Обработка твердых тел по температуре

Питер Кениг, менеджер по продукту, Bepex | 15 сентября 2021 г.

Технология как прямой, так и непрямой сушки предлагает преимущества короткого времени выдержки. Два типа сушилок – механические флэш-сушки (прямая сушка) и тонкопленочные лопастные сушилки (косвенная сушка) – предлагают оптимальные решения для термочувствительных материалов. Требования для каждого применения будут определять выбор осушителя.

Производители химической, пищевой, минеральной и других отраслей промышленности постоянно оценивают свои производственные процессы, чтобы обеспечить производство материалов с минимальными отходами, оптимальной эффективностью и высочайшим качеством. Термическая обработка является неотъемлемой частью этапа обработки и требует тщательного анализа содержания влаги и других характеристик материала. Каждый промышленный процесс уникален; производители могут быть уверены в высочайшей производительности только после тщательного процесса разработки, включающего оценку материалов, серийные испытания, пилотные испытания и коммерческую оценку. Два подхода к сушке термочувствительного материала оптимизируют процесс и качество продукции для различных материалов, включая полимеры, удобрения, крахмалы, муку и дрожжи (также для пищевых добавок для животных).

Сушка — это единичная операция, при которой жидкость отделяется от твердого вещества немеханическими средствами. Обычно для этого требуется подвод тепла, приводящий к испарению жидкости. Для термочувствительной обработки могут применяться два типа технологий сушки — прямая сушка и непрямая сушка (см. Рисунок 1).

Рисунок 1. Прямая и непрямая сушка для термочувствительной обработки.

Прямые (или конвективные) термические процессы (рис. 2) обычно смешивают нагретый или окружающий газ (например, воздух или азот) непосредственно с обрабатываемым материалом. В некоторых технологиях прямой термической обработки используется механическая мешалка для увеличения смешивания материала с газом, и почти каждая технология прямой термической обработки использует пневматическую транспортировку для перемещения материала в процессе.

Поскольку в этом процессе в качестве теплоносителя используется газ, обработка выхлопных газов и экологические соображения могут сделать этот процесс менее желательным, чем косвенная обработка для данного применения.

Однако, учитывая наличие большого объема воздуха/газа, операции прямой сушки выигрывают от испарительного охлаждения, когда испаренная вода охлаждает поток воздуха, впоследствии охлаждая высушенный материал. Это, в свою очередь, помогает поддерживать низкую рабочую температуру, предотвращая деградацию чувствительных к температуре материалов.

Процессы непрямой или кондуктивной сушки передают тепло материалу косвенно через контакт с нагретой поверхностью. Материал отделен от теплоносителя металлической стенкой, и тепло передается через материал или теплоноситель, обычно пар или горячее масло (также воду, раствор гликоля, электрическое сопротивление или расплавленные соли). Сам материал никогда не вступает в прямой контакт с теплоносителем. Чтобы улучшить равномерный нагрев и обеспечить транспортировку, системы непрямого действия используют механическое перемешивание для перемещения обработанного материала по поверхности металла и далее к следующему этапу процесса.

Непрямая термическая обработка особенно полезна, когда пространство ограничено, для транспортировки на короткие расстояния или для сокращения количества конвейерного оборудования в процессе. Косвенная термическая обработка часто устраняет проблемы с погрузочно-разгрузочными работами и повышает ценность конечного продукта.

Рисунок 2. Концепции прямой и косвенной термической обработки.

Хотя эту задачу могут выполнить несколько типов сушилок, два из них идеально подходят для сушки термочувствительных материалов: механические мгновенные сушилки и тонкопленочные лопастные сушилки. Требования к каждому отдельному применению, а также формы сырья будут определять выбор сушилки. Каждое приложение требует тщательного процесса разработки для тестирования, проектирования и определения точного соответствия приложению (см. врезку: Оценка, тестирование и выборка материала для достижения наилучших результатов).

Флэш-сушки основаны на технологии прямой термической обработки и предназначены для сушки чувствительных к температуре материалов с высоким содержанием влаги в труднообрабатываемых формах, таких как влажные/фильтрованные осадки, пасты и суспензии (см. Рисунок 3). Традиционные флэш-сушки представляют собой немеханические распылительные или кольцевые сушилки. Альтернативный тип флэш-сушки — механический, обеспечивающий большую гибкость в работе с частицами по сравнению с распылительными или кольцевыми сушилками. Распылительные сушилки обычно производят только мелкие порошки, тогда как кольцевые сушилки обычно производят более крупные гранулы, и для получения порошка требуются дополнительные этапы измельчения. Механическая флэш-сушилка может производить мелкоизмельченный порошок (~5 мкм) или более крупные гранулы (обычно до 1-2 мм).