（机械工程专业论文）abs装置中流化床式干燥器的优化设计改造研究.pdf

陷装置中流化床式干燥器的优化设计改造研究 摘要 干燥器改造主要解决a b s 粉料料斗的缓冲能力不够，易堵塞粉料科斗也减少空气与粉 料产品的接触发生氧化，提高产品的外观质量。同时也有利于安全生产。但由于在a 眵生产 的工艺中，该干燥器采用氮气循环干燥尚无先例，有许多技术难题没能解决没有实旄，a 皓 装置自一九九七年开工以来，由于设计上存在问题。干燥系统运行一直不够稳定，装置无法 达到设计负荷，系统始终处于开开停停的状态。产品的外观不均一，在市场上用户反映很不 理想产品的售价比国内外的同类产品低3 0 0 元吨左右。针对这种情况，开工初期经过多 方比较提出了干燥器采用氮气循环，熟空气改为热氨气，氮气密闭循环使用；采用水喷淋式 冷却塔除去氮气中夹带的水份，冷却塔热量取出采用两级冷却，即一级冷却采用循环水，二 级冷却采用浅冷水；循环系统内的压力采用分程控制，及时补充和捧放氮气；将原干燥器捧 风机更换成大功率风机，提高风机出口压力，克服冷却塔的阻力。以保证干燥系统的风量： 在流化床干燥器的正下方分布板上安装大颗粒排出管；这样既解决a b s 粉料料斗的缓冲能力 不够，易堵塞粉料料斗也减少空气与粉料产品的接触发生氧化。采用氮气循环干燥代替空气 干燥使粉料在干燥过程中不与空气接触，既可以避免系统爆燃，又可以使a b s 产品避免因氧 化而发生变色，保证产品的颜色均一稳定，安全环保效益和经济效益显著 关键词；a b s 装置；干燥器：流程：改造；效益 s t u a yo n a l t e r a t i o no f l f l u i d i z e db e dd r y e rf o r a b $ p l a n t t h em o s t l yi b o l v o c ia i k 删o i io fd r y e ri si m u t l c i c i e _ l te m h i o n i n gc a p a c i t yo fh o p p e ri na b $ i f p o w d e rl o ti se i l yb l o c k e d 叩，o x i d a t i o nb yc o n t a c to fa i ra n dp o w d e rl o tc b er e d u c e d t h e a l t e r a t i o ni m p r o v e sp r o d u c ta p p e a r a n c eq u a l i t ya n di si nf a v o ro fs a f e t yi np r o d o e t i o n b u ti na b $ p r o c l u e t i v ep r o c e s s ，t h e r ei si l op r c e c d e l l tu s e db yn 2c i r c l ed r y i n gs y s t e m , a n dm a n yt e c h n i c a lp r o b l e m s 岫en o tb e e nr e s o l v e da n dc a r r i e do u t t h ea b s p l a n th a ds t a r t e du ps i n c e1 9 9 7 ，o w i n gt ot h e d e f i c i e n td e s i g n , i n s t a b i l i t yo fd r y i n gs y s t e mi sc o n t i n u o u s , t h ep l a n tw a su n a b l et oa c h i e v e t h ed e s i g nl o a d , a n dt h es y s t e mw 笛a l w a y si nt h ei n - a n d - o u tc o n d i t i o n b e c a u s eo fp r o d u c t i n h o m o g e n e o u sa p p c a l 8 1 1 c e 0 5 e i s r e f l e c t i o ni sn o tg o o d s op r i c eo f p r o d u c t si s3 0 0 r m b t o ni o w 盯 t h a no t h e r 胛o d u c 缸a th o m ea n da b r o a d a i m i n ga tt h i sc o n d i t i o n , 越t h eb e g i n n i n go f o n s e tb yv e r s a t i l e c o m p a r i s o n st e c h n i c i a ni nb r a n c hf a c t o r yh o l dl l pn 2c i r c l e 出y i f 唱s y s t e m , i nw h i e l ab e m i r e dn 2i n s t e a do f h e a l e da i ra n dn 2i se l o , j e dl o o p t h es y s t e mu s 鹤s p r a yt o w c tr e m o v i n gm o i s t u r ec a r r i e d s e c r e t l y i nn 2e x t r a c t i o no fh e a tq u a n t i t yi st w o - s t , a g en ：f i i g c r a t i o n t h ei n i t i a lc h i l l i n gl 麟 c i r c l i i m i i l gw a t e r , t h es e c o n a a r yc h i l l i n gl i s t ss h a l l o wc o l dw a t e r p 端s u 佗i nt h ec i r c l ed r y i n gs y s t e mi s s p l i tc o n t r o l , w h i c h 髑ns u p p l ya n dj l c a s en 2i nt i m e d r a f tb l o w e ri se l l a n g c dt oh i g h - p o w e rt o i n e t e a s oe x i tp 燃s l 鹏b yh i g h - p o w e rd r a f tb l o w e rt h ea r a go fc o o l i n gt o w e l i so y e l c o n l t i no r d e l t o g o a r a n t e ea m o u n to f w i n di nt h ed f y i n gs y s t e m o nt h ed i s t r i b t a i o np l a t eu n d e rf l u i d i z e db e dd r y e rl a r g e g r a n u l e d i s e h a t , g e p i p e s 唧i n s t a l l e d , w h i c h m h i e v e t h e a i m o f m o s t l yr e s o l v 踟la l t e r a t i o n u s i n g n z c i r c l ea r y i n gs y s t e mi n s t e a do f a j rd 咖啪p r e v e n tp o w d e rl o tc o n t a c t i n ga i r t h er e s o l v e dc a na v o i d n o to n l ys y s t e md e f l a g r a t i r l gb u ta l s oa b sp r o d u c t sc l m g i l l gc o l o r 蚵o x i d a t i o n e f f e c t so fa l t e r a t i o n g u a r a n t e ep r o d u c t st m i f o r mc o l o ra n dm a k es a f e t y k e y w o r d s ：a b $ p l a n t ；d r y e r ；d i a g n m ；a l t e r a t i o n ；b e n e f i t m 学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是我在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的研究 成果据我所知，除文中已经注明引用的内客外，本论文不包含其他个人巴经发表 或撰写过的研究成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均巴在文中作了 明确说明并表示谢意 学位论文使用授权声明 本人完全了解大庆石油学院有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学 位论文并向1 3 1 家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版有权将学位论 文用于非赢利目的的少量复饲并允许论文进入学校图书馆被查阅有权将学位论文 的内容编入有关数据库进行检索有权将学位论文的标题和摘要汇编出版保密的 学位论文在解密后适用本规定 学位论文作者签名：岛呀i 务 导师签名：苛年帚瑾a 日期：卿z ， 日期：阳7 、占、) 创新点摘要 i ，干燥器采用氮气循环： 2 ，采用水喷淋式冷却塔除去氮气中夹带的水份t 3 、将原干燥器梓风机更换成大功率风机： 4 、在流化床干燥器的正下方分布扳上安装大颗粒捧出管 1 1 选题背景 第一章概述 a b s 树脂又称丙丁苯树脂，是苯乙烯树脂中发展和变化最大的品种，由于其具有优 良的抗冲性、高刚性、耐油性、耐低温性、耐腐蚀性和电气性能，且容易加工，价格低 廉等优点，使其在电子电器、仪器仪表、汽车、建材工业和日用品等方面具有广泛的应 用。近年来，随着我国国民经济的高速增长，我国a b s 树脂的生产和消费也呈现出了高 速发展的态势，但目前我国的a b s 生产能力和产量远远不能满足实际生产的需要，每年 都得大量进口，开发利用前景广阔。因此完成对现有a b s 树脂生产装置和生产技术的改 进工作，是我国a b s 生产行业的当务之急。 干燥设备作为a b s 树脂生产装置中的关键性设备，其运行状况将直接影响 b s 装置 的产量和产品质量。作为石化企业，其产品的质量、性能的好坏，成本、价格的高低， 将直接影响该企业产品的市场占有率和市场竞争力。以大庆石化总厂为例，其现有a b s 氮气循环干燥系统自1 9 9 7 年投料开工以来，由于其设计上存在的问题，运行一直不稳 定，始终未能在设计负荷下长周期稳定运行。并且多年来装置每月均需停车彻底检查、 清洗一次，导致装置一直处于开开停停状态，不仅严重降低了整套装置的生产效率和 a b s 产品的年产量，同时也因设备现存问题而使a b s 产品的质量、性能受到负面影响， 使得我们的产品相对于国内同行业的价格低出了3 0 0 元吨左右，直接影响了大庆石化 公司a b s 产品的市场占有率和经济利益，因此完成对现有a b s 装置的局部结构改造设计， 是我国a b s 树脂行业生产的需要。也是企业经济发展的需要r i j 。 1 2a b s 装置简介 a b s 装置是引进韩国锦湖公司专利技术，由大庆石化设计院详细设计的，装置与1 9 9 7 年8 月投料试车，9 月生产出合格产品。装置设计年产量5 万吨，可生产1 8 个等级5 9 个牌号的a b s 产品。 整个a b s 装置由a b s 聚合、凝聚干燥( 该工段采用流化床干燥工艺) 、挤压造粒三 部分组成。工艺上主要采用乳液接枝生产a b s 粉料和本体连续生产s a n 散料。在a b s 聚 合部分，首先进行丁二烯聚合反应生产丁二烯胶乳，然后苯乙烯和丙烯腈与丁二烯胶乳 进行接枝聚合，生产接枝a b s 胶乳。在a b s 胶乳中加入抗氧剂和颜色稳定剂，再加入凝 聚剂使a b s 胶乳生成a b s 浆液，浆液进入脱水机进行脱水后，得到含水量3 0 左右的湿 粉科；在凝聚干燥部分，含水量约3 0 的湿粉料被送入到流化床干燥器中进行干燥，干 燥后得到含水量小于1 的干粉料( a b s 粉料) ；在挤压造粒部分，将含水量约l 的a b s 大庆石油学院工程硕士研究生学位论文 粉料与s a n 车间生产的s a n 本体s a n 颗粒按照一定比例混合，同时加入相应润滑剂，经 过挤出机造粒后，生产出a b s 产品。其基本流程为：离心机脱水后含水量小于3 0 的 a b s 湿粉科，进入螺旋输送器送入湿粉料缓冲料斗，再通过螺旋加料嚣送入干燥其器 进入干燥器的湿粉料被粉料分散器均匀的分散在流化床干燥器的床层上；经空气过滤器 过滤的空气，有风机吸入并加压，再经过空气加热器加热后分三路送入干燥器，和湿粉 料进行接触f 2 j 。 图1 - 1 空气干燥系统 f 培1 l a i rd r y i a gs y s t e m 卜螺旋输送器2 一螺旋输送器3 一螺旋加料器4 一空气过滤器 5 一空气加热器6 一湿粉料缓冲料斗7 一粉料分散器8 一抽风机 9 一袋式过滤器1 0 一底部旋转阀1 1 - 流化床式干燥器 i - s c r o uc o n v e y o r2 - s c r e wc o n v e y o r3 - s c r e wf e e d e r4 - a i rf i l t e r5 - a i rh e a t e r 6 - w e tm a s hs u r g eh o p p e r7 - p o w d e rl o td i s p e r s e r8 - e x h a a s t e r9 - b a gf i l t e r i o - b o t t o mr o t a r yv a l v ei1 - f l u i d i z e d - b e dd r i e r 湿粉料吸收的热量有两个来源，一是热空气带来的热量，二是干燥加热柜带来的的 热量( 加热柜的热量靠热水罐提供) 。湿粉料在干燥器一段停留9 5 分钟。二段停留1 5 分钟，三段停留9 分钟，干粉料排出干燥器后直接入仓。从干燥器排出的热空气中夹杂 有一定浓度的细粉料，须送入袋式过滤器进行过滤，袋式过滤器由两部分组成：下部是 旋风分离器，上部是袋式过滤器。空气经旋风分离器分离后，空气中的夹杂的较大颗粒 的物料被分离出来。再经过袋式过滤器的过滤后，所有的粉料都被分离出来，经过袋式 过滤器底部的旋转阀回到干燥器内。袋式过滤器抽风机将尾气抽出后，直接捧入到大气 2 第一章概述 中1 3 1 。 乳化荆水s t n凝聚剂 图1 - - 2a b s 装置造粒工艺流程图 f 培i - 2 f l o wd i a m a mo fa b s 1 3 流化床式干燥器在a b s 装置中的作用 流化床式干燥器在a b s 装置中被用于干燥湿粉料，是凝聚干燥工段，该工段的作用 是将聚合工段所生产出的a b s 湿粉料进行干燥，使其含水量由3 0 下降到1 以下。其 具体干燥流程为：含水量为3 0 的湿粉料，经由螺旋输送器送入缓冲料斗，再通过螺旋 加料器送入到干燥器内进行干燥，由粉料分布器均匀的分布第一室的分布板上；干燥用 的氮气过滤后由风机吸入并加压，经氮气加热器加热升温后分三路送入床层，与湿物料 进行传热传质( 湿物料的热量来源除热氮气外还有加热柜，加热柜内的热水罐中通有循 环热水) ；在与热氮气接触过程中，湿物料表面的水分不断受热蒸发，当粉体表层水分 含量低于内部水分含量时，粉体内部水分就会向分体表层扩散，进而从表层蒸发出去， 经过一定时间连续的蒸发、扩散、蒸发后粉科达到预定的干燥效果，湿粉料在一段停留 9 5 分钟，二段停留1 5 分钟，三段停留9 分钟，达到预定干燥效果后排出料仓，又风送 装置送入料仓。从干燥器中排出的氮气，夹杂有一定量的细粉料，需要经旋风分离器分 离和袋式过滤器过滤后，方可送入冷却装置进行冷却和除湿分离，然后送入系统的氮气 循环管道循环利用：而分离出的细粉料经由袋式过滤器底部的旋转阀送回到干燥器内。 1 4 目前a b s 装置中流化床式干燥器存在的问题 1 4 1 空气干燥系统中由于干燥介质空气的理化性质而引起的问题 ( 1 ) 空气干燥系统的爆燃问题： 3 查奎至鎏兰兰三耋鎏主要耋圭丝兰銮 当采用空气作为干燥介质时，夹带有一定浓度细粉料的热空气从干燥器出口捧出 后，进入带式过滤器进行过滤，大粒径的粉料被分离出来，在袋式过滤器的顶部充满了 小粒径的细粉料。粉尘达到爆炸极限，遇到火花就会爆炸，而空气经过旋风分离器切面 时流速非常快，极易产生静电，大量静电累计，一旦放电产生火花，就会发生爆燃”1 。 ( 2 ) 清洗频率高： 进入干燥器的湿粉科，容易在干燥器内堆积，a b s 粉料堆积时间过长，与空气中的 氧气发生反应自身放热，引起自燃。为了避免粉料堆积，干燥系统必须每半个月停车检 查一次，发现粉料堆积立即处理，每一个月彻底清洗一次，清洗时间为4 0 小时，不但 影响了a b s 粉料的产量，还耗费大量的人力物力嘲。 ( 3 ) 物料的长时间堆积氧化自燃： 为防止粉料与空气的接触氧化，干燥器的温度只能控制在6 5 以下，这个温度不能 保证粉料完全被干燥，从干燥器排出的干粉料含水量长期维持在1 2 1 4 。由于粉料 含水量高于1 0 影响粉料的贮存，造成粉料在仓内架桥，料仓下料困难，影响造粒工 序的生产。 ( 4 ) m s 颗粒颜色不稳定： 严重影响a b s 颗粒的外观，使得产品价格相对于市场上其他同类产品有所降低。 1 4 2 系统匹配问题 该卧式多室流化床干燥系统的设计能力为4 5 t h ( 产品) ，而在多年来的实际生产 当中，该设备只能在3 7 5t h ( 产品) 的负荷下才能长周期稳定运行，当在4 5t h 负荷下时，连续生产7 2 小时后便不能继续正常运转，因此，需要对整个氮气循环系统 进行核算，确认循环风量、风机能力、氮气加热器、脉冲布袋除尘器等是否需要更新， 最终目的是使系统内各设备能够满足在4 5t h ( 产品) 的负荷下连续长周期运行的条 件。 1 4 3 干燥器内部大颗粒排出流道 在进料时，由于有未打碎的a b s 大颗粒进入干燥器，被干燥后长时间停留累计在第 一室、第二室的挡板的正下方的分布板上，到达一定程度就会堵塞流化床内的粉料流道， 致使a b s 粉料不能顺利排出干燥器而停车检修。因此需要设计安装大颗粒排出口，使大 颗粒及时、均匀排出，以保证整套干燥装置的连续稳定运行。 1 4 4 流化床干燥器出料口调节阀 流化床干燥器出料口的调节阀原设计只有开关两种状态，不利于调节a b s 粉料在流 化床内的停留时间，易形成一股一股的出料状态，使流化床干燥器床层不稳定，床层一 会高一会低，最终导致的问题是鼓风机、引风机的风送压头不稳定，出料一股一股的状 态，使a b s 粉料料斗的缓冲能力不够，易堵塞粉料料斗旧。 第一章概述 1 5 重点要解决的问题 综上所述，现有a b s 装置中的卧式多室流化床干燥器存在着干燥介质的氧化性、系 统匹配、大颗粒堵塞床层、出料口不连续调节这四个问题。在这四个问题当中，前三个 问题是导致干燥系统不能连续稳定运行的最根本的的原因，如果空气的氧化性问题和大 颗粒的堆积堵塞闯题得不到解决，那么干燥器内湿物科的氧化爆燃问题和床层挡板被大 颗粒堵塞的现象会继续发生，导致干燥器频繁的停车清洗，系统的连续稳定工况永远无 法达到；因此这两个问题必须首先解决。同时还要保证系统连续稳定运行所需的最基本 的客观条件，就是要解决系统的设备匹配问题，适当更换个别操作量过小的设备，最终 使其能够满足干燥系统设计负荷一，。 因此本次改造的重点在于解决如下问题： ( 1 ) 空气干燥系统中干燥介质的含氧问题 干燥介质空气由于含氧，在干燥过程中易造成如下问题：氧的存在造成干燥系统的 爆燃、物料氧化自燃，干燥温度过低而引起的物料架桥、a b s 颗粒的颜色不稳定等问题， 这些问题要想的到解决，必然要先解决掉干燥介质空气中所含的氧的问题，只有将当含 氧量降低到3 以下时，物料的爆燃几率得到控制；湿物料堆积后的缓慢氧化问题得到 解决，清洗频率降低，产量可相应提高；解决了缓慢氧化问题后，干燥温度相应提高， 干燥后的产品含水量降低，利于保存；a b s 颗粒的颜色等外观也会相应提高。因此，完 成对现有的空气干燥介质中含氧量的改造问题，是提高装置的产品质量、产量的当务之 急“0 1 。 ( 2 ) 系统匹配问题 该装置自开工以来，从未达到设计载荷，在外界公用工程得到保障的条件下，当实 际操作负荷为3 7 5t h 时，系统不存在系统匹配方面的问题，即系统内的循环风量、 风机能力、氮气加热器、脉冲布袋除尘器等设备的工作能力是足够满足生产要求的：完 成系统改造后，系统将工作在4 5 t h ( 产品) 的操作量下，随之出现的问题是系统内现 有的鼓风机、排风机、布袋除尘器都将工作在接近甚至高于额定工作负荷的高负荷下， 直接影响这几种设备的寿命以及工作可靠性，因此，要完成a b s 氮气循环干燥系统在设 计负荷( 4 5t h 产品) 下长周期稳定运行的改造设计工作，除了要完成大颗粒物料的 捧出流道设计外，还要完成设计负荷下整个r b s 干燥系统的匹配设计。 鼓风机、引风机、袋式除尘器、换热管等装置的实际工作能力，尚需进行核算，考 察各装置的工作能力能否满足干燥系统在设计负荷下的生产要求，同时完成系统在设计 负荷下的工艺参数调整。 ( 3 ) 流化床干燥器内大颗粒的排出问题 a b s 装置不能连续稳定运行的另一个主要原因是，流化床内部局部结构的缺陷或不 健全，如缺少大颗粒排出流道问题，大颗粒物料主要集中在一二室挡板位置处，随着干 燥过程的进行，大颗粒物料在分布板上的累计量逐渐增加，在没有相应措施排出大颗粒 5 大庆石油学院工程硕士研究生学位论文 - _ - _ _ _ _ - _ _ - - | - _ _ _ - _ _ - _ _ _ _ _ _ - _ _ - _ _ - _ _ _ - - _ _ _ - _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 一1 的情况下，大颗粒会堵塞分布板，影响新物料的流化和干燥，导致装置停车检修和清理， 由此可知，在现有的3 7 5t h 的操作量下，要达到4 5 t h 的操作量，还要提前解决大 颗粒物料的捧出问题“ 1 6 选题的实际意义 近年来，尽管我国的a b s 树脂生产能力和产量增长很快，但仍不能满足实际生产的 需求，每年均需进口，而且进1 3 量逐年增加；随着家电工业和汽车工业的迅猛发展，我 国a b s 树脂的消费量增加很快，1 9 9 5 年我国a b s 树脂的表观消费量为8 3 6 7 k t ，2 0 0 0 年增加到1 7 4 1 1k t ，2 0 0 3 年我国a b s 树脂的表观消费量为2 3 1 9k t ，2 0 0 4 年达到2 5 6 3k t ， 比2 0 0 3 年增长了1 0 5 2 ，1 9 9 9 2 0 0 4 年的表观消费量的年均增长率为1 1 5 6 ，近年 来我国a b s 树脂的供需状况如下表： 表i - 1 近年来我国a b s 树脂的供需情况( k t h ) t a b l e l ls u p p l ya n dd e m a n do f a b si nr e c e r l ty e a r si nc h i n a ( k 伽) 我国已经成为世界上a b s 树脂最大的产地和消费市场之一，a b s 树脂行业在目前一 段时间内仍将保持长期稳定的增长，但近几年来，市场需求的增长速度将继续高于生产 能力的增长速度。在加入世贸后的经济环境下，为满足自身的需求，我们应该不断扩大 生产规模，增加生产能力，提高a b s 树脂的年产量，以进最大程度满足自需；同时，为 进一步提高我们产品的市场占有率和竞争力，我们还需不断提高产品自身的质量和性 能，综上所述，产品的常量和质量的提高，都与目前a b s 干燥系统的干燥效率和操作稳 定性有着直接的关系，因此，解决掉目前a b s 装置中空气干燥系统所存在的问题，就间 接解决了a b s 装置的生产量和产品质量等问题“。 6 第二章流化床式干燥器 第二章流化床式干燥器 2 1 流化干燥及流化技术简介 在一个干燥设备中，将颗粒物料堆放在分布板上，在床层下部通入气体，当气流 速度增加到某种程度时，固体颗粒在床层内就会产生沸腾现象，这样的床层称为流化 床。利用干燥介质( 气体) 对流化状态下的固体颗粒进行干燥的过程，称为流化干燥。 流化技术起源于1 9 2 1 年，最早被应用于干燥领域。在我国，流化干燥技术目前 已被广泛应用于化肥、颜料、聚乙烯、对苯二甲酸二酯、塑料、药材等物料的干燥。 干燥技术的研究既要研究成千上万种不同干燥物料的干燥性能，也要研究各种节能高 效的新型干燥设备，以及研究一定的物料在某种干燥设备中的合理操作参数。人们一 直希望通过干燥理论的研究建立干燥模型，以期在计算机上取得最佳结果。遗憾的是， 直到今天，对于大多数干燥操作，在无经验的情况下，只能通过试验取得相关数据， 来指导生产实践。对于干燥技术，有三项目标是学者公认的，即干燥操作要保证产品 质量；干燥作业对环境不造成污染；干燥的节能研究“”。 2 2 流化床干燥器在国内外的发展历程及应用现状 最简单的流化床式干燥器式单层圆筒形流化床干燥器，这种干燥器的特点是物料 在干燥器中的停留时间分布较广，干燥后的产品湿度不均匀，有时还会出现物料未经 干燥就随产品一起排出干燥器的现象。 随后出现了多层流化床干燥器，它的物料停留时间分布较为理想，时间分布范围 大大变窄，同时避免了物料的“短路”现象，多层流化床干燥器开始采用的是溢流管 和下流管，后来发展成穿流板式，主要用于内扩散型物料，如涤纶树脂、麦粒、石英 砂、聚丙乙烯颗粒等，但它的缺点是结构复杂，床层不容易建立，床层阻力大“。 6 0 年代末7 0 年代初发展起来卧式多室流化床干燥器，这种干燥器结构简单操作 方便，适于干燥各种难干燥的物料和热敏性物料，如聚乙烯，农药、人造肉，硫酸铜、 食盐等，经使用验证对物料的适用性较好，与箱式烤房相比，占地面积小，生产能力 大，热效率高，干燥后产品湿度均匀；与气流干燥相比，可以通过调节物料在干燥器 内的停留时间来达到预期的含水量，操作的可控性强。颗粒破损小 但较多层流化床 干燥器的热效率低，尤其在较高的干燥温度下干燥时热效率更差：且在第一、第二室 的挡板处，湿物料易结块堵塞，需要经常清扫。在随后的改进中。在流化床内加入螺 旋形挡板，构成狭长挤出流化床，叫做挤出式流化床，这种流化床可以有效的防止死 区的形成“5 1 。 近年来，瑞士、日本等国开发出一种新型流化床干燥器内置换热管式流化床 7 大庆石油学院工程硕士研究生学位论文 干燥器，床层内装有通有热水或水蒸气的加热板或加热排管，物料蒸发水分所需的热 量主要由加热排管来提供，因此通入的气体仅作为物料流化和传质之用，在相同的操 作量下，所需的热量仅为普通流化床干燥嚣的2 0 左右，尾气量为普通流化床干燥 器的2 6 ，同时由于床层面积的减小，热量损失大为降低，节能效果十分惊人，堪 称为节能环保的典范。该型干燥器已于1 9 8 5 年在我国上海某聚氯乙稀生产厂投入使 用，对高温物料的低温于燥很有效，但由于内置换热管结构冗杂，对于黏性物料无法 使用m 1 。 为了使某些较湿的颗粒物料和易粘结成团的物料也能适应流化干燥技术，随后发 明了搅拌流化床干燥器，即在湿物料加料口附近装有床内搅拌叶片，以及时打碎块状 或团状物科，以利于流化，同时在底部装有不流化租颗粒排出口，以及时排出租颗粒， 不影响整个床层的流化质量，为防止物料的逆向混和，可以将分布板制成阶梯型，位 差增加有助于加快流态化速度“” 对于不易流化的物料，颗粒太粗或太息，易粘结或干燥温度不超过5 0 6 0 的易结晶药物，如四环素等药物，可采用脉冲式流化床干燥器，干燥器底部装有若干 个热空气进口管，管上的脉冲阀按照一定的频率和次序开启，气体突然引进时，物料 颗粒剧烈流化，促使物料间进行强烈的传热传质，我国首先在1 9 8 6 年将脉冲流化干 燥技术应用于树脂粉末的干燥中“孵。 随着多级干燥技术的发展，丹麦尼罗公司推出振动流化床干燥器，应用于乳粉干 燥上，提高了干燥效率1 5 ，降低能耗2 0 ，物料在床层上主要借助于机械震动来 向前做活塞式推进，气体仅作为传热传质用，干燥所需的风量风压低，节能效果显著。 它的特点是：( 1 ) 适用范围广，大颗粒、粉末状、片状、棒状物料均适用；( 2 ) 传热系数 大，生产能力大；( 3 ) 颗粒不易破碎，磨损率低；“) 占地面积小，设备维修成本低；( 5 ) 容易清理“”。 我国现在已有多家干燥设备生产企业生产振动流化床干燥器，主要应用于矿山、 冶金、制药、食品等的干燥。 对于一些含水量较大或临界含水量较低的粉粒状物料，日本研发了一种多级流化 干燥器，它由若干流化床串联而成，增加了物料在床层内的停留时间，以满足工艺上 的干燥要求。 另一种干燥器型式带式流化床干燥器，床层内部装有带式输送器随物科一起 向前移动，当热空气吹过时，物料层处于通风状态，表层水分不断蒸发，是一种行之 有效的干燥器型式。它的特点是：( i ) 用途广，除了能处理各种粉粒状物料外，还可以 处理含水量高、大小粒度不均匀的、无定型、膏糊状物料；( 2 ) 干燥系数大，干燥处理 能力大；( 3 ) 气体粉末夹带少；( 4 ) 热损耗小，热效率高；( 5 ) 操作稳定，干燥装置大型化； ( 6 ) 气固分离装置小。它广泛应用于复合肥料、黏土、高岭土、谷物、酒糟、活性污泥、 下水污泥等物料的干燥。 螺旋搅拌传导加热通气型干燥器，简称k i d 型干燥器，它将一个中心空轴的螺旋 b 第二章流化床式干燥嚣 置于物料层内，并在螺旋中通入各种导热介质，入如热油、热水、蒸汽等。它的适用 温度范围广，同时在床内通有气体，能够有利处理粉粒物料。典型流化床干燥装置有 如下特点：( 1 ) 热效率高，风量小；( 2 ) 排气后处理设备小；( 3 ) 构造简单，驱动力小，设 备价格低廉；“) 其处理风量约为普通流化床干燥器的五分之一到六分之一。“。 2 3 流化床干燥器的结构特点 流化床干燥器具有如下特点： ( 1 ) 物料在流化床内受到气体的吹动而处于流化状态，具有流动性，物料颗粒于 干燥介质空气充分混合，表面更新机会多。大大增加了量相间的传热和传质，因而床 内温度比较均匀；同时具有很高的热容量系数( 或体积传热系数) ，一般可达8 0 0 0 2 5 0 0 0k j ( m h ) ，生产能力大，最大可生产几百吨每小时物料； ( 2 ) 流化床干燥器与老式的厢式或回转圆筒干燥器相比，具有物料停留时间短、 干燥速率大的特点，对于热敏性物料也比较适用； ( 3 ) 设备简单，便于制造，维修方便，且易于设备放大： “) 物料在干燥器内的停留时间可按工艺生产需要进行调整。在产品含水量要求 变化或物料含水量又波动时，均可适当调整； ( 5 ) 在同一设备内既可连续生产操作，又可进行间歇操作。 流化床干燥器的使用条件： ( 1 ) 对被干燥的物料，在颗粒上又一定的限制，一般以大于3 0l im 、小于6 咖较 为合适。粒度太小已被气流夹带，粒度太大不易流化； ( 2 ) 若几种物料混合在一起进行干燥，则要求几种物料的相对密度接近，否则， 现对密度小的颗粒较相对密度大的颗粒易被气流夹带，同时也会影响它们的干燥度； ( 3 ) 含水量过高且易粘结成团的物料，一般不适用； “) 易结壁和结块的物料，在流化过程中易产生设备结壁和堵床现象； ( 5 ) 流化床干燥器床层内返混激烈，对单级连续干燥，因为物料在设备中的停留 时间不均匀，会导致产品干湿不均匀二被排出； ( 6 ) 对于产品外观要求高的物料不适用，对于贵重和有毒的物料，要慎重考虑完 善的回收装置。 2 5 流化床干燥器的常见结构型式简介 根据流化床干燥器的发展演变历程，可分为如下几种型式： ( 1 ) 单层流化床干燥器 单层流化床干燥器结构简单，操作方便。生产能力大，应用也较为广泛。一般都 在床层颗粒静止高度不太高的情况下使用( 床层高度约3 0 0 4 0 0 唧) 根据所干燥介 质的不同，生产强度可达每平方米分布板从物料中干燥水分5 0 0 1 0 0 0k g h ，其空 9 大庆石油学院工程硕士研究生学位论文 气消耗量为3 1 2 k g h 。适用于较易干燥或要求不严格的湿粒状物科，如煤粉、细矿 石、砂和无机盐。 单层流化床干燥器的主要缺点是物料在床内停留时间分布范围广。不能保证固体 颗粒干燥均匀，易出现未经干燥的物料随产品一起排出床外的现象，所以一般用于要 求干燥程度不高的固体颗粒物料恤1 。 5 4 3 2 1 6 7 9 1 2 1 1 8 图2 - - 1 氯化铵沸腾干燥流程图 f i 9 2 1b o i l i n gd 。y h 唱o f a m m o n i u mc h l o r i d ef l o ws h ( * t l 一抽风机2 一辩仓3 - - 星型下料器4 一集灰斗 5 一旋风除尘器6 - - 皮带输送机7 - - 抛料器 8 一卸料管9 - - 流化床1 0 - - 加热器1 1 - - 鼓风机 1 2 一空气过滤器 i - e x h a u c a t2 - b i n3 - s t a r r yd i s c h a r g ep o r t4 - d u s tc o l l e c t i n gb u c k e t 5 - c 锄埘如g a id u s ts e p a r a t o r6 - b e l td r i v e7 - n i n o a gg l a s sw a ms - d i s c h a r g et u b e 9 f l u i d i z e db e d1 0 - h e a t e r li - b l o w e r1 2 - a i rf i l t e r ( 2 ) 多层流化床干燥器 在单层流化床干燥器的基础上发展起来多层流化床干燥器，干燥效率得到提高， 同时固体颗粒在床层中停留时间的分布大大变窄，避免了物料在干燥器中的短路现 象，干燥均匀，但多层流化床干燥器操作过程困难，分布板上的料层不容易建立，床 层阻力大，使得系统的能量消耗增加，且结构复杂。 i o 第二章流化床式干爆嚣 5 6 图2 2 涤纶切片五层沸腾干燥流程图 f 啦- 2q u i n t u p l i c a t eb o i l i n gd r y i n go f t e r y l e ns k i v i n gf l o ws h t 1 - - 空气过滤器2 - - 鼓风机3 一电加热器 4 一料斗5 一干燥器6 一出料管 l - a i rf i l t e r2 - b l o w e r3 - e l e c u i ch e a t e r z - b o p p e r5 - d r i e r 6 - e x t r a c t i o nl i n e ( 3 ) 卧式多室流化床干燥器 卧式多室流化床干燥器适合干燥各种难干燥的颗粒状物料、片状等物科和热敏性 物料。其所干燥的物料，大多是经造粒机制成的4 1 4 目散料状物料，初湿量一般在 1 0 3 0 ，干燥后物料的终湿量一般在0 0 2 o 3 。由于物料在床层内相互剧 烈的碰撞摩擦，干燥后物抖粒度变小( 一般为1 2 耳约占2 0 3 0 ) 。当被干燥的 物料颗粒粒度在8 0 1 0 0 目或更细的物料时，如聚乙烯，则干燥器上部须加以扩大， 以减少细粉夹带，其分布板的孔径及开孔率也相应减小，以改善流化1 。 卧式多室流化床干燥器的一般流程如下： 干燥器为一长方形箱式流化床，底部为多孔筛板，筛板的开孔率一般为4 1 3 ，孔径1 6 2 o m ，筛板上方有挡板，经流化床分成八个小室，每块挡板可上下 移动，以调节其筛板的间距，每- 4 , 室的下部有一进气管，只管上有气体流量调节阀。 湿物料由摇摆颗粒机连续加料于干燥器的第一室内，由第一室逐渐向第八室移 动。干燥后的物料由地第八室卸料口卸出。而氮气经过滤器到加热器后。分别从第八 个支管进入八个室的下部，通过多孔板进入干燥室，流化干燥物料。其尾气氮气由袋 式过滤器过滤除尘后直接放空。 卧式多室流化床干燥器对多种物科适应性很大，它较厢式干燥器占地面积小，生 产能力大，热效率高，干燥后产品的适度也较均匀。同气流式干燥器相比，可调节物 料在床内的停留时间，易于操作控制，物料颗粒粉碎率较小，因此应用较为广泛。但 它的热效率比多层干燥器低，特别是采用较高的热风温度时更加明显。若在不同室调 节进风量及风温，逐室降低风温、风量、和热风串连通过各室，可以提高热效率另 查耋至鎏兰氅三耋登：至耋耋：竺兰三 外，物料过湿会在第一、第二室每产生结快，需要经常清扫。 图2 - - 3 卧式多室流化床干燥器 f i 西3h o r i z o n t a lm u i f i c h a m b e rf l u i d i z e dt e d 血- y e r 1 一抽风机2 - - 卸料管3 - - 干燥器 4 一旋风除尘器5 一袋式除尘器6 - - 摇摆颗粒机 7 - - 空气过滤器8 - - 加热器 l - e x h a u s t e r2 - d i s c h a r g et u b e3 - d r i e r4 - c e n m r u g a ld u s ts e p a r a t o r 5 - b a 舸p ec o l l e c t o r6 - s w i n gg r a n u l a t o r7 - a i rf i l t e rs - h e a t e r 卧式多室流化床干燥器的特点； 优点： 结果简单，制作方便，没有任何运动部件； 占地面积小，卸料方便，容易操作； 干燥速度快，处理量幅度宽； 对于热敏性物料，可以采用较低的温度进行干燥，不会损伤颗粒； 缺点： 热效率与其他干燥器相比较低； 对于多品种、小产量的物料适用性较差。 为克服以上缺点，常采取以下措旄： 可采用栅板加料器，以使物料尽量均匀的分布在分布板上； 干燥器内部加工光滑，以圆滑的倒角过渡为好； 操作力求平稳，有些工厂采用震动加料器，可使床层的流化效果提高，利于 平稳操作。 “) 喷动流化床干燥器 对于粗颗粒和易粘结的物料，因其流动性差，在流化床内不易流化于燥，可以采 用喷动流化床进行干燥。喷动流化床干燥器底部为圆锥形，上部为圆形。气体以高速 第二章褫化床式干燥器 从锥底进入，夹带一部分固体颗粒向上运动，形成中心通道。在床层顶部颗粒好像喷 泉一样，从中心喷出向四周散落，然后沿周围向下移动，到达锥底后又被上升气体喷 射上去。如此循环达到干燥要求。喷动流化床主要用于谷物、玉米胚芽和过氯乙烯等 物料的干燥。 图2 - - 4 玉米胚芽喷动流化床 f i 9 2 - 4m a i z ee m b r y om a i z eg e r ms p o u t e df l u i d i z e db e d i - - 放料阀2 一喷动床3 一旋风分离器 4 - - 加料器5 - - 蝶阀6 - - 加热炉7 - - 鼓风机 i - b l e e d e rv a l v e2 s p o u t e db e d3 c y c l o n es e p a r a t o r4 - f e e d e r 5 - b u t t e r f l yv a l v e6 h 碰n gf u r n a c e7 - b l o w e r 空气由鼓风机经加热炉加热后鼓入喷动床底部，于由螺旋加料器加入的湿物料喷 动干燥。操作为间歇式，当达到干燥效果后由底部放料阀推出物料，然后在进行下批 湿物料的于燥。 如湿玉米胚芽水分高达7 0 ，流动性差，且易粘结。采用喷动流化床后，因没 有分布板，避免了湿胚芽与分布板的粘结，减小了加料速度，并用高风速由底部通入， 促使湿玉米胚芽很快分散和流动，从而达到了玉米胚芽的干燥。 ( 5 ) 振动流化床干燥器 振动流化床干燥器是近些年来发展起来的新设备，它适用于干燥颗粒太粗或太 细、易粘结、不易流化的物料，此外，还用于有特殊要求的物料，如砂糖干燥要求晶 粒完整、晶体光亮、颗粒大小均匀等。 干燥器由分配段、沸腾段和筛选段三部分组成。在分配段和筛选段下面都有热空 气。含水量4 6 的湿砂糖，由加料器送进分配段，由于平板振动，湿物料均匀 的加入到沸腾段去。湿砂糖在沸腾段停留时间约为1 2 秒就可达到干燥要求，产品含 水率为0 0 2 0 0 4 。干燥后，离开沸腾段进入筛选段，筛选段分别安装不同网 目的筛网，将糖粉和糖块筛选掉，中间为合格产品。用于砂糖干燥的振动流化床干燥 大庆石油学院工程硕士研究生学位论文 器的结构和流程如下图2 - 5 所示咖 图2 5 振动流化床干燥器 f i 9 2 4v i b r a t i n gf l u i db e d 蛳 干燥器宽1 m ，长1 3 m ，其中分配段长1 2 m ，沸腾段长1 7 5 m ，筛选段长9 5 m ，砂 糖在干燥器总停留时间为7 0 8 0 秒，生产能力为7 6 t h 。 ( 6 ) 脉冲流化床干燥器 如图2 - 6 ，脉冲流化床干燥器也用于不易流化或有特殊干燥要求的物料。其结构 流程如下： 在干燥器的下部均布几根热风进口管，每根管上又装有快开阀门，这些阀门按一 定的频率和次序进行开关。当气体突然进入时就产生脉冲，随着气体的进入，在短时 间内就形成了一股剧烈的沸腾状态，使气体和物