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什么是真空干燥?真空干燥在哪些領域被應用?
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真空是一種不存在任何物質的空間狀態(tài),是一種物理現(xiàn)象。在“真空”中,聲音因為沒有介質而無法傳遞,但電磁波的傳遞卻不受真空的影響。事實上,在真空技術里,真空系針對大氣而言,一特定空間內(nèi)部之部份物質被排出,使其壓強小于一個標準大氣壓,則我們通稱此空間為真空或真空狀態(tài)。工業(yè)上的真空指的是氣壓比一標準大氣壓小的氣體空間,是指稀薄的氣體狀態(tài),又可分為高真空、中真空和低真空,地球以及星球中間的廣大太空就是真空。一般是用特制的抽氣機得到真空的。它的氣體稀薄程度用真空計測定,現(xiàn)在已能用分子抽氣機和擴散抽氣機得到0.0000000001大氣壓的高真空。真空在科學技術,電真空儀器,電子管和其他電子儀器方面,都有很大用途。 在許多化學和醫(yī)藥產(chǎn)品(中間體或較終產(chǎn)品)的合成工藝里,固體顆粒懸浮在液體中,需要在某一階段將其從漿液中分離出來。首先使用機械固液分離設備,如過濾離心機、真空(或壓力)過濾機、沉降器、壓濾機及靜態(tài)增稠器等,將固體從液體中分離出來。為某一工藝選擇較佳的機械分離設備類型,主要依據(jù)固體性質、產(chǎn)能及操作方式等因素來決定。但通常僅通過一個機械固液分離步驟是不能達到產(chǎn)品質量要求的,因為僅依靠機械力不可能除去所有的液體。根據(jù)產(chǎn)品和設備的不同,從離心機或過濾機卸出的產(chǎn)品濕度一般在 5 %~ 80 % (重量)范圍內(nèi)。因此,完成機械固液分離后,一般還需要通過熱力固液分離步驟,將殘留在固體內(nèi)的液體分離出來。這一步驟通常稱為“干燥”。 在上述的機械固液分離工藝中,固體和液體都維持著它們各自的物理狀態(tài)。在干燥工藝中則出現(xiàn)了相變,即液相向氣相的轉變。按照對產(chǎn)品加熱的方法不同,可將干燥分為三種類型,即對流干燥、接觸干燥和輻射干燥。下面將簡要介紹接觸干燥中的真空干燥技術的特點及兩種真空干燥技術的應用。 真空干燥的優(yōu)點 使產(chǎn)品干燥效果產(chǎn)生變化的一個重要驅動力是所含液體的蒸發(fā)溫度,這一溫度取決于工藝壓力。降低工藝壓力使蒸發(fā)溫度下降,可以帶來很多益處,尤其對于接觸干燥。 干燥能力的提高 去除表面濕度的干燥能力是關于熱媒溫度與蒸發(fā)溫度之間的溫差 (DT,熱流的驅動力)的線性函數(shù)。在恒定的加熱溫度下,真空下去除表面濕度時的蒸發(fā)量得到提高。因為與常壓干燥相比,真空下具有更高的溫差。 溫和的熱力處理 如果溫度太高或加熱時間過長,許多有機產(chǎn)品的質量將下降。真空下的蒸發(fā)溫度的下降使得可以在低溫下進行干燥。 高沸點溶劑的分離 接觸干燥器一般由碳鋼、鎳合金不銹鋼材質制造,由液態(tài)傳熱流體通過焊接夾套或盤管加熱。通常焊接部件和傳熱流體的較高操作溫度在 320~360℃的范圍內(nèi)。因此對于標準設備,只有使用真空干燥才可能在正常加熱溫度下完成高沸點有機溶劑的蒸發(fā)。 熱效率高 在接觸干燥器中,施加的熱量直接作用于產(chǎn)品和蒸發(fā)液體,不存在熱廢氣的能量損失(對流干燥就有熱廢氣的能耗)。由于真空下蒸發(fā)溫度較低,加熱固體只需要較少的能耗。低加熱溫度下,容器只會有相當少的熱損失(散熱到環(huán)境)。所以真空干燥節(jié)約了所需的總熱量。 有毒性或爆炸性的物料 真空干燥裝置是封閉的系統(tǒng),正確操作就不會與環(huán)境產(chǎn)生質量傳遞。氣體由純?nèi)軇┱羝M成。即使有輕微的漏氣,也不會導致爆炸,因為蒸汽密度(真空)低于臨界值。有毒產(chǎn)品也不太可能泄漏到系統(tǒng)外,因為工藝區(qū)的壓力較高(常壓)。 批處理真空干燥 系統(tǒng)的設置 干燥器外的干燥系統(tǒng)一般由加熱單元、蒸汽過濾器、冷凝單元、真空裝置、進 / 卸料裝置、連接管線、控制/儀表裝置等部分組成 處理流動性粉料時,為避免冷凝器、真空泵和管線內(nèi)結垢(細粉),需要使用蒸汽過濾器。使用內(nèi)置蒸汽過濾器,可以將高附加值產(chǎn)品的損失降到較低,同時顯著降低了干燥器的安裝高度。 操作 根據(jù)產(chǎn)品特性,可以在一個恒定的加熱溫度或不同溫度水平下進行干燥。 由于到濕顆粒的傳熱效果要明顯勝過到接近干燥的顆粒,因此干燥初期的蒸發(fā)量要比末期高很多。在干燥末期,經(jīng)常需要達到一個較低的壓力水平,以確保較后殘留的濕度能被去除。對于蒸汽過濾器、冷凝器、真空裝置等外圍組件的設計,利用特定壓力下的較大蒸汽流量是很重要的。表2顯示了各種參數(shù)對設備干燥性能的影響。 沒有必要設計一種只在較低壓力和較高容許溫度下操作的理想干燥系統(tǒng), 因為這將需要大型并且昂貴的外圍設備。系統(tǒng)一般設計成自調(diào)節(jié)的壓力容器。也就是說,冷凝器和真空裝置適于處理較高壓力下的高蒸汽流量,當干燥量下降后壓力也降低。在這種設置下,干燥末期的壓力是較低的。 ■混合 混料干燥器為錐形容器,內(nèi)部的螺桿起混料作用。螺桿由底部或頂部的驅動裝置的作用下,在自轉的同時還沿著器壁作公轉,可以對物料作充分而溫和的混合。螺桿設計成錐形,外徑由下至上逐漸變大,這樣螺桿的輸送能力得到了很大提高。以MT4.0/3機型(可用容積4m3)為例,根據(jù)計算,錐形設計可使混合能力提高5倍左右。這就使得產(chǎn)品顆粒間的傳熱阻力較小化,極大提高了干燥性能。 ■傳熱 容器壁內(nèi)部采用盤管(或夾套)設計,通過流動的熱媒(如熱油、蒸汽等)對內(nèi)壁加熱。采用盤管設計的優(yōu)點是可以減小容器壁厚、施用較高的熱媒流速。同時,熱媒也對螺桿進行加熱——螺桿內(nèi)有回路設計;诼輻U的設計特點,加上螺桿沿器壁的旋轉,傳熱面積得到了極大提高,并高于容器壁的傳熱面積,由此可見螺桿加熱對于干燥的重要性。 連續(xù)真空干燥 混料干燥器可以設置在真空下操作,實現(xiàn)真空干燥的諸多優(yōu)點。以下將對連續(xù)真空干燥的設置和操作進行介紹。 系統(tǒng)的設置 連續(xù)真空干燥系統(tǒng)設置和批處理系統(tǒng)相似,但需要定量進料裝置和進/卸料鎖閉裝置,以便產(chǎn)品連續(xù)地進入和卸出系統(tǒng)。 操作 連續(xù)干燥器的主要不同在于:從始至終在整個工藝區(qū)內(nèi)保持一個恒定的工藝壓力。有些干燥器設計,如盤式干燥器,可以實現(xiàn)分區(qū)域的變溫控制,以達到優(yōu)化目的。由于工藝條件和進入 / 卸出系統(tǒng)的質量流量不變,外圍設備的設計基礎易于定義。 進 / 卸料系統(tǒng) 為連續(xù)真空干燥器選擇合適的進料和卸料設備,主要考慮產(chǎn)品特性、壓力水平和體積流量等因素。 真空干燥器用于在不同工藝條件和操作模式下處理不同類型的產(chǎn)品。代表性的應用是溫和地處理高附加值、小批量的醫(yī)藥產(chǎn)品,以及從廢物中提取高價值的溶劑。依據(jù)產(chǎn)品的特性,選擇合適的干燥器類型非常關鍵,尤其對于工業(yè)化生產(chǎn)。 真空干燥憑借自身的優(yōu)勢在工業(yè)行業(yè)被廣泛的應用。不知道他是不是適合你的行業(yè)呢? 冷凍式干燥機原理及故障排除方法 干燥設備在使用中,不免會發(fā)生一些故障,這就要求操作人員,對設備的原理以及故障排除方法有一定的了解,如果不熟悉設備的結構特點及原理,往往小故障也會搞得整個生產(chǎn)被迫停止。讓人措手不及,無法應流化床干燥機:流化床干燥機提供,在靜態(tài)以及振動設計,并用于與相對較近的粒度分布的無定形/結晶產(chǎn)品。振動流化床干燥機振動流化床干燥機用于這是難以流化的無定形/結晶粉末。補充空氣流化是由機械振動,以實現(xiàn)均勻的床分布上的多孔板。本機提供了更好的控制流化,停留時間,產(chǎn)品的水分和灰塵的水平。停留時間可調(diào),以適 該機器由于輸送是由動來完成的,這個熱風只是用來傳,因此可以明顯地降低能耗。由于強烈振動,阻力就會減小,提高了工作的效率,同時還有很多方法可以提高節(jié)能的效果,這樣可以降低企業(yè)的成本。 臥式流化床節(jié)能方法: 1、加強流化床的密封效果。以熱風循環(huán)烘箱的發(fā)展使用現(xiàn)狀箱體內(nèi)均利用優(yōu)質鏡面不銹鋼(或拉絲板)氬弧焊制造而成,箱體外接受優(yōu)質鋼板,雙排數(shù)碼表達微電腦PID溫度扼制器,溫度表達直觀,控溫正確靠得住,就是熱風循環(huán)烘箱。鼓風循環(huán)整體體系由能在高溫下一連氣兒運轉的離心風輪和導流風道構成,箱內(nèi)溫度均勻可控,限溫報警整體體系,高出框定溫度即 在醫(yī)療產(chǎn)品制造等行業(yè)中,相關的工廠會選擇使用不同種類的機器進行日常的加工。同時當工廠進行擁有特殊的材料干燥時,會選擇使用熱風循環(huán)烘箱進行材料的干燥,從而使加工出的產(chǎn)品符合標準。 一般操作員會將材料放置在托盤上,同時會將托盤放入烘箱內(nèi),隨后機器就會開始材料
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