干膠濾餅干燥的選型研究

1 前言

干燥作為一種單元操作，涉及的行業(yè)十分廣泛，干燥過程遇到的物料種類十分繁多，性質(zhì)各不相同。針對(duì)干燥物料，選擇最適宜的干燥設(shè)備十分重要；它不僅是獲得滿意合格產(chǎn)品的重要保障，而且直接影響到投資和能耗。在干燥選擇上，要考慮如下幾個(gè)方面：加熱方法（對(duì)流、傳導(dǎo)、輻射）對(duì)干燥過程的影響；操作強(qiáng)度和操作壓力對(duì)干燥過程的影響；產(chǎn)品的最終性能和質(zhì)量要求；被干燥物料的性質(zhì)；能源價(jià)格等等。但對(duì)于某種特定的物料，在無成熟使用經(jīng)驗(yàn)或欲對(duì)傳統(tǒng)的干燥設(shè)備進(jìn)行改造、更新時(shí)，上述分析方法往往難以確定合適的干燥設(shè)備。此時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)和信息，從而確定該特定物料的干燥設(shè)備，仍是一個(gè)有效的值得采用的方法。本文擬就氫氧化鋁干膠濾餅的干燥設(shè)備選型試驗(yàn)，做一探討。

2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/P>

干膠濾餅（氫氧化鋁）作為觸媒的載體，要求其具有較大的比表面積和孔容，物料的進(jìn)口濕含量80%，要求出口濕含量≤3%。根據(jù)物料的特性，本次實(shí)驗(yàn)選擇工大設(shè)備有限公司提供的旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥器、雙槳葉干燥器和盤式連續(xù)干燥器。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)室采用烘箱干燥，以進(jìn)行對(duì)比分析。

旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥器具有濕物料可一次干制成粒度均勻的合格產(chǎn)品、干燥強(qiáng)度高、連續(xù)操作、設(shè)備緊湊等優(yōu)點(diǎn);但存在能耗高、易破壞物料晶形、后處理設(shè)備多等問題。傳導(dǎo)型的盤式連續(xù)干燥器是一種由大小中空干燥盤作上下交替排列的干燥器，盤子固定不動(dòng)，中間轉(zhuǎn)軸帶有耙臂，每個(gè)耙臂上裝有若干耙葉，軸帶動(dòng)耙臂、耙葉轉(zhuǎn)動(dòng)。合理地配置耙葉，使小干燥盤上的物料自中心向盤外緣運(yùn)動(dòng)，由小盤外緣落到下一層大干燥盤上；大盤上的物料在耙葉的帶動(dòng)下自外緣向盤中心運(yùn)動(dòng)，由中心落到下一層小干燥盤上。如此往返下落，最后由最下一層盤經(jīng)出料口排出成品物料。干燥的濕分則由頂部出口排空。該干燥器具有熱效率高、能耗低、可調(diào)控性好、物料不易丟失等優(yōu)點(diǎn)。槳葉干燥器也是一種傳導(dǎo)干燥設(shè)備，其主要優(yōu)點(diǎn)是熱效率高。

本次實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/P>

⑴ 用旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥器、槳葉干燥器、盤式連續(xù)干燥器進(jìn)行干膠濾餅的干燥，驗(yàn)證其干燥產(chǎn)品的物化指標(biāo)是否能達(dá)到工藝要求。

⑵ 以上三種干燥設(shè)備的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與烘箱實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。

⑶ 根據(jù)生產(chǎn)能力要求作出三種干燥設(shè)備的經(jīng)濟(jì)分析。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

工大化工設(shè)備有限公司提供的設(shè)備為φ400mm×1500mm旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥器、傳熱面積2.5m2的槳葉干燥器及φ800/6C盤式連續(xù)干燥器。實(shí)驗(yàn)共用了兩批干膠（氫氧化鋁），其濕含量為75%～80%。在三種干燥設(shè)備及烘箱內(nèi)進(jìn)行分別干燥實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1
作為觸媒載體的氧化鋁，重要的技術(shù)指標(biāo)是孔容和比表面積，根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得出以下結(jié)論：

⑴ 盤式連續(xù)干燥器作為干膠的干燥設(shè)備，其干燥產(chǎn)品的孔容、比表面積、濕含量等完全達(dá)到了相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求，而且熱效率高、能耗低。

⑵ 槳葉干燥器和旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥器所干燥的產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)不達(dá)標(biāo)。槳葉干燥器在干燥過程其物料受擠壓，從而物料孔容變小。

⑶ 由于氧化鋁較輕，給旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥的后續(xù)分離設(shè)備提出了更高的要求。否則如同實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的情況一樣，產(chǎn)品收率低，損耗在10%左右。

⑷ 從動(dòng)力消耗看，盤式連續(xù)干燥器的動(dòng)力消耗很小，其他兩種干燥方法則動(dòng)力消耗較大致使產(chǎn)品成本提高。

綜上所述，旋轉(zhuǎn)閃蒸和槳葉干燥所得干燥產(chǎn)品，其重要技術(shù)指標(biāo)——孔容、比表面積均較技術(shù)指標(biāo)要求偏低，且干膠存在一定的老化現(xiàn)象。因此這兩種干燥器不適宜做干膠干燥的生產(chǎn)設(shè)備。而盤式連續(xù)干燥器所干燥的干膠產(chǎn)品，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到和超過相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求，而且其熱效率高、能耗低，是較理想的干膠設(shè)備。在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我們決定采用工大化工設(shè)備有限公司生產(chǎn)的盤式連續(xù)干燥器作為干膠干燥設(shè)備。

4 生產(chǎn)實(shí)況

物料為氫氧化鋁，濕含量為75%，干燥介質(zhì)為0.35MPa飽和蒸汽，物料初始溫度為20℃，要求干燥后成品濕含量≤5%，成品產(chǎn)量為80kg/h。經(jīng)計(jì)算，干燥過程蒸發(fā)水量為224kg/h，所需熱量為5.28×105kJ/h，所需盤式連續(xù)干燥器干燥面積為38.1m2。據(jù)此選用石家莊工大化工設(shè)備有限公司生產(chǎn)的盤式連續(xù)干燥器GDPG2200/14B型一臺(tái)，材質(zhì)為304不銹鋼。該設(shè)備實(shí)際干燥面積為43.1m2，14層干燥盤，電機(jī)功率僅為5.5kW，主軸轉(zhuǎn)速為1～9r/min，占地10m2，價(jià)格為45.7萬元，加上輔助設(shè)備定量加料器一臺(tái)，破碎機(jī)一臺(tái)，共計(jì)48.3萬元。

80kg/h氫氧化鋁產(chǎn)品的能耗費(fèi)用為:

蒸汽耗量3640kg/t產(chǎn)品，蒸汽成本218元/t產(chǎn)品；

裝機(jī)容量9.9kW（含定量加料器2.2kW，破碎機(jī)2.2kW）；

電耗99kW.h/t產(chǎn)品，電費(fèi)成本54元/t產(chǎn)品；

總的能耗成本為272元/t產(chǎn)品。

（注：電費(fèi)按0.55元/ kW.h計(jì)，蒸汽按60元/t計(jì)）

該設(shè)備生產(chǎn)中運(yùn)轉(zhuǎn)良好，操作方便，產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)符合相關(guān)技術(shù)要求。干燥中物料由設(shè)備上部進(jìn)入，下部排出產(chǎn)品，設(shè)備內(nèi)空氣濕度上濕下干，干燥尾氣由設(shè)備上部排出，尾氣速度約為0.2m/s，物料粉塵不會(huì)隨尾氣排出，不污染環(huán)境，且產(chǎn)品損失極小。該設(shè)備熱效率在60%以上。生產(chǎn)實(shí)際證明，我們通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行干燥設(shè)備選型的結(jié)果是正確的，經(jīng)濟(jì)效益顯著。