中国干燥技术现状及发展趋势.pdf

收 稿 日 期 : 2 0 0 6 - 0 7 - 0 6作 者 简 介 : 史 勇 春 , 中 国 化 工 学 会 干 燥 技 术 专 业 组 组 长 。执 笔 : 柴 本 银 , 中 国 化 工 学 会 干 燥 技 术 专 业 组 秘 书 长 。干 燥 技 术 与 设 备D r y i n g T e c h n o l o g y & E q u i p m e n 燥 技 术 现 状第 一 届 全 国 干 燥 会 议 于 1 9 7 5 年 6 月 2 3 日 至3 0 日 在 南 京 召 开 , 至 今 已 3 0 年 了 。3 0 多 年 来 , 我 国 干 燥 技 术 研 究 队 伍 不 断 壮 大 。目 前 我 国 从 事 干 燥 技 术 研 究 的 大 专 院 校 、 科 研 院 所大 约 有 5 0 多 家 , 领 域 涉 及 化 工 、 医 药 、 染 料 、 轻 工 、林 业 、 食 品 、 粮 食 、 造 纸 、 硅 酸 盐 、 水 产 等 行 业 。 全 国共 有 设 备 制 造 厂 6 0 0 多 家 , 企 业 自 身 也 已 拥 有 一 支强 有 力 的 干 燥 科 研 开 发 队 伍 。 通 过 广 泛 开 展 干 燥 技术 基 础 研 究 、 工 艺 研 究 及 工 业 化 应 用 研 究 , 使 得 我国 干 燥 技 术 正 在 走 近 国 际 先 进 水 平 , 而 在 某 些 技 术领 域 已 经 达 到 国 际 先 进 水 平 。3 0 多 年 来 , 我 国 干 燥 技 术 学 术 交 流 活 跃 。 中 国化 工 学 会 化 学 工 程 委 员 会 干 燥 技 术 专 业 组 主 办 的全 国 干 燥 技 术 会 议 已 举 办 1 0 届 , 共 发 表 论 文 6 6 5篇 。 这 是 我 国 规 模 最 大 、 涉 及 行 业 最 广 的 干 燥 技 术交 流 盛 会 。 除 此 之 外 , 中 国 农 业 机 械 学 会 加 工 机 械分 会 干 燥 技 术 专 业 委 员 会 举 办 过 农 产 品 干 燥 技 术研 讨 会 9 届 ; 中 国 林 学 会 木 材 工 业 分 会 木 材 干 燥 学组 举 办 过 全 国 木 材 干 燥 学 术 讨 论 会 1 0 届 , 共 发 表论 文 5 3 7 篇 ; 中 国 制 冷 学 会 举 办 过 全 国 真 空 冷 冻 学术 讨 论 会 1 0 届 , 冻 干 技 术 交 流 活 跃 ; 全 国 微 波 能 应用 学 术 会 议 由 中 国 电 子 学 会 微 波 分 会 、 中 国 电 子 学会 真 空 电 子 学 分 会 主 办 , 也 已 达 1 0 届 , 微 波 干 燥 是会 议 内 容 之 一 。3 0 年 来 , 中 国 的 许 多 干 燥 技 术 已 得 到 了 工 业 化应 用 , 主 要 有 喷 雾 干 燥 、 流 态 化 干 燥 ( 普 通 流 化 床 ,振 动 流 化 床 , 内 加 热 流 化 床 , 流 化 床 喷 雾 造 粒 干燥 ) 、 蒸 汽 回 转 干 燥 、 气 流 干 燥 、 回 转 圆 筒 干 燥 、 旋 转快 速 干 燥 、 圆 盘 干 燥 、 带 式 干 燥 、 双 锥 回 转 真 空 干燥 、 桨 叶 式 干 燥 、 冷 冻 干 燥 、 微 波 及 远 红 外 干 燥 、 粮食 干 燥 等 。 常 规 干 燥 设 备 基 本 可 以 满 足 生 产 需 要 ,有 部 分 机 型 已 达 到 国 际 当 代 水 平 并 出 口 到 国 外 。干 燥 单 元 的 重 要 性 不 仅 在 于 它 对 产 品 生 产 过程 的 效 率 和 总 能 耗 有 较 大 的 影 响 , 还 在 于 它 往 往 是生 产 过 程 的 最 后 工 序 , 操 作 的 好 坏 直 接 影 响 产 品 质量 , 从 而 影 响 市 场 竞 争 力 和 经 济 效 益 。 我 国 有 许 多产 品 , 就 纯 度 而 言 已 经 达 到 甚 至 超 过 国 外 产 品 , 只是 因 为 干 燥 技 术 不 如 国 外 , 堆 积 密 度 、 粒 度 、 色 泽 等物 性 指 标 上 不 去 , 在 国 际 市 场 竞 争 中 处 于 劣 势 , 有的 售 价 仅 为 国 外 同 类 产 品 的 三 分 之 一 。 目 前 我 国 某些 大 型 石 化 干 燥 装 备 还 依 赖 进 口 。 椐 估 计 , 我 国 生产 的 干 燥 设 备 种 类 仅 为 国 外 的 3 0 % 4 0 % 。 由 此 可见 , 我 国 干 燥 技 术 研 究 仍 然 是 任 重 而 道 远 。2 干 燥 理 论 研 究 及 技 术 创 新2 . 1 基 础 理 论 与 实 用 工 程 技 术 研 究近 3 0 年 , 我 国 学 者 在 干 燥 技 术 领 域 取 得 了 许多 成 果 , 以 下 是 部 分 实 例 。中 国 科 学 院 工 程 热 物 理 研 究 所 刘 登 瀛 研 究 员的 在 微 时 间 尺 度 和 高 热 流 密 度 作 用 下 的 超 急 速 传热 传 质 一 文 , 用 实 验 验 证 了 非 傅 立 叶 导 热 ( 非 平衡 ) 效 应 的 存 在 , 首 次 提 出 了 非 傅 立 叶 热 效 应 和 非费 克 扩 散 效 应 对 于 干 燥 过 程 的 影 响 趋 势 , 并 对 多 层中 国 干 燥 技 术 现 状 及 发 展 趋 势史 勇 春 , 柴 本 银( 中 国 化 工 学 会 化 学 工 程 专 业 委 员 会 干 燥 技 术 专 业 组 , 山 东 济 南 2 5 0 0 1 4 )摘 要 : 对 中 国 干 燥 技 术 、 干 燥 理 论 研 究 及 技 术 创 新 的 发 展 现 状 作 了 评 述 ; 对 干 燥 技 术 在 各 行 业 的应 用 现 状 作 了 全 面 介 绍 ; 对 干 燥 技 术 的 可 持 续 发 展 道 路 与 发 展 趋 势 作 了 分 析 与 探 讨 。关 键 词 : 干 燥 技 术 ; 理 论 研 究 ; 技 术 创 新 ; 应 用 现 状 ; 发 展 道 路中 图 分 类 号 : K 2 0 6 . 6 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 : 1 7 2 7 3 0 8 0 ( 2 0 0 6 ) 0 3 0 1 2 2 0 92 0 0 6 年 第 4 卷 第 3 期1 2 2 流 化 床 干 燥 机 和 对 撞 流 干 燥 机 中 非 稳 态 干 燥 过 程作 了 全 面 研 究 。中 国 农 业 大 学 刘 相 东 教 授 在 “ 多 孔 介 质 内 部 湿分 迁 移 过 程 的 孔 道 网 络 模 拟 及 分 形 网 络 模 拟 ” 研 究中 对 物 料 和 干 燥 介 质 之 间 的 质 热 传 递 过 程 作 出 了新 的 解 释 , 为 干 燥 技 术 提 供 了 理 论 支 持 。 他 还 对 “ 脉动 燃 烧 干 燥 ” 技 术 作 了 深 入 研 究 。中 国 农 业 大 学 曹 崇 文 教 授 是 中 国 的 谷 物 干 燥专 家 , 他 在 谷 物 干 燥 过 程 的 计 算 机 模 拟 方 面 开 发 了多 种 软 件 , 研 究 开 发 的 5 H G - 4 , 5 粮 食 干 燥 成 套 设备 已 推 广 百 余 台 。中 国 林 业 大 学 张 璧 光 教 授 在 木 材 干 燥 领 域 研发 了 “ 木 材 除 湿 干 燥 机 ” 和 “ 多 功 能 热 泵 干 燥 机 ” ,在 太 阳 能 木 材 干 燥 过 程 的 传 热 传 质 研 究 方 面 也 取得 多 项 研 究 成 果 。中 国 林 业 科 学 院 林 化 所 的 王 宗 濂 研 究 员 与 课题 组 的 同 志 一 起 在 上 世 纪 8 0 年 代 就 开 发 了 1 0 万厘 泊 高 粘 度 物 料 的 喷 雾 干 燥 技 术 , 在 离 心 喷 雾 雾 化器 的 研 究 中 以 三 支 点 力 学 模 型 解 决 了 挠 性 轴 系 的一 系 列 理 论 问 题 。 还 研 制 了 生 产 能 力 5 0 t / d 的 能 生产 0 . 3 0 . 5 m m 粒 径 的 分 散 染 料 高 压 喷 雾 干 燥 设备 。大 连 理 工 大 学 王 喜 忠 教 授 和 同 事 王 宝 和 教 授 、于 才 渊 教 授 对 中 国 的 喷 雾 干 燥 设 备 进 行 了 广 泛 研究 , 设 计 了 年 产 万 吨 的 大 型 干 燥 装 置 。 在 磷 脂 油 脚和 番 茄 红 素 的 微 胶 囊 化 技 术 、 静 电 雾 化 技 术 、 超 临界 干 燥 和 纳 米 粉 体 干 燥 研 究 方 面 也 都 处 于 国 内 领先 地 位 。香 港 科 技 大 学 化 工 系 的 陈 国 华 博 士 对 纸 的 热风 冲 击 、 穿 透 及 冲 击 穿 透 干 燥 方 面 作 了 深 入 研 究 ,并 首 次 发 现 有 二 次 升 速 阶 段 。天 津 科 技 大 学 的 潘 永 康 教 授 在 研 究 生 物 活 性物 料 和 蔬 果 动 态 干 燥 时 发 现 , 有 些 生 物 物 料 干 燥 时如 果 进 风 的 湿 球 温 度 接 近 于 生 物 物 料 的 发 酵 温 度 ,则 可 最 大 限 度 地 保 存 生 物 产 品 的 活 性 ( 9 0 % 以 上 ) 。蔬 果 切 片 的 动 态 快 速 干 燥 可 在 0 . 5 小 时 内 将 湿 含 量从 9 0 % 降 至 1 0 % , 其 有 效 营 养 成 分 损 失 甚 少 。 还 对流 化 床 的 工 业 应 用 作 了 开 发 研 究 。东 北 大 学 徐 成 海 教 授 近 年 来 研 制 成 功 了 “ 连 续真 空 干 燥 设 备 ” 和 “ 连 续 真 空 冷 冻 干 燥 设 备 ” , 可 冷冻 干 燥 活 菌 、 活 毒 、 皮 肤 、 骨 骼 、 角 膜 等 生 物 制 品 , 在医 学 上 有 重 要 意 义 。山 东 省 科 学 院 史 勇 春 研 究 员 及 其 团 队 在 流 态化 干 燥 技 术 、 蒸 汽 回 转 干 燥 技 术 研 究 方 面 , 在 国 内位 处 前 列 。 研 究 的 内 加 热 流 化 干 燥 机 在 纯 碱 干 燥 、煅 烧 、 精 制 盐 干 燥 中 替 代 了 传 统 产 品 和 进 口 产 品 。在 国 内 首 次 研 究 出 P T A 干 燥 工 业 模 型 。2 . 2 技 术 创 新企 业 是 技 术 创 新 的 主 体 , 我 国 干 燥 技 术 的 产 业化 走 了 一 条 产 学 研 相 结 合 的 路 子 。 目 前 我 国 干 燥 机类 型 有 2 0 多 个 系 列 2 5 0 多 种 规 格 品 种 。 有 些 产 品已 达 到 国 际 水 平 , 可 替 代 进 口 。 以 下 是 国 内 生 产 的部 分 干 燥 设 备 与 技 术 现 状 。 带 式 干 燥 机 : 有 穿 流 气 流 带 式 干 燥 机 和 多 层带 式 干 燥 机 , 生 产 厂 家 较 多 , 有 六 七 个 型 号 , 广 泛 用于 化 工 、 食 品 、 医 药 等 行 业 。 国 外 有 2 4 0 带 式干 燥 机 , 我 国 现 有 设 备 的 最 大 干 燥 面 积 为 1 4 0 大型 设 备 开 发 是 今 后 的 主 要 任 务 。 箱 式 干 燥 机 : 生 产 厂 家 较 多 , 国 内 有 热 风 循环 、 药 用 G M P 烘 箱 和 隧 道 式 结 构 , 三 类 烘 箱 型 号 有2 0 多 种 。 喷 雾 干 燥 机 : 生 产 厂 家 较 多 , 雾 化 器 仍 然 是压 力 式 、 离 心 式 和 气 流 式 三 种 。 型 号 近 3 0 种 。 喷 雾干 燥 技 术 已 比 较 成 熟 , 干 燥 机 的 质 量 和 综 合 性 能 已接 近 丹 麦 尼 鲁 公 司 水 平 。 近 2 0 年 来 喷 雾 干 燥 技 术与 设 备 的 进 步 主 要 体 现 在 : 解 决 了 粘 壁 问 题 , 改 善了 产 品 物 性 , 生 产 了 喷 雾 与 其 他 操 作 单 元 相 结 合 的一 体 化 干 燥 机 , 开 发 了 喷 雾 和 其 他 干 燥 装 置 结 合 的组 合 干 燥 工 艺 。 流 态 化 干 燥 设 备 : 包 括 普 通 流 化 床 干 燥 机 、振 动 流 化 床 干 燥 机 ( 卧 式 振 动 流 化 床 干 燥 机 , 立 式振 动 流 化 床 干 燥 机 , 双 质 体 振 动 流 化 床 干 燥 机 ) 、 内加 热 流 化 床 干 燥 机 、 搅 拌 流 化 床 干 燥 机 、 惰 性 粒 子流 化 床 干 燥 机 。 型 号 近 5 0 种 。 其 中 普 通 流 化 床 干 燥机 、 振 动 流 化 床 干 燥 机 为 常 规 产 品 , 生 产 厂 家 很 多 ,有 几 百 家 。 内 加 热 流 化 床 干 燥 机 近 年 来 技 术 进 步 很快 , 达 到 了 国 际 先 进 水 平 , 可 替 代 德 国 苏 尔 寿 产 品 。 气 流 干 燥 机 : 有 直 管 气 流 、 脉 冲 气 流 、 强 化 气流 、 旋 风 气 流 、 蜗 旋 气 流 等 型 式 , 是 我 国 散 粒 状 物 料干 燥 的 实 用 技 术 。 生 产 厂 家 很 多 , 型 号 近 4 0 种 。 闪 蒸 干 燥 机 : 国 内 生 产 厂 家 很 多 , 自 上 世 纪8 0 年 引 进 以 来 , 已 发 展 到 第 四 代 , 在 技 术 水 平 上 已可 以 替 代 安 海 达 诺 干 燥 机 。 型 号 近 1 0 种 。 桨 叶 式 干 燥 机 : 是 在 吸 收 日 本 奈 良 机 技 术 基础 上 发 展 起 来 的 , 主 要 用 于 精 细 化 工 、 石 油 化 工 产品 的 干 燥 。 大 型 的 桨 叶 式 干 燥 机 主 要 用 于 城 市 的 污第 3 期 史 勇 春 等 . 中 国 干 燥 技 术 现 状 及 发 展 趋 势 1 2 3 泥 干 燥 。 目 前 国 内 已 有 多 家 企 业 能 制 造 这 种 设 备 ,型 号 有 七 八 种 , 但 仅 限 于 双 轴 式 , 四 轴 以 上 的 大 型设 备 未 见 有 制 造 的 报 道 。 最 近 我 国 又 引 进 了 日 本 栗本 铁 工 所 桨 叶 技 术 。 盘 式 干 燥 机 : 上 世 纪 8 0 年 代 初 期 , 上 海 化 工装 备 研 究 所 开 始 开 发 此 项 技 术 , 近 几 年 国 内 多 家 干燥 企 业 开 始 开 发 此 类 产 品 , 目 前 技 术 已 基 本 成 熟 ,用 于 化 工 、 医 药 、 食 品 的 干 燥 。 规 格 有 近 2 0 种 。 管 束 干 燥 机 : 热 效 率 高 , 总 传 热 效 率 可 达8 0 % 9 0 % , 特 别 适 用 于 干 燥 温 度 在 1 5 0 以 下 的 物料 。 国 外 较 有 代 表 性 的 企 业 是 日 本 大 川 原 化 机 株 式会 社 。 国 内 生 产 厂 家 较 多 , 主 要 用 于 槽 渣 和 矿 物 的干 燥 , 型 号 有 五 六 种 。 直 接 换 热 回 转 圆 筒 干 燥 机 : 有 普 通 回 转 圆 筒干 燥 机 、 自 清 理 回 转 圆 筒 干 燥 机 、 打 散 回 转 圆 筒 干燥 机 、 穿 流 回 转 圆 筒 干 燥 机 等 , 是 最 古 老 的 干 燥 设备 之 一 。 经 过 对 回 转 圆 筒 内 抄 板 形 式 的 改 进 , 使 其具 有 更 广 阔 的 应 用 空 间 , 广 泛 用 于 化 工 、 建 材 、 饲 料和 冶 金 等 领 域 。 型 号 有 近 2 0 种 。 蒸 汽 干 燥 机 : 属 间 接 传 热 式 干 燥 机 , 与 普 通回 转 干 燥 机 的 差 别 在 于 在 筒 内 安 装 有 贯 穿 于 整 个干 燥 机 的 蒸 汽 加 热 管 , 适 用 于 连 续 干 燥 大 批 量 物料 , 广 泛 应 用 于 化 工 、 石 化 、 冶 金 、 饲 料 、 环 保 等 行业 。 该 干 燥 机 用 于 P T A 干 燥 , 属 于 重 大 干 燥 装 备 的国 产 化 项 目 , 型 号 有 十 一 二 种 。 制 药 造 粒 包 衣 设 备 : 生 产 厂 家 以 常 州 地 区 最为 集 中 , 主 要 有 喷 雾 干 燥 制 粒 机 、 一 步 制 粒 机 、 高 效沸 腾 制 粒 机 , 以 小 型 制 药 设 备 为 主 , 机 型 有 2 0 多种 , 已 出 口 到 国 外 。 冷 冻 干 燥 机 : 主 要 有 医 药 类 和 食 品 类 冻 干 设备 , 型 号 近 2 0 种 , 部 分 产 品 出 口 到 国 外 。 真 空 干 燥 设 备 : 有 真 空 耙 式 干 燥 机 、 双 锥 回转 真 空 干 燥 机 、 真 空 干 燥 机 , 用 于 制 药 、 化 工 、 食 品等 行 业 , 有 2 0 多 种 机 型 。 微 波 干 燥 设 备 : 有 箱 式 微 波 干 燥 机 、 隧 道 式微 波 干 燥 机 、 平 板 式 微 波 干 燥 机 , 用 于 食 品 工 业 、 医药 工 业 的 干 燥 灭 菌 和 化 工 、 冶 金 、 电 子 、 陶 瓷 等 行 业的 微 波 干 燥 。 设 备 型 号 有 近 2 0 种 。 组 合 干 燥 技 术 : 组 合 干 燥 有 利 于 节 约 能 源 和保 证 产 品 质 量 , 操 作 更 灵 活 。 常 用 的 组 合 干 燥 有 气流 流 化 床 干 燥 系 统 、 转 筒 振 动 流 化 床 干 燥 系统 、 双 级 气 流 干 燥 系 统 、 桨 叶 闪 蒸 干 燥 系 统 、 喷雾 带 式 干 燥 系 统 等 十 几 种 。 部 分 具 有 特 色 的 成 套 技 术 : 江 苏 宜 兴 格 兰 特干 燥 浓 缩 设 备 有 限 公 司 生 产 的 淀 粉 成 套 设 备 , 郑 州中 原 干 燥 设 备 有 限 公 司 聚 酯 切 片 成 套 生 产 装 置 , 东台 食 品 机 械 厂 生 产 的 变 性 淀 粉 成 套 设 备 , 山 东 天 力干 燥 设 备 有 限 公 司 生 产 的 大 型 氯 化 胆 碱 成 套 设 备 、用 脱 硫 石 膏 生 产 石 膏 板 的 成 套 装 置 和 纯 碱 煅 烧 、 干燥 成 套 装 置 , 沈 阳 新 阳 速 冻 设 备 制 造 有 限 公 司 生 产的 食 品 速 冻 成 套 装 置 , 天 水 花 园 公 司 生 产 的 微 波 真空 干 燥 中 药 浸 膏 成 套 装 置 , 石 家 庄 工 大 化 工 设 备 公司 研 制 的 碳 酸 钙 生 产 成 套 装 置 等 。3 干 燥 技 术 在 各 行 业 的 应 用3 . 1 化 工化 工 行 业 需 要 处 理 的 物 料 种 类 繁 多 , 大 量 的 无机 盐 与 有 机 物 特 性 各 异 , 达 数 千 种 。 它 们 性 状 差 异极 大 , 质 量 要 求 各 不 相 同 。 就 形 态 而 言 , 有 溶 液 、 悬浮 体 、 淤 浆 、 粘 膏 、 粉 体 、 颗 粒 、 块 状 体 、 纤 维 、 不 定 形状 的 散 乱 物 料 等 ; 就 性 质 而 言 , 有 松 散 和 粘 结 性 的 ,有 耐 热 和 高 热 敏 性 的 , 受 热 脱 水 时 有 不 变 形 和 易 开裂 变 形 的 ; 物 料 中 的 水 分 也 有 表 面 水 、 孔 隙 水 和 结晶 水 等 不 同 的 贮 存 形 态 。 干 燥 产 物 的 质 量 除 了 湿 含量 这 一 最 基 本 的 要 求 外 , 一 般 还 要 求 化 学 、 生 化 甚至 电 、 磁 性 质 保 持 不 变 ; 有 许 多 产 品 对 堆 积 密 度 、 粒度 和 色 泽 等 物 理 性 质 有 特 定 的 要 求 ; 某 些 物 料 还 要求 干 燥 过 程 中 不 发 生 变 形 、 断 裂 等 。 显 然 , 不 同 类 型的 物 料 要 求 用 不 同 的 技 术 和 设 备 解 决 其 干 燥 问 题 。化 工 生 产 中 , 常 用 的 干 燥 设 备 有 十 几 种 , 有 近百 个 规 格 。 常 用 的 干 燥 机 类 型 有 : 厢 式 、 洞 道 式 、 带式 、 气 流 、 喷 雾 、 流 化 床 及 振 动 流 化 床 、 内 加 热 流 化床 、 流 化 床 喷 雾 造 粒 、 回 转 、 滚 筒 、 真 空 耙 式 、 真 空 双锥 回 转 、 桨 叶 式 、 闪 蒸 、 微 波 及 远 红 外 干 燥 机 等 , 以及 上 述 这 些 干 燥 方 式 的 两 种 以 上 的 组 合 。经 过 2 0 多 年 发 展 , 大 多 数 干 燥 设 备 我 国 都 能制 造 , 扭 转 了 干 燥 设 备 靠 进 口 的 局 面 , 有 的 已 达 到国 际 先 进 水 平 。 但 是 , 我 国 干 燥 技 术 在 基 础 理 论 研究 、 加 工 质 量 、 自 控 水 平 、 实 验 条 件 和 能 力 、 特 殊 物料 干 燥 工 艺 的 研 究 及 设 备 的 大 型 化 、 成 套 化 、 标 准化 方 面 与 国 外 仍 有 差 距 。我 国 化 工 行 业 对 干 燥 设 备 需 求 量 巨 大 , 已 成 为世 界 主 要 精 细 化 工 产 品 生 产 国 之 一 , 染 料 产 量 已 稳居 世 界 第 一 位 , 农 药 也 居 第 一 位 , 涂 料 居 第 四 位 。 各类 精 细 化 工 产 品 不 仅 能 基 本 满 足 国 民 经 济 发 展 的需 要 , 而 且 许 多 产 品 在 国 际 市 场 上 已 占 有 相 当 份 额 甚 至 具 有 举 足 轻 重 的 地 位 。 作 为 终 端 环 节 , 干干 燥 技 术 与 设 备D r y i n g T e c h n o l o g y & E q u i p m e n t 2 0 0 6 年 第 4 卷1 2 4 燥 设 备 需 求 量 大 。 在 无 机 盐 化 工 行 业 , 许 多 产 品 需要 干 燥 处 理 , 如 硫 酸 钾 、 元 明 粉 、 氯 化 钠 、 硫 酸 镁 、 硫酸 钡 、 精 制 盐 等 。目 前 , 化 工 行 业 干 燥 设 备 正 在 向 大 型 化 方 向 发展 。 如 我 国 生 产 的 闪 蒸 干 燥 设 备 , 直 径 可 达 2 . 4 m , 桨叶 干 燥 机 的 传 热 面 积 可 达 1 6 0 盘 式 干 燥 机 最 大传 热 面 积 已 达 到 1 8 0 机 械 离 心 式 喷 雾 干 燥 机 的处 理 量 可 达 4 5 t / h , 机 电 一 体 的 离 心 雾 化 器 的 处 理 量也 已 达 5 t / h 的 规 模 , 离 心 喷 雾 干 燥 机 直 径 已 达 1 0 。 压 力 式 喷 雾 干 燥 机 可 以 达 到 直 径 8 m 、 总 高 约5 0 m , 处 理 能 力 4 t / h 。 回 转 圆 筒 干 燥 机 直 径 可 达 3 m 、长 3 0 m 。 带 式 干 燥 机 面 积 也 达 到 1 4 0 蒸 汽 回 转干 燥 机 直 径 可 以 达 到 4 m 、 长 4 8 m 。 换 热 面 积 达2 4 0 0 加 热 流 化 床 干 燥 机 、 2 4 通 流 化床 干 燥 机 也 实 现 了 工 业 化 应 用 。2 0 多 年 来 , 在 化 工 领 域 有 关 干 燥 理 论 和 技 术 的研 究 与 开 发 主 要 集 中 在 以 下 几 方 面 : 提 高 效 率 , 降低 能 耗 ; 提 高 干 燥 速 率 , 使 设 备 紧 凑 ; 提 高 控 制 水平 , 优 化 干 燥 机 性 能 , 改 善 产 品 质 量 ; 安 全 操 作 和 控制 环 境 污 染 ; 增 强 灵 活 性 , 开 发 可 用 于 多 种 产 品 的干 燥 系 统 ; 开 发 多 目 标 加 工 系 统 , 使 干 燥 与 化 学 反应 、 烧 结 、 加 热 或 冷 却 、 涂 布 、 混 合 、 分 级 等 过 程 中 的二 种 或 几 种 结 合 在 同 一 装 置 中 进 行 。在 化 工 行 业 , 成 套 装 备 是 明 确 的 发 展 目 标 , 即以 干 燥 为 核 心 , 向 上 下 游 发 展 , 形 成 成 套 技 术 , 从 而实 现 行 业 突 破 。3 . 2 石 化自 上 世 纪 8 0 年 代 以 来 , 我 国 石 油 化 工 重 大 技术 装 备 研 制 和 国 产 化 取 得 了 很 大 的 成 绩 。 炼 油 设 备国 产 化 率 已 达 到 9 0 % 以 上 , 化 工 设 备 国 产 化 率 已 达到 7 0 % 左 右 , 一 批 重 大 装 备 已 达 到 或 接 近 国 际 先 进水 平 , 石 化 装 备 行 业 的 综 合 实 力 有 了 很 大 提 高 。石 化 装 备 的 特 点 是 技 术 先 进 、 研 制 难 度 大 、 成套 性 强 、 关 联 度 大 , 是 知 识 密 集 、 技 术 密 集 和 资 本 密集 型 产 品 。在 石 化 行 业 , 流 化 床 干 燥 机 ( 普 通 床 、 振 动 床 、双 质 体 振 动 床 、 内 加 热 流 化 床 ) 、 闪 蒸 干 燥 机 、 桨 叶干 燥 机 、 蒸 汽 回 转 干 燥 机 、 转 鼓 结 片 干 燥 机 应 用 广泛 , 很 多 产 品 已 替 代 进 口 。石 化 装 备 制 造 业 是 我 国 大 型 装 备 国 产 化 重 点支 持 领 域 。 目 前 某 些 装 备 已 实 现 了 国 产 化 。 如 内 加热 流 化 床 用 于 乙 二 酸 的 干 燥 , 已 替 代 了 进 口 产 品 。2 0 万 吨 / 年 H D P E 蒸 汽 管 回 转 干 燥 机 及 4 0 万 吨 /年 T A 装 置 蒸 汽 管 回 转 干 燥 机 已 实 现 了 国 产 化 。 差距 主 要 表 现 在 设 备 大 型 化 方 面 , 在 即 将 建 设 的 4 0 5 0 万 吨 / 年 聚 乙 烯 和 聚 丙 烯 装 置 以 及 6 0 万 吨 / 年聚 酯 装 置 的 大 型 干 燥 机 有 待 开 发 。P T A ( 精 对 苯 二 甲 酸 ) 干 燥 装 置 是 重 大 国 产 化项 目 , 目 前 我 国 一 些 科 研 院 所 、 企 业 单 位 已 作 了 一些 卓 有 成 效 的 开 发 、 设 计 和 产 业 化 工 作 。 已 研 究 出大 型 蒸 汽 干 燥 机 的 工 业 模 型 , 正 在 研 制 直 径 4 m 、 长4 8 m 的 用 于 P T A 干 燥 的 蒸 汽 干 燥 机 。为 适 应 石 油 化 学 工 业 日 益 激 烈 的 国 际 竞 争 , 降本 增 效 和 提 高 产 品 的 竞 争 能 力 , 建 设 大 型 化 装 置 、发 展 规 模 经 营 是 实 现 这 一 目 标 的 有 效 途 径 。 石 化 装备 将 向 着 大 型 化 、 高 效 化 、 节 能 降 耗 方 向 发 展 。 在 这个 过 程 中 , 干 燥 设 备 厂 家 应 积 极 参 与 新 工 艺 新 技 术的 研 究 与 开 发 , 新 工 艺 需 要 新 设 备 去 实 现 。 装 备 的新 设 计 、 新 材 料 和 新 制 造 技 术 是 在 化 工 工 艺 的 新 要求 下 发 展 起 来 的 。 要 摆 脱 依 赖 引 进 的 落 后 局 面 , 逐步 提 高 自 主 开 发 能 力 , 开 创 先 进 的 工 艺 流 程 , 也 需要 干 燥 装 备 企 业 的 参 与 配 合 。干 燥 单 元 在 石 化 工 程 设 计 中 , 常 被 视 为 辅 助 性单 元 而 被 忽 略 。 实 际 上 它 是 降 低 能 耗 的 重 要 环 节 。在 繁 杂 的 化 工 工 程 设 计 中 , 工 程 设 计 单 位 常 缺 少 精力 去 改 善 这 些 单 元 的 性 能 。 然 而 这 些 恰 恰 是 装 备 制造 企 业 的 技 术 专 长 。 同 时 , 装 备 制 造 企 业 具 有 利 用和 综 合 各 行 各 业 用 户 同 类 共 性 技 术 的 条 件 , 企 业 又有 较 强 的 专 业 性 产 品 的 设 计 开 发 人 才 , 因 此 有 能 力为 用 户 提 供 所 需 的 模 块 式 先 进 操 作 单 元 。 这 不 但 扩展 了 市 场 , 提 高 了 自 身 的 经 济 效 益 , 也 可 在 石 化 行业 找 到 自 己 的 定 位 。 因 此 石 化 行 业 是 干 燥 装 备 企 业大 有 可 为 的 市 场 领 域 。3 . 3 医 药干 燥 设 备 在 制 药 行 业 的 应 用 , 已 有 相 当 长 的 历史 , 从 2 0 世 纪 六 七 十 年 代 就 已 大 量 使 用 的 箱 式 烘房 或 热 风 循 环 烘 房 , 到 2 0 世 纪 8 0 年 代 的 真 空 干 燥设 备 , 再 到 2 0 世 纪 9 0 年 代 沸 腾 床 与 喷 雾 干 燥 、 包衣 、 造 粒 设 备 的 广 泛 应 用 , 2 0 世 纪 末 期 真 空 冷 冻 干燥 机 、 微 波 干 燥 机 也 能 自 己 生 产 , 基 本 能 满 足 制 药行 业 要 求 , 特 别 是 本 世 纪 初 医 药 行 业 实 行 的 G M 。一 台 合 格 的 制 药 干 燥 设 备 , 不 仅 需 满 足 干 燥 操作 要 求 , 还 应 满 足 G M P 要 求 ; 既 要 满 足 设 备 强 度 、精 度 、 表 面 粗 糙 度 及 运 转 可 靠 性 等 要 求 , 还 要 考 虑结 构 可 拆 卸 、 易 清 洗 、 无 死 角 , 避 免 污 染 物 渗 入 。 设第 3 期 史 勇 春 等 . 中 国 干 燥 技 术 现 状 及 发 展 趋 势 1 2 5 计 时 要 消 除 难 以 清 洗 和 检 查 的 部 位 , 采 用 可 靠 的 密封 。 制 造 时 设 备 内 壁 光 洁 度 要 高 , 所 有 转 角 要 圆 滑过 渡 。沸 腾 制 粒 干 燥 和 喷 雾 沸 腾 制 粒 干 燥 于 上 世 纪9 0 年 代 在 国 内 制 药 工 业 开 始 应 用 。 现 在 传 统 的 多 单元 干 燥 装 置 已 完 全 被 符 合 G M P 要 求 的 一 步 制 粒 干燥 机 所 取 代 , 在 一 台 设 备 中 同 时 完 成 混 合 、 制 粒 和干 燥 。 我 国 制 粒 干 燥 技 术 装 备 已 接 近 国 际 水 平 。冷 冻 干 燥 技 术 是 将 湿 物 料 冻 结 到 冰 点 以 下 , 然后 使 水 分 由 固 态 直 接 升 华 成 气 态 水 蒸 汽 , 从 而 使 物料 中 水 分 含 量 降 低 得 到 干 物 料 要 求 的 一 种 干 燥 技术 。 生 产 流 程 有 四 步 : 前 处 理 、 速 冻 、 脱 水 和 后 处 理 。医 药 用 冻 干 机 主 要 用 于 血 清 、 血 浆 、 疫 苗 、 酶 、 抗 生素 等 的 生 产 和 药 品 保 存 。 药 品 冻 干 包 括 西 药 和 中 药两 部 分 。 西 药 冻 干 在 国 内 已 经 开 展 起 来 , 较 大 型 的制 药 厂 都 有 冻 干 设 备 。 今 后 研 究 的 方 向 是 在 保 证 产品 质 量 的 前 提 下 , 如 何 提 高 冻 干 效 率 、 缩 短 干 燥 时间 、 节 约 能 源 。 中 药 冻 干 在 国 内 还 没 完 全 展 开 , 目 前局 限 于 人 参 、 鹿 茸 、 山 药 、 冬 虫 夏 草 等 少 量 药 材 , 大量 中 成 药 还 没 有 冻 干 工 艺 。 我 国 中 药 冻 干 工 艺 的 研究 很 有 潜 力 。微 波 具 有 穿 透 非 金 属 、 被 金 属 反 射 、 被 水 或 含水 物 质 吸 收 的 特 性 。 微 波 能 量 直 接 辐 射 到 物 料 层 内部 , 使 料 层 内 部 温 度 升 高 , 生 产 压 力 , 蒸 发 的 湿 分 向表 面 转 移 并 被 热 气 带 走 , 干 燥 时 间 缩 短 2 / 3 , 同 时 具有 消 毒 作 用 。 微 波 干 燥 主 要 用 于 中 药 , 干 燥 速 度 快 ,能 源 利 用 率 高 , 干 燥 灭 菌 效 果 好 、 品 质 优 , 且 可 以 进行 连 续 化 、 自 动 化 生 产 , 生 产 环 境 符 合 G M P 要 求 ,值 得 推 广 应 用 。 但 微 波 技 术 不 适 于 热 敏 性 物 料 的 干燥 。 此 外 , 是 否 会 影 响 药 物 的 稳 定 性 、 疗 效 等 , 尚 需深 入 研 究 和 探 讨 。3 . 4 食 品 食 品 冷 冻 干 燥 技 术冻 干 产 品 能 够 维 持 原 有 的 形 状 , 保 持 原 由 的 色香 味 及 营 养 成 分 , 保 质 期 长 , 因 而 在 果 蔬 类 、 调 味品 、 糖 料 类 、 固 体 饮 料 类 、 牛 初 乳 、 方 便 食 品 类 、 香 精类 干 制 中 应 用 广 泛 。食 品 冻 干 设 备 约 于 1 9 4 3 年 出 现 在 丹 麦 。 发 展至 今 , 各 工 业 发 达 国 家 几 乎 都 生 产 食 品 用 冻 干 机 。以 冻 干 面 积 分 , 有 小 到 0 . 1 验 冻 干 机 和 大 到2 0 0 产 用 冻 干 机 ; 从 冻 干 箱 形 状 看 , 有 方 形 、圆 形 和 隧 道 式 ; 从 自 动 化 程 度 看 , 可 手 动 、 半 自 动 和全 自 动 ; 从 工 作 方 式 看 , 有 间 歇 式 、 半 连 续 式 和 连 续式 ; 从 冷 冻 方 式 看 , 有 冻 干 合 一 型 和 冻 干 分 离 型 , 冻干 合 一 型 又 可 分 直 冷 直 热 式 、 直 冷 间 热 式 、 间 冷 直热 式 和 间 冷 间 热 式 等 几 种 类 型 。 食 品 冻 干 设 备 的 生产 厂 家 在 世 界 上 较 有 影 响 的 有 丹 麦 A t l a s 公 司 和 日本 共 和 真 空 株 式 会 社 。我 国 第 一 台 冻 干 机 是 1 9 5 1 年 由 上 海 葛 学 煊 工程 师 设 计 的 , 当 时 主 要 是 仿 制 。 以 后 2 0 多 年 间 发 展很 慢 , 8 0 年 代 开 始 才 有 了 较 大 发 展 。 目 前 国 内 生 产的 食 品 冻 干 机 其 性 能 指 标 完 全 可 以 达 到 国 际 同 类产 品 的 水 平 , 价 格 仅 为 引 进 设 备 的 1 / 2 1 / 4 。食 品 冻 干 技 术 今 后 的 发 展 方 向 是 提 高 产 品 质量 , 降 低 产 品 成 本 。 冻 干 工 艺 研 究 方 向 应 该 是 建 立最 佳 冻 干 工 艺 和 寻 求 冻 干 产 品 质 量 的 检 查 方 法 。冻 干 理 论 的 研 究 包 括 三 部 分 内 容 : 被 冻 干 物 料在 预 冻 和 干 燥 过 程 中 传 热 传 质 的 理 论 研 究 ; 冻 干 机内 非 稳 态 温 度 场 和 稀 薄 气 体 流 动 的 理 论 研 究 ; 预 冻过 程 中 物 料 内 水 分 的 液 固 相 变 , 干 燥 过 程 中 物 料内 水 分 的 固 汽 相 变 , 捕 水 器 内 水 蒸 气 的 汽 固 相变 的 理 论 研 究 。 果 蔬 干 燥 技 术果 蔬 干 燥 技 术 是 一 个 非 常 活 跃 的 研 究 方 向 。 果蔬 通 过 脱 水 干 燥 , 可 提 高 原 料 可 溶 性 物 质 的 浓 度 ,阻 碍 微 生 物 繁 殖 , 抑 制 蔬 菜 中 酶 的 活 性 , 从 而 使 脱水 后 的 蔬 菜 能 够 在 常 温 下 较 久 保 存 , 且 便 于 运 输 和携 带 。果 蔬 可 采 用 常 压 热 风 干 燥 ( 如 网 带 式 干 燥机 ) 、 真 空 冷 冻 干 燥 、 微 波 干 燥 、 远 红 外 干 燥 、 渗 透 干燥 和 过 热 蒸 汽 干 燥 。 近 年 来 新 开 发 的 干 燥 设 备 有 喷射 泵 式 真 空 冻 干 设 备 、 真 空 油 炸 果 蔬 脆 片 设 备 、 氮气 干 燥 器 、 太 阳 能 成 套 干 燥 设 备 、 微 波 真 空 干 燥 机 、振 动 流 化 床 干 燥 机 等 。我 国 目 前 生 产 果 蔬 的 主 流 干 燥 设 备 普 遍 存 在干 燥 速 度 慢 、 能 耗 大 、 成 本 高 、 产 品 复 水 性 能 差 、 品质 保 存 率 低 等 缺 陷 , 导 致 了 果 蔬 制 品 在 国 际 市 场 的价 格 滑 坡 、 国 内 市 场 打 不 开 销 路 的 严 峻 局 面 。 果 蔬干 燥 研 究 存 在 的 问 题 : 一 是 对 各 种 脱 水 果 蔬 的 复 水性 能 缺 乏 研 究 , 较 少 了 解 某 些 干 制 品 改 善 复 原 性 常用 的 手 段 ; 二 是 选 择 合 适 干 制 手 段 的 能 力 较 弱 。 近年 来 有 过 分 夸 大 某 种 干 燥 方 式 的 优 点 , 而 忽 略 其 缺点 的 趋 势 。 如 一 味 强 调 冻 干 产 品 品 质 的 优 点 , 而 忽略 其 易 吸 潮 、 易 碎 、 设 备 投 资 大 、 操 作 费 用 高 等 缺点 。果 蔬 干 燥 研 究 方 向 :干 燥 技 术 与 设 备D r y i n g T e c h n o l o g y & E q u i p m e n t 2 0 0 6 年 第 4 卷1 2 6 在 保 证 品 质 方 面 , 开 发 选 用 不 同 干 制 技 术 以 适应 不 同 果 蔬 的 干 制 特 性 , 从 而 保 障 干 制 品 的 品 质 。如 真 空 冷 冻 干 燥 、 过 热 蒸 汽 干 燥 分 别 适 用 于 热 敏 性和 过 敏 性 物 料 的 干 燥 ; 微 波 加 热 均 匀 , 可 以 避 免 一般 加 热 干 燥 过 程 由 于 内 外 加 热 不 匀 而 引 起 的 品 质下 降 , 能 充 分 保 持 新 鲜 蔬 菜 原 有 的 营 养 成 分 , 并 具有 反 应 灵 敏 、 便 于 控 制 、 热 效 率 高 、 无 余 热 、 无 污 染等 显 著 特 点 ; 远 红 外 干 燥 可 使 干 燥 效 率 和 干 燥 质 量显 著 提 高 ; 连 续 冷 冻 干 燥 则 是 一 种 发 展 趋 势 。微 波 干 燥 、 远 红 外 干 燥 和 声 波 干 燥 是 国 际 上 应用 较 为 普 及 的 三 种 高 效 节 能 新 技 术 。 国 际 趋 势 是 将微 波 或 远 红 外 与 真 空 低 温 技 术 结 合 , 避 免 内 部 升 温失 控 。 热 泵 和 太 阳 能 干 燥 是 近 年 才 应 用 在 果 蔬 干 燥中 的 节 能 新 技 术 , 但 干 制 温 度 低 、 干 燥 时 间 较 长 。3 . 5 粮 食国 外 现 在 使 用 的 粮 食 干 燥 机 按 其 结 构 及 干 燥原 理 分 主 要 有 顺 流 式 、 横 流 式 、 混 流 式 、 逆 流 式 和 内循 环 移 动 式 几 种 。 我 国 目 前 使 用 的 干 燥 机 按 其 结 构及 干 燥 原 理 分 主 要 有 :( 1 ) 塔 式 干 燥 机 塔 体 采 用 砖 钢 混 合 结 构 , 处 理量 大 , 一 次 降 水 不 低 于 1 0 % , 主 要 用 于 玉 米 、 小 麦 的烘 干 。( 2 ) 滚 筒 式 干 燥 机 干 燥 段 的 筒 体 为 钢 筒 , 缓苏 、 冷 却 段 为 砖 混 结 构 , 主 要 用 于 水 稻 、 小 麦 的 烘干 。( 3 ) 流 化 床 干 燥 机 结 构 简 单 , 主 要 用 于 水 稻 、小 麦 和 油 菜 籽 的 烘 干 。( 4 ) 网 柱 式 干 燥 机 粮 食 在 双 层 网 状 板 间 流动 , 形 成 的 粮 柱 与 干 燥 介 质 成 错 流 运 动 , 主 要 用 于玉 米 、 水 稻 、 小 麦 的 烘 干 。( 5 ) 顺 逆 流 干 燥 机 粮 食 与 热 风 同 方 向 运 动 ,干 燥 均 匀 , 热 效 率 较 高 ; 冷 风 与 粮 食 反 方 向 运 动 , 干燥 后 粮 食 品 质 好 。( 6 ) 蒸 汽 干 燥 机 利 用 一 定 压 力 的 蒸 汽 , 通 过换 热 器 间 接 烘 干 粮 食 。( 7 ) 顺 流 式 干 燥 机 它 可 以 使 用 较 高 的 风 温 而不 降 低 粮 食 品 质 。( 8 ) 循 环 式 干 燥 机 属 批 式 干 燥 机 , 湿 粮 喂 入干 燥 机 后 , 在 机 内 循 环 , 同 时 受 热 风 的 作 用 使 水 分蒸 发 , 达 到 要 求 的 终 水 分 后 , 停 机 卸 粮 。( 9 ) 顺 混 流 式 干 燥 机 综 合 了 顺 逆 干 燥 适 合 湿粮 的 特 点 和 混 流 干 燥 均 匀 及 干 后 水 分 低