干燥设备的工艺设计及异常情况分析

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干燥条件如何，有无异常情况，是否发现不合理的设计问题；③产品标 准。如外观、含水率、粒度、密度、溶水性以及行业内的特殊指标。要对 这些指标进行充分的分析和技术预测，甚至补充必要的试验，这样可以 提高装置的成功率。 在流程设计中通常采取下列方案：①如果对粒度无要求，尽量设计 破碎装置以提高传热和传质表面积；②要求产品含水率低于０．５％以下 的物料尽量采用二级干燥；③通常情况下，采用对流加传导的干燥器结 构会节省更多的能量。如闪蒸干燥机的热风室设计，内热管流化床，旋 风气流干燥机，通风式桨叶干燥机或二级干燥机等。
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（３）溶水性物料 一般情况下，水溶性物料耐热性较好，也就是可以选择相对高的耐 热温度。但产品的含水率往往较高，因为水溶性物料与水的亲合性或称 亲水性较强，需要较高的温度才可能将水与物料分开。非水溶性物料与 水溶性物料的性质相反，但当非水溶性物料（如ＰＶＣ等）要求含水率很 低时，虽然水分与物料较容易分离，由于最后少量的水分被阻止在物料 内部，向外迁移受物料结构的阻止也会使水分蒸发变慢，所以最好采用 二级于燥以保证物料的停留时间。 （４）吸湿性物料 吸湿性物料有两种情况，一种情况是干燥的终极水分低子自然状态 的平衡水分而吸湿，这种情况说明要求的含水率是保持不住的。另一种
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例１．天津有一台闪蒸干燥机干燥碱性染料，双方在合同中只规定了 产品产量，但产品干燥后外观变红，查其原因，是因染料为针状结晶，干 燥过程中结晶被打碎的缘故。 例２．山西一台喷雾干燥设备干燥荧光增白剂，产量等指标均达到设 计要求。只有产品的堆积密度达不到要求，合同规定４３０ｋｇ／ｍ３，实际运 行３８０～４１０ｋｇ／ｍ３。经过重新设计干物化器的结构，才达到合同要求。 例３．在沈阳有一台生产聚丙烯酸钠的喷雾干燥装置，产品要求含水 率在３％以下，实际只能达到５％。因为聚丙烯酸钠有强烈的亲水性，产 品水分超标，会在贮存过程中结团。这个装置的问题是物料是强吸水性 的，当对产品含水率要求较低时，就不能按照疏水性物料相同产品含水 率进行设计。 ５．３质量不保 作为业内人员，对上述两种出现的问题是非常理解，有时甚至无法 避免，只能说是设计的失误，但是，如果一套装置即不保质也不保量，那 只能算是失败。 例１．在山西有一台圆形喷雾流化造粒装置，孑Ｌ板直径１．８ｍ，压力式 雾化器，物料为荧光增白剂，用液体直接进行喷雾造粒，设备不能运行。 例２．山东临沂一套闪蒸干燥机后接内置布袋的卧式流化床干燥机， 物料为液体，设备不能运行。 以上这些设计有一个共同的问题，就是对雾料状态缺乏基本了解， 应该说犯了方向性的错误，我们知道，干燥设备有若干种，而每种设备对 物料的适应范围是有限的，可以说这些错误是无法原谅的。也是属于低
是物料的性质本身就具备吸湿性，这种物料在干燥后一定要进行冷却脱
湿过程再包装比较安全。 （５）有机酸盐类 这类物料的结构很复杂，耐热性也不相同，但共同的特点是比较粘 稠，干燥时易粘器壁，如聚丙烯酸钠，三聚磷酸钠等。 （６）易燃易爆、有毒有害物料 一般处理这类物料的设备结构复杂，要求设备连续密闭，控制手段 完善，设备造价较高，在设计时不但注意正常操作状态，还要特别注意异 常情况的排除方法。 江阴某厂用旋风气流干燥机干燥ＰＶＣ，由于物料的强烈摩擦产生静 电，最后导致设备因粉尘爆炸而彻底破坏。 某厂为南通一农药厂制造的・套含有氰化物物料的干燥，在试车时 导致两名工人皮肤感染而钙质化，四年未愈。 某厂制造的振动流化床干燥易燃物料，在设备检修焊接时引燃少量 残余物料，起火爆炸，导致７个人严重烧伤。 ３特种物料的干燥工艺 物料的处理有时对干燥过程也起到一定的作用，因为通过物料的处 理，可以保证其有一定的形状，并控制粘度和含水量。 例１．丹东有一台闪蒸干燥机干燥酸性染料，原来用厢式压滤机脱 水，物料含水率为５０％，建议更换成隔膜压滤机后，物料含水率降至 ４０％，使进料和干燥均很正常。
在设计时应充分考虑设计余量。
例２．在宁夏有一台１．４ｍ闪蒸干燥机干燥轻质碳酸钙，设计温度 ６００＇（３，物料含水率３５％，产品含水率为２％，产量８００ｋｇ／ｈ。实际生产量 为６００ｋｇ／ｈ，原因是物料不能加到规定产量，因为达到８００ｋｇ／ｈ加料量 时，桨叶对物料产生的离心力大于热风进口的压力，部分物料甩到热风 室中，产生累积现象。最后热风不能进入干燥室而导致死床，主要原因 是设备规模及风机的压力远低于设计指标。 ５．２保量不保质 这种情况常出现在双方的沟通和技术预测上，设备企业按照自己的 干燥技术常规设计，多以蒸发水量为基础数据，忽略了干燥后产品指标 的变化，使最后产品不能满足用户所期望的指标。
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例２．沈阳有一企业生产建筑用胶，主要成分为聚乙烯醇，此胶非常 粘稠而且含固率很低，仅为２０％，干燥温度不能超过７０℃。经交流了解 到，此胶里可以加入部分滑石粉以提高含固量，物料经处理后采用带式 干燥机完成了此物料的干燥。 例３．天津的玫瑰精闪蒸干燥装置，由于物料变红而不合格，后来设 计了气流干燥器。由于此物料含水量很高（达到４５％），所以不能采用 螺旋加料，而采用文氏管加料，直管气流干燥器，不加旋风分离器丽用布 袋除尘器出料，过滤面积为普通物料的两倍，总的设计思想是保证物料 不受外力而保持原来的晶型状态获得成功。 例４．在徐州有一套喷雾干燥机加回转圆筒干燥机干燥磷酸盐，由于 是向６００℃火焰上直接喷雾，使颗粒崩解而呈粉状，在回转圆筒内物料脱 结晶水时有软化过程，回转圆筒粘壁十分严重，后设计成下喷下压力式 喷雾造粒，下部接一台多层盘式干燥机，彻底解决了物料粘壁问题。
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行时间而变化。
６．１软故障的工程实例
例１．在河北某地有一台闪蒸干燥机生产Ｈ酸，每隔几天就起火一 次，找遍所有的结构均未发现异常，后来，在检查干燥机风室的档板处找 到了问题，原来是档板处未焊接好而有一缝隙，干物料进入高温区引起 自燃。 例２．在石家庄景陉有一台喷雾干燥设备，开始运行很正常。随着时 间的延长，物料不干，干燥塔的下部出现液体。查其原因，尾风管直径过 大，并有一部分水平管，风速远低于物料的携带速度，尾气中的物料不断 沉积在管内，阻止了尾气的排出，使热风不能进入干燥器，当然也就不能 带入热量，所以造成此结果。 例３．上海催化剂厂的催化剂，由于离心喷雾颗粒较小，带入布袋除 尘器后使布袋阻力增大，热风进不来，导致催化剂含湿量超标，最后增加 了布袋的面积得以解决。 例４．天津闪蒸干燥机，由于进风口的面积过大，使进风的风速降低， 导致物料被甩向进风口并将其堵塞，热风不能进入而使闪蒸干燥机造成 死床。解决方法是将进风口部分遮挡，提高进风口风速。 例５．宁夏有一台闪蒸干燥机干燥白炭黑也出现类似的问题，但由于 搅拌器转速为５００ｒ／ｒａｉｎ，远超过①１４００ｍｍ干燥机的转速，造成物料进入 风室，并对进风产生屏蔽作用，热风不能进入而使产量降低至２００ｋｇ／ｈ， 后降低转速解决了此问题。 ６．２硬故障的工程实例 所谓硬故障就是设备型式或结构上的某种缺陷，而这种缺陷从运行 开始就存在，并不随时间的变化而变化。 例１．天津的压力式喷雾干燥器，为单引风机。运行时在一面粘壁， 观察发现是由于上部整流板布风不均匀造成的，解决方法，用鼓引风机 调整风的流向，或调整整流板的阻力得到解决。 例２．上海某流化床干燥机，为蒸汽加电加热，按计算量蒸汽加热器 的面积足够，但热风温度达不到要求，其结果为蒸汽加热器的蒸汽进口 管为４英时，后改为６英时后迅速得到解决。 例３．某大型流化床干燥器干燥氯化聚乙烯，床面积为１．４ｍ×１８ｍ， 产品水分超标，查其原因，孔板为“鱼腮”板，物料停留时间短，后改为直
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有的装置均能达到这样的结果，常有三种情况经常发生，即保质不保量， 保量不保质，质量均不保。保质不保量即为高级错误，保量不保质即为 中级错误，而质量均不保则为低级错误。 一般情况下，保质不保量是设备方向没有问题，即干燥方法没问题， 但对物料的耐热性及水分的迁移速率判断有误。保量不保质是干燥设 备的选择无方向性错误，而对产品标准了解不够，或在设计中没有针对 物料特性采取相应的措施，这种装置有时是可以补救的，但质量均不保 的设备应该说是失败的设计，几乎不能通过调试和修改解决。从技术上 如何避免上述现象的发生，出现问题如何解决，是干燥技术人员经常面 对的问题。 ５．１保质不保量 装置在运行中，干燥产品的指标可以满足要求，但产量却达不到要 求，这种情况出现最多的是间歇式干燥设备或静态干燥设备中，这些设 备有最大的特点是所干燥的物料含水率一般较少，另外，设备可以任意
对于一种物料，有下列几种情况：①用过同类型设备；②用户曾经用
过其它干燥设备干燥；③设备企业有此物料的干燥经验；④同行业中有
干燥实例；⑤资料曾有介绍；⑥无干燥先例。பைடு நூலகம்
许多化工物料的性能及产品标准干燥设备企业并不了解。在与用 户交流时，一般要了解下列情况：①物料的特性。如物料含水率、粘度、
热敏性等；②干燥情况。此物料有无干燥先例，如果用同样设备干燥过，
调整物料的干燥时间，也可任意改变工作温度，这样就可以满足使产品
不变质，而放弃了产量。 例１．吉林有一台带式干燥机，干燥农药颗粒，湿分是乙醇，设计温度 是１２０。Ｃ，带机长度１２ｍ，宽度是１．２ｍ，产品为５０ｋｇ／ｈ。因为农药为热敏 性物料，含乙醇量１０％，蒸汽传导传热，停留时间１５分钟。实际运行中， １２０。Ｃ降到９０℃，停留时间延长近２５分钟，产量只能达到３０ｋｇ／ｈ。这个 实例中，干燥温度、传热方式，停留时间、湿分的挥发速率都是设计难点，
４特殊物料的操作方法
化工物料在干燥前、干燥过程中和干燥后所表现的性质十分复杂。 要根据具体情况进行分析。 例１．天津有一台离心喷雾干燥器干燥皮革助剂，但干燥后几分钟内 物料又开始粘稠，分析原因，干燥后粉体空隙中存在大量高湿含量气体， 当料温下降后，水分立即冷凝。由于被干燥产品是强吸水性，所以重新 吸水后又粘稠，后来在物料干燥后增加干空气进行冷却即解决了这个问 题。 例２．沈阳有一台氟化钾喷雾于燥设备，进ＩＺｌ热风温度为４００℃，出 口温度１８００Ｃ，氟化钾在水中的溶解度很高，并含两个结晶水，干燥后很 快吸湿，当将进口温度提高到６００℃时，将结晶水全部脱掉，颗粒表面硬 化，也就改善了吸湿问题。 例３．上海有一台闪蒸干燥器干燥某活性染料，物料呈胶体状态，此 染料溶于水，水分蒸发很慢严重粘壁而无法干燥。经与厂家交流时了解 到，此物料干燥后要加人防尘剂。于是决定将防尘剂在干燥前加入物料 中，由于防尘剂为油状液体，改变了物料对器壁的粘附状态，所以就懈决 了粘壁问题。 ５常出现的工艺问题 对于干燥工程，保质保量是工程所要追求的最高境界，但并不是所
干燥设备的工艺设计及异常情况分析
刘广文
（沈阳化工研究院沈阳１１００２１）
摘要通过大量的工程实例，介绍了如何对物料的性质及产品指标 进行分析，介绍干燥工艺及设备的设计方法。同时，也介绍了干燥装置
异常情况的分析及解决方法，为干燥工艺、干燥设备设计及干燥装置的 调试提供参考。 关键词干燥设备选型技术工艺条件
设计带来很多难题。众所周知，干燥设备基本属于非标准设备，就是干
燥设备必须服从于物料，因此干燥行业也属于被选择的行业。然而在许 多情况下，干燥技术人员又不可能对所干燥的物料了解十分透彻，这就 给干燥工艺及设备的设计带来许多难题。因此，干燥技术人员要从看似 毫无规律的物料中寻找出规律以更好地进行工程设计。
２物料的性质
２．１物料状态 物料状态通常是液体、糊状物、膏状物、滤饼、湿粉（粒）等。如果是 液体、糊状物均有相应的设备，这里就不多介绍了。有时干燥前的物料 为滤饼或湿粉，这时要了解物料是怎样脱水的。分离设备一般有离心 机、吸滤槽、压滤机等。压滤机又分厢式压滤机和隔膜压滤机。如果物 料含水率相同，说明物料的脱水由易而难，那么干燥也是相同的规律。 化工物料种类繁多，每种物料均有不同的性质，这些物料在干燥过 程中所表现出的性质也不相同，下面介绍几种典型物料的种类。 ２．２物料的种类 （１）无机盐类 无机盐通常化学性质稳定，特别是强酸强碱盐类，耐热稳定性好，但 无机盐有含结晶水和不含结晶水之分。如果要求干燥过程中脱掉结晶 水就应特别注意，因为通常脱结晶不在干燥的温度范围，也就是脱结晶 水温度较高。另外，在设计时通常不按蒸发水的热量计算，无机盐在脱 水时分子被破坏，可能重结晶。物料极易粘壁，干燥后的物料也极易结 块，如氟化钾、氯化钙、氯化镁等。 （２）含糖和酯类 这两类物料脱水温度较低，而且软化温度或熔点也较低。所选择干 燥设备的型式或结构应着重考虑这一点。以葡萄糖为例，有含结晶水和 不含结晶水之分。两种物料的耐热温度差距相当大，在设计前，必须确 认物料的结构特征。含酯类的物料干燥过程中常显胶体状态，一般易粘 壁，是否采用加热干燥的方法应视具体物料而定。
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序言
干燥工程技术中，工艺设计及结构设计要先行开展，这里所说的工 艺设计，不是通常意义上的工艺计算，即所谓的物料及热量衡算。而是 针对不同的物料进行工艺流程设计及设备的结构设计，使所设计的装置 最大限度地满足待干燥物料的物料特性及产品要求。 由于化工产品的多样性及理化性质的复杂性，给干燥工艺及设备的
级错误。
６异常情况分析 在处理设备故障时，没有问题的大小，只有解决问题工程量的大小， 发现不了的问题都是大问题，发现问题是解决问题的一半。在解决异常 问题时，不能清理现场，因为现场所有的情况都会给我们提供操作状态 的信息。根据异常情况的信息才能作出正确的判断。当然，详细了解操 作过程、操作时出现的问题也是十分必要的。设备的运行过程中，常会 出现一些故障。细分起来，这些故障有软故障和硬故障之分，所谓软故 障，是指随着设备运行时间的延长，操作状态逐步恶化，甚至导致最后装 置不能运行。所谓硬故障，是指设备在运行开始就一直有故障，不随运