的物料物料不運(yùn)送物料因重力而降落物料由機(jī)械運(yùn)送在小車上運(yùn)送物料形成幅狀的物料、貼在滾筒上在輸送帶上運(yùn)送物料物料懸浮在空氣中空氣中霧化的糊狀物或溶液托盤干燥器轉(zhuǎn)筒干燥器螺旋輸送式和槳葉式干燥器隧道干燥器轉(zhuǎn)鼓干燥器帶式干燥器流化床干燥器、閃急干燥器噴霧干燥器各種膏狀物料、顆粒物料可流動(dòng)的顆粒物料糊狀物、膏狀物各種物料紙、織物、漿各種固體物料可流動(dòng)的顆粒牛奶、咖啡等被干燥物料的

8、處理方法對(duì)于干燥器的選擇也是關(guān)鍵因素之一，在某些情況下物料需經(jīng)預(yù)處理或預(yù)成型，使其適宜在某種特殊干燥器中。4.供熱方式 不同干燥器的供熱方式不同，適應(yīng)的干燥對(duì)象也不同。（1）對(duì)流加熱是干燥顆粒、糊狀或膏狀物料最常用的方式，這種干燥器也稱作（熱）干燥器。在初始等速干燥階段（在此階段表面濕分被除去），物料表面溫度是對(duì)應(yīng)加熱介質(zhì)的濕球溫度；在降速干燥階段，物料的溫度逐漸逼近介質(zhì)的干球溫度，因此，在干燥熱敏性物料時(shí)需考慮這些因素。（2）傳導(dǎo)加熱干燥器又稱直接干燥器，更適用于薄層物料或很濕的物料。對(duì)流干燥器中由于熱焓隨干燥空氣的逸出損失很大，其熱效率很低，而傳導(dǎo)干燥器熱效率較高。干燥膏狀物料的槳葉式干燥

9、器，內(nèi)部裝有蒸汽管的轉(zhuǎn)筒干燥器，干燥薄層糊狀物的轉(zhuǎn)鼓干燥器均屬間接干燥器。（3）各種電磁輻射源具有的波長可從太陽頻譜到微波（0.2m0.2m），48m頻帶的遠(yuǎn)紅外輻射常用涂膜、薄型帶狀物和膜的干燥。但由于投資和操作費(fèi)用較高，通常用于干燥高值產(chǎn)品或濕度場(chǎng)的最終調(diào)整，因?yàn)榇藭r(shí)僅排除少量難以去除的水分，如紙的濕度場(chǎng)用射頻加熱來調(diào)整。此外，某些干燥器可以采用直接、間接或輻射聯(lián)合方式操作，例如裝有浸沒加熱管或蛇管的流化床干燥器用于干燥熱敏性聚合物或松香片，遠(yuǎn)紅外加空氣噴射或微波與沖擊聯(lián)合干燥薄片狀食品等。（4）干燥產(chǎn)品的特定質(zhì)量要求 干燥食品、藥品等不能受污染的物料，所用干燥介質(zhì)必須純凈，或采用間接加熱

10、方式干燥。有的產(chǎn)品不僅要求有一定的幾何形狀，而且要求有良好的外觀，這些物料在干燥過程中，若干燥速度太快，可能會(huì)使產(chǎn)品表面硬化或嚴(yán)重收縮發(fā)皺，直接影響到產(chǎn)品的價(jià)值。因此，要選擇適當(dāng)?shù)母稍锲?，確定適宜的干燥條件，緩和其干燥速度，對(duì)于易氧化的物料?？煽紤]采用間接加熱的干燥器。（5）操作溫度和操作壓力 大多數(shù)干燥設(shè)備在常壓下操作，微弱的正壓可避免外界向內(nèi)部泄露；當(dāng)不允許向外界泄漏時(shí)則采用微負(fù)壓操作；而真空操作費(fèi)用昂貴，當(dāng)物料必須在低溫、無氧以及在中溫或高溫產(chǎn)生異味時(shí)，或在有致毒危險(xiǎn)的情況下才會(huì)使用。一般而言，高溫操作對(duì)干燥更有效，因?yàn)閷?duì)于給定的蒸發(fā)量可采用較低的氣體流量和較小的設(shè)備；在可獲得低溫?zé)崮堋?/p>

11、從太陽能收集獲得熱能和處理熱敏性物料時(shí)選擇低溫操作，但干燥器的尺寸較大；而冷凍干燥，雖操作費(fèi)用昂貴但產(chǎn)品質(zhì)量和香味保存的更好。（6）能源價(jià)格、安全操作和環(huán)境因素 空氣污染問題 干燥裝置因塵埃和氣體的排放而造成空氣污染，有時(shí)甚至潔凈的水蒸氣霧流也會(huì)造成污染。因次，有害氣體采用吸收、吸附或焚燒等辦法去除；廢氣中顆粒含量過高可采用高效收塵或采用多級(jí)除塵裝置凈化氣體，如旋風(fēng)分離器，袋式過濾器和靜電除塵器，噪聲問題 通常風(fēng)機(jī)是主要的噪聲源，此外，如泵、變速箱、壓縮機(jī)、霧化設(shè)備。燃燒器及混合器也都會(huì)產(chǎn)生噪聲。根據(jù)噪聲要求的嚴(yán)格性，防噪設(shè)施的價(jià)格有時(shí)可達(dá)總系統(tǒng)價(jià)格的20%。綜上所述，在選擇干燥器的類型時(shí)，應(yīng)

12、綜合各方面的因素，加以比較、篩選，從中選出既有符合原料特性，又能保證產(chǎn)品質(zhì)量要求，經(jīng)濟(jì)合理，操作可行的干燥器類型。三、確定干燥裝置的工藝參數(shù)干燥操作必須確定最佳的工藝條件，在干燥操作中注意調(diào)節(jié)和控制，才能完成生產(chǎn)，達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和低耗。（1）干燥介質(zhì)的選擇 干燥介質(zhì)不能與被干燥物料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不能影響被干燥物料的性質(zhì)，還要考慮干燥過程的工藝及可用的熱源，即干燥介質(zhì)的選擇還應(yīng)考慮介質(zhì)的經(jīng)濟(jì)性。對(duì)流干燥介質(zhì)可采用空氣、惰性氣體、煙道氣及過熱蒸汽等。當(dāng)干燥操作溫度不太高時(shí)，氧氣的存在不影響被干燥物料的性能時(shí)，可采用熱空氣作為干燥介質(zhì).對(duì)某些易氧化的物料，或從物料中蒸發(fā)出易爆的氣體時(shí)，則宜采用惰性氣

13、體作為干燥介質(zhì)。煙道氣適用于高溫干燥。但要求被干燥的物料不怕污染，而且不與煙氣中的SO2和CO2等氣體發(fā)生作用。（2）流動(dòng)方式的選擇逆流操作，物料移動(dòng)方向和介質(zhì)的流動(dòng)方向相反，整個(gè)干燥過程中的干燥推動(dòng)力較均勻，適用于物料含水量高且不允許快速干燥的場(chǎng)合、耐高溫物料的干燥及要求干燥產(chǎn)品的含水量很低時(shí)的干燥過程。并流操作，物料移動(dòng)方向和介質(zhì)的流動(dòng)方向相同，開始時(shí)傳熱、傳質(zhì)推動(dòng)力較大，干燥速率較大，隨著干燥的進(jìn)行速率明顯降低，難以獲得含水量很低的產(chǎn)品。但并流操作物料出口溫度可以比逆流低。該法適用于物料含水量較高且允許進(jìn)行快速干燥而不產(chǎn)生龜裂或焦化的物料，以及干燥后期不耐高溫、易分解、氧化、變色等物料的

14、干燥。錯(cuò)流操作，干燥介質(zhì)與物料間運(yùn)動(dòng)方向互相垂直。各個(gè)位置上的物料都與高溫、低濕的介質(zhì)相接觸，因此干燥推動(dòng)力比較大，又可采用較高的氣體速度，干燥速度快。該法適用于無論含水量高低都可以進(jìn)行快速干燥的場(chǎng)合、耐高溫物料干燥及因阻力大或干燥器構(gòu)造的要求不適宜采用并流或逆流操作的場(chǎng)合。（3）干燥介質(zhì)進(jìn)入干燥器時(shí)的溫度和流量為了強(qiáng)化干燥過程和提高經(jīng)濟(jì)效益，干燥介質(zhì)的進(jìn)口溫度易保持在物料允許的最高溫度范圍內(nèi)，但也應(yīng)考慮避免物料發(fā)生變色、分解等。對(duì)于同一物料，允許介質(zhì)進(jìn)口溫度隨干燥器形式不同而異。例如，在箱式干燥器中，由于物料是靜止的，因此應(yīng)選用較低介質(zhì)進(jìn)口溫度；在轉(zhuǎn)筒、沸騰、氣流等干燥中，由于物料不斷的翻動(dòng)

15、，致使干燥溫度高、均勻、速度快、時(shí)間短，因此介質(zhì)進(jìn)口溫度高。增加空氣的流量可以增加干燥過程的推動(dòng)力，提高干燥速率。但空氣量增加，會(huì)造成熱損失增加，熱效率下降，同時(shí)還會(huì)增加動(dòng)力消耗。氣速的增加，會(huì)造成產(chǎn)品回收負(fù)荷的增加，生產(chǎn)中要綜合考慮溫度和流量的影響，合理選擇。（4）干燥介質(zhì)離開干燥器時(shí)的溫度和濕度 提高干燥介質(zhì)離開干燥器的相對(duì)濕度2，減少空氣消耗量及傳熱量，可降低操作費(fèi)用；但因2增大，介質(zhì)中水汽的分壓增高，使干燥過程的平均推動(dòng)力下降，為了保持相同的干燥能力，需要增大干燥器的尺寸，即加大了投資費(fèi)用。所以，適宜的2值應(yīng)通過經(jīng)濟(jì)衡算來決定。對(duì)同一物料，不同類型的干燥器，適宜的2值也不同。例如，對(duì)氣流干燥器，由于物料在器內(nèi)的停留時(shí)間短，要求有較大的推動(dòng)力以提高干燥速率，因此一般離開干燥器的氣體中水汽分壓需低于出口物料表面水汽分壓的50%80%。干燥介質(zhì)離開干燥器的溫度t2與2應(yīng)綜合考慮。若t2降低，則2較高，此時(shí)濕空氣可能在干燥器后面的設(shè)備和管路中析出水滴，破壞了干燥的正常操作。對(duì)氣流干燥器，一般要求t2較入口氣體的絕熱飽和溫度高2050。（5）物料離開干燥器時(shí)的溫度物料出口溫度與很多因素有關(guān)，主要取決于材料的臨界含水量及干燥第二階段的傳質(zhì)系數(shù)。X2值