Спосіб сушіння розчинів і суспензій

Способ сушки растворов и суспензий путем их распыления встречно теплоносителю, состоящему из центрального и периферийного потоков, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что периферийный поток теплоносителя формуют из вертикальных вихрей, при этом смежные вихри закручивают относительно друг друга в противоположных направлениях, а центральный поток теплоносителя формируют из радиальных потоков, каждый из которых подают между смежными вертикальными вихрями, имеющими с ним одно направление. С > оо Изобретение относится к технике сушки распылением и может быть использовано для обезвоживания растворов и суспензий в химической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности. Известен способ распылительной сушки в потоке теплоносителя путем распыления материала навстречу восходящему теплоносителю, разделенному на центральный поток и периферийный поток с относительным расходом теплоносителя ( < 0,5 от его суммарного объема) Известный способ позволяет несколько интенсифицировать тепло- и массоперенос и увеличить производительность сушилки, однако при таком решении возможны случаи перегрева стенок камеры и возгорания продукта, налипшего на стенках вблизи подводящих патрубков. В результате приходится вести процесс сушки при более низкой начальной температуре подаваемого теплоносителя, что не позволяет в достаточной мере интенсифицировать процесс тепло- и массопсреноса. Кроме того, при вводе центральной части потока происходит частичное разрушение периферийного вращающегося слоя, что в свою очередь дополнительно снижает эффект закрутки периферийного потока. Цель изобретения - интенсификация процесса сушки растворов и суспензий. Поставленная цель достигается тем, что согласно предлагаемому способу при сушке растворов и суспензий путем их распыления встречно теплоносителю, состоящему из центрального и периферийного потоков, последний формируют из вертикальных вихрей, при этом смежные вихри закручивают относительно друг друга в противоположных направлениях, а центральный поток О 13118 теплоносителя формируют из радиальных потоков, каждый из которых подают между смежными вертикальными вихрями, имею- ' щими с ним одно направление. Применение предлагаемого способа по- 5 зволит наряду с увеличением коэффициентов тепло- и массообмена обеспечить равномерное распределение теплоносителя по сечению сушильной камеры и возможность работы при высоких начальных темпе- 10 ратурах теплоносителя. На фиг.1 представлена схема распылительной башни; на фиг 2 - разрез А-А на фиг 1 Распылительная башня содержит су- 15 шипьную камеру 1 с распылителем 2 в верхней части, линию 3 подвода теплоносителя с отводами 4 для подачи периферийного потока, состоящего из вертикальных вихрей 5, и отводами б для подачи центрального пото- 20 ка 7, линию 8 отвода отработанного теплоносителя и линию 9 отвода высушенного продукта. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. 25 Высушиваемый материал, например композицию синтетического моющего сред ства (CMC) влажностью 45-40% диспергиру ют с помощью распылителя 2 в верхней части сушильной камеры 1. 30 Через отводы 4 и 6 в нижнюю часть камеры 1 подаются соответственно периферийный и центральный потоки. При этом периферийный поток формируют из вертикальных вихрей 5, в котором смежные вихри 35 закручивают относительно друг друга в противоположных направлениях, а центральный поток - из радиальных потоков 7, каждый из которых подают между смежными вертикальными вихрями, имеющими с 40 ним одно направленно. Количество отводов для формирования центрального потока (не менее трех) выбирается из условий создания равномерного поля скоростей в центре сушильной камеры. 45 При этом, поднимаясь вертикально, центральный поток занимает в сушильной камере объем, ограниченный периферийными вертикальными вихрями. Внутри каждого вихря скорость тепло- 50 носителя возрастает от центра к периферии. Поэтому наиболее крупные частицы, попадая в периферийную зону (где самые высокие коэффициенты тепломассообмена), могут переходить в переферийные зоны со- 55 седних вихрей при их контакте по высоте камеры. Это увеличивает время сушки наиболее крупных частиц. В то же время с уменьшением размера частиц внутри каждого вихря от периферии к центру сокращается их время пребывания в сушильной камере. Таким образом происходит саморегулирование интенсивности сушки полидисперсных частиц и выравнивание их конечной влажности. Кроме того, каждый вихрь является сепарационной камерой, внутри которой помимо разделения на мелкие и крупные гранулы, опускающиеся вниз (готовый продукт), в центральной части вихря происходит унос пылеобразных фракций в верхнюю часть сушильной камеры. Последняя, попадая под факел распыляемой композиции, служит зародышами гранул иного качества. При этом изменяется и механизм сушки, положительно влияющий на качество продукта и технико-экономические показатели процесса. Композиция CMC является суспензией с содержанием твердой части 60-65%. Пылеобразные продукты (практически монодисперсные), внедряясь в капли CMC, не растворяются, а вытесняют к поверхности капли и впитывают ее ("подсушивают"). Наличие твердых частичек примерно одинакового и малого размера внутри капли ускоряет процесс сушки: не образуется сплошная корка, имеющая большое диффузионное сопротивление, так как влага распределена между отдельными твердыми частичками и легко диффундирует между ними, диффузия же влаги внутрь каждой сухой частички также не лимитирует скорость процесса ввиду небольшого размера последней (большие поверхности). Кроме того, высокие олагопроводность частицы и наличие твердой части композиции за счет присутствия сухих частичек в капле исключают раздувание гранул при сушке, делают их монолитными, более прочными, способствуют увеличению насыпной плотности. Взаимная подкрутка вихрей, постоянные обновления и турбулизация пограничных слоев у стенки камеры и на границе с центральным потоком позволяют значительно увеличить коэффициент тепломассообмена по сравнению со способом-прототипом, а незначительная поверхность контакта теплоносителя со стенкой камеры и постоянное обновление пограничного слоя позволяет увеличить начальную температуру теплоносителя, что, в свою очередь, дополнительно увеличивает влагонапряженность и повышает производительность сушильной башни либо снижает расход топлива на сушку. Теплоноситель для формирования центрального потока, подаваемый по линии 3 и отводам 6, не разрушает периферийный поток, а дополнительно подкручивает смежные с ним вихревые потоки. 13118 Исходя из аналогии между процессами тепло- и массопереноса, расчеты сушилок часто производят на основе теплообмена капель с потоком теплоносителя , в том числе на основе опытных значений объемных коэффициентов теплопередачи или удельной влагонапряженности сушильной камеры. Такой подход тем более правомерен при сушке композиции CMC. когда процесс протекает практически при постоянной скоро- 10 сти (влажность готового продукта ~10%). Эксперименты по определению влияния аэродинамической обстановки в сушилке на интенсификацию процессов тепло- и 15 массопереноса проводились на лабораторной установке, представляющей собой стеклянную модель распылительной сушилки ( 0=75 мм, L=400 мм) с теплоизоляцией, в которой движение диспергированной про- 20 дукта (НгО) и теплоносителя организовано по принципу противотока. В процессе опытов, проводимых в идентичных условиях, определялась влагонапряженность сушильной камеры при различных вариантах подвода теплоносителя. При этом, перемещая распылитель по высоте модели, находили положение, при котором температура на выходе составляла 100°С (при входе 300°С), определяли объем сушильной камеры. Основные показатели процесса сушки представлены в таблице. Из таблицы следует, что при организации процесса сушки по предлагаемому способу снимается максимальное количество влаги с единицы объема сушильной камеры (на ~25% больше, чем по способу-прототипу). Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет поддерживать эффективный аэродинамический и тепловой режимы в сушилке, что обеспечивает увеличение влагонапряженности (производительности) примерно на 25% по сравнению с известными способами и одновременно устраняет подгорание материала на стенках башни и повышает экономичность процесса сушки. 25 Варианты подвода теплоносителя в сушильную камеру По прототипу По предлагаемому способу Темпера^ра теплоносителя, °С На входе в сушилку Влагонапряженность сушильной камеры, На выходе из сушилки кг/м3 ч 300 100 7,8 300 100 9,9 13118 Фиг. Упорядник Замовлення Техред М.Моргентал 4099 Коректор М.Керецман Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101