Способ сушки растворов и суспензий Советский патент 1992 года по МПК F26B3/12 

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 низ кой начальной температуре подаваемого теплоносителя, что не позволяет в достаточной мере интенсифицировать процесс тепло- и массопереноса. 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 теплоносителя формируют из радиальных потоков, каждый из которых подают между смежными вертикальными вихрями, имеющими с ним одно направление.

Применение предлагаемого способа позволит наряду с увеличением коэффициенЁ

VI

СО vj N) СО О

тов тепло- и массообмена обеспечить равномерное распределение теплоносителя по сечению сушильной камеры и возможность работы при высоких начальных температурах теплоносителя.

На фиг. 1 представлена схема распылительной башни; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Распылительная башня содержит сушильную камеру 1 с распылителем 2 в верхней части, линию 3 подвода теплоносителя с отводами А для подачи периферийного потока, состоящего из вертикальных вихрей 5, и отводами 6 для подачи центрального потока 7, линию 8 отвода отработанного теплоносителя и линию 9 высушенного продукта.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Высушиваемый материал, например композицию синтетического моющего средства (CMC) влажностью 45-40% диспергируют с помощью распылителя 2 в верхней части сушильной камеры 1.

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 закручивают относительно друг друга в противоположных направлениях, а центральный поток - из радиальных потоков 7, каждый из которых подают между смежными вертикальными вихрями, имеющими с ним одно направление.

Количество отводов для формирования центрального потока (не менее трех) выбирается из условий создания равномерного поля скоростей в центре сушильной камеры. При этом, поднимаясь вертикально, центральный поток занимает в сушильной камере объем, ограниченный периферийными вертикальными вихрями.

Внутри каждого вихря скорость теплоносителя возрастает от центра к периферии. Поэтому наиболее крупные частицы, попадая в периферийную зону (где самые высокие коэффициенты тепломассообмена), могут переходить в переферийные зоны соседних 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

0 качество продукта и технико-экономические показатели процесса.

Композиция CMC является суспензией с содержанием твердой части 60-65%. Пылеобразные продукты (практически моно5 дисперсные), 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

0 ускоряет процесс сушки: не образуется , сплошная корка, имеющая большое диффузионное сопротивление, так как влага распределена между отдельными твердыми частичками и легко диффундирует между ни-

5 ми, диффузия же влаги внутрь каждой сухой частички также не лимитирует скорость процесса ввиду небольшого размера последней (большие поверхности), Кроме того, высокие влагопроводность частицы и наличие твер0 дои части композиции за счет присутствия сухих частичек в капле исключают раздувание гранул при сушке, делают их монолитными, более прочными, способствуют увеличению насыпной плотности. Взаимная

5 подкрутка вихрей, постоянные обновления и турбулизация пограничных слоев у стенки камеры и на границе с центральным потоком позволяют значительно увеличить коэффициент тепломассообмена по сравнению

0 со способом-прототипом, а незначительная поверхность контакта теплоносителя со стенкой камеры и постоянное обновление пограничного слоя позволяют увеличить начальную температуру теплоносителя, что, в

5 свою очередь, дополнительно увеличивает влагонапряженность и повышает производительность сушильной башни либо снижает расход топлива на сушку.

Теплоноситель для формирования цен0 трального потока, подаваемый по линии 3 и отводам 6, не разрушает периферийный поток, а дополнительно подкручивает смежные с ним вихревые потоки.

Исходя из аналогии между процессами

5 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 скорости (влажность готового продукта 10%).

Эксперименты по определению алия- ния аэродинамической обстановки в сушилке на интенсификацию процессов тепло- и массопереноса проводились на лабораторной установке, представляющей собой стеклянную модель распылительной сушил- ки ( мм, мм) с теплоизоляцией, в которой движение диспергированного продукта (HzO) 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 объеме 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.

Формула изобретения Способ сушки растворов и суспензий путем их распыления встречно теплоносителю, состоящему из центрального и периферийного потоков, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса сушки, периферийный поток теплоносителя формируют 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 направление1.

I

Использование: для сушки растворов и суспензий путем их распыления. Сущность изобретения: раствор или суспензии подают встречно теплоносителю, состоящему из центрального и периферийного потоков, при этом периферийный поток формируют из вертикальных вихрей и сменные 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. 2 ил.