染料加工设备类型和应用课件

染料加工设备类型和应用染料加工设备类型和应用

染料加工设备主要有:

▪过滤分离设备、

▪粉碎设备、

▪干燥设备、

▪混合设备等。染料加工设备类型和应用课件

第一节过滤分离设备▪用途：染料中间体的生产，染料合成后的洗涤、浓缩、转晶。▪作用：可以在高温、常温或低温下对悬浮液进行分离，以获得较高的含固率。第一节过滤分离设备

▪分类：

•按照设备的工作原理其主要有：重力过滤机、真空过滤机、加压过滤机和离心过滤机等；

•根据设备的工作方式分为：间歇式和连续式两大类；

•根据设备的结构形式可分为：砂滤式、板框式、叶片式、圆筒式、螺旋式等多种类型。▪分类：一、过滤基本方式

▪过滤是利用过滤介质使悬浮液中的流体通过而将固体颗粒截留的过程。

▪过滤的动力：过滤介质两边有一定的压力差。

▪在相同情况下，推动力大则过滤速率高，推动力小则过滤速率低。

▪过滤的推动力：重力、真空、压力和离心力。

▪过滤的工作过程一般可分为加料过滤、洗涤、卸料、清洗设备等四个基本步骤。一、过滤基本方式

▪四种过滤操作方式

1—恒压过滤2—恒速过滤3—变压变速过滤4—先恒速后恒压过滤▪四种过滤操作方式1—恒压过滤2—恒速过滤3

二、过滤机目前染料工业使用的过滤机大多数是间歇式过滤机，各阶段的操作都是分段间歇进行的。普遍使用的有板框压滤机、箱式过滤机、自动压滤机以及加压过滤机等。二、过滤机（一）板框压滤机一种应用很广泛的加压间歇式过滤机，有如下优点：（1）对悬浮液物料的适应范围广；（2）结构简单，操作方便；（3）过滤压力高，滤饼含固率高；（4）过滤面积可以根据需要选择，处理能力可大可小；（5）操作稳定，设备占地面积小；（6）设备故障率低，维修方便。（一）板框压滤机

板框压滤机

板框压滤机

（二）管式过滤器▪该设备制造简单、造价低、操作方便，虽然比较落后，但许多染料厂仍在使用。▪带有搅拌槽的插管式过滤器在0.2～0.3MPa的压力下,使悬浮液中的液体通过涤纶布进入带孔的过滤管内，经导液管排出过滤器。染料颗粒被截留在过滤器内，从而达到固液分离目的。在过滤器内加上搅拌器，主要避免过滤过程中染料沉淀，并可加快过滤速率，强化传质作用，以减少过滤器内的死角。（二）管式过滤器

管式过滤器操作流程1—料槽2—扬液器3—袋滤器管式过滤器操作流（三）全自动压滤机▪全自动压滤机的结构相对复杂一些，主要由主机、液压系统、紧固系统、气动系统、管路等组成。全自动板框压滤机实现了从压紧滤板、进料过滤、拉板、振打卸料，到滤布清洗再生的全自动操作。▪各种操作参数如进料速率和时间、压榨压力和时间、滤布清洗、用水量和进水速率等，均可以根据需要进行调整，整个工艺系统的工作情况可以在仪表盘上显示。（三）全自动压滤机

▪

全自动压滤机共有三次不同压力下的脱水和压榨过程，低压脱水（0.5MPa）、中压压榨（1.0MPa）和高压压榨（2.0MPa），因此能够得到较高含固率的滤饼，脱水后滤饼的含固率可达到90％以上。

▪由于采用了压滤和压榨结合的方法，使滤饼含水更均匀，能够减少过滤、洗涤和卸料时间。

▪全自动压滤机共有三次不同压力下的脱水和压榨过程（四）自清洗过滤机

▪自清洗过滤机是近年来出现的一种新型高效分离设备，是真空过滤设备的一种形式。

▪过滤机有直立的过滤室，由过滤板隔成前室和后室，由输料泵产生真空将料浆由前室经过滤网带入后室进行过滤。过滤后物料一部分经回流阀流回刮板冲洗过滤网和调节前后室压差之用，一部分排放掉（如滤液需回收则送到料槽）。

▪工作过程采用全封闭式，自动清洗并能连续工作，既可保持环境清洁又大大降低劳动强度。

（四）自清洗过滤机

自清洗过滤机1—进料管2—泄料龙头3，4—真空压力表5—回流阀6—出料阀7—摆线减速器8—出料泵9—排污阀10—过滤器

（五）密闭加压耙式过滤机▪可在0.3MPa压力下进行密闭过滤操作，在加压过滤的同时又能进行真空抽滤，特别适用于含有机溶剂悬浮液的过滤和洗涤。▪该机主要由机身、过滤孔板、双臂同心轴、刮平物料和卸料臂、滤饼出料管、耙式搅拌臂、固定式外套管组成。悬浮液自上部加料口加入，装满后可在不同的压力下进行过滤操作。用安装在螺旋卸料臂上的刮平板平整滤饼，以防出现裂痕泄压，同时通过液压系统在滤饼表面施加压力，将滤饼压紧压实，当过滤结束后,将刮板和螺旋卸料臂反向旋转则可以自动出料。▪过滤的物料含固率高，而且操作方便，可以进行自动加料、过滤、洗涤、平整物料、自动出料等操作。（五）密闭加压耙式过滤机

密闭加压耙式过滤机

①—机体②—夹套过滤孔板③—双臂同心轴④—刮平和螺旋卸料臂⑤—出料管⑥—耙式搅拌臂⑦—外套管

（a）过滤机示意图（b）过滤过程示意图（c）洗涤滤饼

三、离心分离机离心分离是通过设备高速旋转产生的离心力，对悬浮中的固相和液相进行分离，可达到与过滤分离同样的浓缩效果。离心分离机除用来进行固液分离外，还具有对染料浆液中不同颗粒进行筛选分离的作用。离心分离机主要有以下几种类型。三、离心分离机（一）三足式离心机▪通常在转鼓罩面上钻有无数小孔，其内侧衬有一层或多层大孔的金属过滤网，以作为滤袋或滤布在转鼓中的支撑。在转鼓转动前或转动后，将悬浮液自顶端加入，滤液通过滤布流出，从排液口排出机外，固体颗粒被截留在滤布上，停机后取出。▪三足式离心机是一种间歇操作设备，由于设备结构简单、操作方便，在生产中大量使用。▪目前，三足式离心机又开发出刮刀式、下出料式等新型结构，使之又增加了新的功能。（一）三足式离心机三足式离心机示意图1—底盘2—支柱3—缓冲弹簧4—摆杆5—鼓壁6—转鼓底7—拦液板8—机盖9—主轴10—轴承11—制动器手柄12—外壳13—电动机14—制动轮15—滤液出口三足（二）卧式刮刀卸料离心机▪该机可以使进料、洗料、脱液、卸料、洗网等操作工序在不停机的情况下进行，实现了操作连续化。▪通过油压作用“臂”以一定压力与固体料层接触，当料层达到一定厚度时，“臂”被料层抬起，同时，与“臂”同轴安装的凸轮转动触及行程开关使之动作，不论定时器设定在什么时间，都会使进料阀关闭。在每一个工作周期开始时，料层控制器会自动复位，因为所加压力较小而且可调，所以“臂”的磨损、晶体物料的破坏程度及动力消耗都很小。▪这种离心过滤机可以大大降低劳动强度，在染料及中间体的分离中广泛使用。（二）卧式刮刀卸料离心机卧式刮刀卸料离心机1—转鼓2—刮刀3—进料口4—排液口卧式刮刀卸料离心机（三）卧式螺旋离心机

▪该机由圆锥圆柱形筒体、螺旋输送器两部分组成。悬浮液经输料管和分布孔进入转筒内，在进料时悬浮液被连续加速，直到与转筒和螺旋输料器的转速基本相同。在强大离心力下，在转筒内壁上受到螺旋输送器的推动，被送往排料口并与液相分离。由于固相被连续排出，进料悬浮液的含固率几乎达到流动的极限。在液相区，液体通过螺旋通道流向液相出口。

▪卧式螺旋离心机还具有减小产品的平均粒径、提高染料粒度分布均匀性、提高分散染料的扩散性能等增效作用，是一种高效、多功能的分离设备。

（三）卧式螺旋离心机▪卧式螺旋离心机还具有减小产品的平均卧式螺旋离心机1—辅电动机2—主电动机3—差速器4—转鼓5—螺旋排料器卧式螺旋离心机（四）碟片离心机▪又称薄膜分离沉降离心机。该机有一组锥形盘，锥形盘以相同的角速度旋转，为增大转鼓容积，一般使转鼓高度和直径大致相等。▪悬浮液沿转鼓中心引入，液体以薄层在盘片间沿径向流动并呈溢流状流向出口。固体颗粒首先沉积在锥形圆盘的下表面上，然后向下往盘边滑动，最后甩到转鼓壁上。由于锥形盘将液体分成若干层，从而缩短了颗粒的沉降过程，加速了离心分离。▪碟片式离心分离机转鼓直径一般为0.15～1.0m，转速与直径有关，最高转速可达12000r／min，分离因数为5000～14000，当量沉降面积最大可达30000m2，当处理易分离物料时，生产能力可达l00m3／h。（四）碟片离心机

碟片离心机的工作原理图

碟片离心机第二节湿式粉碎及设备

▪染料颗粒越小、表面积越大，则溶解速度越快，扩散能力越强,目前对于非水溶性染料颗粒要求在0.5～2μm之间比较合适，所以染料要经过超细粉碎过程。

▪超细粉碎大体可分为干式粉碎和湿式粉碎两种，湿式粉碎是在有溶剂（通常是水）存在的情况下进行粉碎。采用哪种粉碎方法，需根据不同的染料产品的不同要求来确定，并进一步选择粉碎工艺和合适的粉碎设备。第二节湿

染料加工常用粉碎设备染料一、湿式粉碎及设备

▪染料常用湿式粉碎设备

设备类型

粉碎原理给料粒度(mm)产品粒度(μm)适用硬度(莫氏)振动磨砂磨机胶体磨辊磨机棒磨机球磨机锥磨机冲击、摩擦、剪切剪切、研磨、摩擦剪切、分散挤压剪切、挤压剪切、冲击研磨

610.212~152~64~401~740.1~741~205~1250.5~50001.3~300010~28009599994

▪研磨介质可选用玻璃珠、金刚砂、钢珠、锆珠等。一、湿式粉碎及设备▪染料常用湿式粉碎设备设

▪影响湿式粉碎的主要因素

1、染料含固率如含固率过低，单位体积浆料中染料颗粒少，介质研磨染料的机会就少，磨效降低；含固率过高，又会使染料之间的内摩擦加剧，耗能相应增加。对于分散、还原染料含固率在45％～50％，黏度为0.5～1.0Pa·s是最佳条件。2、染料初始粒径进入砂磨机的染料颗粒在50μm以下比较合适。另外，不论是预分散还是用砂磨机粉碎，研磨介质的直径应为染料原始粒径的10～20倍，例如，进入砂磨机染料的最大粒径为100μm，研磨介质粒径应为1～2mm。▪影响湿式粉碎的主要因素

3、助剂的起泡性

研磨助剂在染料浆液中产生泡沫会使空气进入浆料中，对研磨介质与染料颗粒间的撞击起一定缓冲作用，从而降低研磨效率。因此，助剂的起泡性是选用助剂时应考虑的一个主要因素，如果选用的助剂易起泡沫，最好使用闭式砂磨机，必要时还要加入消泡剂。

4、分散剂加入量

分散剂多为阴离子型表面活性剂，它们加入到染料浆液中后，能在染料颗粒的表面形成一层电荷保护层，防止粉碎后染料的再凝聚。用量不足，分散剂不能全部包围颗粒表面，已经被磨碎的颗粒就有重新凝聚的趋势，导致粉碎速率下降；用量过多，输入的能量大部分都消耗在粉碎分散剂的团块上，使得研磨效率反而下降。因此，分散剂的加入量应适当。3、助剂的起泡性

5、砂磨机参数

（1）分散片间隙

分散片到磨室壁的距离（间隙）越小越好，距离小，能量密度高，粉碎效率越高。但距离过小会加剧研磨介质的磨损，因此间隙应控制在一定范围内。（2）分散片形式

在各种分散片中，圆盘形能够有效降低轴向流动，避免介质和物料出现“短路”现象，目前使用较多的是圆盘分散片。（3）磨室容积按理论计算，砂磨机的生产能力与磨室容积成正比，而实际上，砂磨机磨室容积在2～30L之间，生产能力与容积基本成正比，而60L以上的砂磨机，则实际生产与理论量差距较大，生产效率随磨室容积的增大反而降低。

5、砂磨机参数

6、介质参数（1）介质直径对磨效的影响砂磨机使用的介质直径应在1～2mm之间，而砂磨锅使用的介质应为2～4mm左右。（2）研磨介质的均匀度将几种不同粒径的介质按一定比例混装，研磨效果颇佳。原因是在研磨初期，浆料中有染料结块，需要较大撞击力才能将其分散，此时大研磨介质起作用；当进入微粉碎阶段，需要利用小介质的研磨作用。

6、介质参数（3）研磨介质的相对密度研磨介质的相对密度与浆料的黏度应相适应，高黏度选择相对密度较大的介质、低黏度选择相对密度较小的介质。（4）介质填充率是影响磨效的主要因素。介质填充率不能过大，否则会产生大量热量造成已被粉碎的粒子重新凝聚。填加介质时，应保证空隙率在40％左右。介质的填充率为有效容积的60％～85％，但卧式砂磨机填充率要高于立式砂磨机。

（3）研磨介质的相对密度砂磨锅1—冷却水入口2—研磨介质排出口

3—搅拌桨叶4—搅拌轴5—夹套6—容器7—冷却水出口8—上盖9—浆料入口和出口10—密封砂磨锅

染料加工设备类型和应用课件第三节干式粉碎及设备

▪一般来说，干式粉碎主要用于水溶性染料的粉碎。我国一些水溶性染料、中间体的表观粒度为通过80目筛，即粒度不大于174μm。▪干式粉碎产品的粒度一般呈对数正态分布，从理论上来讲，干式粉碎的极限可在0．01～0.05μm之间，但就目前粉碎技术和设备的发展水平，固体物料的粉碎极限能达到1．0μm。▪干式粉碎机的类型目前主要有气流、搅拌、球磨机、胶体磨等。第三节干式粉碎及设备流化床气流粉碎机比其他冲击式粉碎机节能50％以上。产品细度有97％在2～200μm之间，设备体积小、维修费用低。流化床气流粉碎室是一个立式圆柱形结构，高压喷嘴在粉碎室底部沿周向对称布置，用于气流的平衡，产品出口在粉碎室上部，出口处有一个分级器。块状物料经加料口进入粉碎机并向下坠落，当物料落入粉碎区时，被强大的气流冲击，物料受到冲撞、剪切等外力的作用而被粉碎。粉碎后物料受气流夹带向上运动，经分级器后排出粉碎机并与气体分离，大颗粒被截留后进一步粉碎。粉碎室是一个立式圆柱形结构，高压喷嘴在粉碎室

冲击式超细粉碎机1—内部循环回路2—粗大颗粒3—分级叶片4—细小颗粒5—定子6—粉碎叶片7—转子由于内部分级结构和自身的循环作用，能够生产出超微细、粒度分布较窄的粉体。内部自循环分级是它的一大特点，安装在机内的定子被隔板隔成粉碎室和分级室，粉碎室的定子比叶轮的叶片宽一些，加大粉碎室宽度可以延长粉体在机内的停留时间。

由于内部分级结构和自身的循环作用，能够生产出超微细、粒度分布较窄的粉体。内部自循环分级是它的一大特点，安装在机内的定子被隔板隔成粉碎室和分级室，粉碎室的定子比叶轮的叶片宽一些，加大粉碎室宽度可以延长粉体在机内的停留时间。由于内部分级结构和自身的循环作用，能够生产出超

球磨机

特点是粉碎比大，可粉碎许多坚硬物料，具有结构简单、机械部件可靠性强、设备价格低廉、损毁零部件易更换、工艺成熟等优点，可用于干法粉碎也可用于湿法粉碎。

第四节干燥技术及设备

▪干燥是利用加热或冷却的方法使物料中的水分发生相变，并与物料脱离，从而达到脱水、去湿的目的。

▪染料为了进一步深加工或成品运输、储藏、使用的需要，常需干燥处理。

▪我国商品染料的残余水分规定了一定的含水标准，根据染料产品的要求，确定的干燥条件应该满足最后的平衡水分不高于规定的残余水分。第四节干燥技术及设备

一、染料干燥的特点

▪干燥加工不仅是固液分离过程，更是染料生产过程的最后一道工序，产品的质量、剂型在很多情况下取决于干燥技术和设备的综合运用情况。▪干燥加工具有设备价格昂贵、工程投资大、高耗能、热效率波动大（在15％～80％之间）等特点。▪染料品种繁多，它们的理化性质又有很大差异，甚至同一品种需要不同的生产工艺、同一品种具有不同的产品要求，导致干燥条件区别较大，所以就造成了干燥过程的复杂性。由此可见，染料的干燥较其他产品的干燥具有更高的技术性。一、染料干燥的特点▪干燥设备的特点和要求

1、操作条件要求严格染料有热敏性，对于温度十分敏感，有些物料干燥温度范围甚至不能超过±5℃，否则容易发生质量问题。2、生产成本较高染料品种多，加上染料中间体就更难以统计，生产规模较小，所以生产成本相对较高。数间相互关联，操作经验在某种情况下有时起重要作用。染料加工设备类型和应用课件3、更换品种频繁一台设备在一年内要多次更换加工品种，交叉污染很难避免。每次更换品种都要经过反复清洗，甚至要更换管路或一些设备，所以干燥设备的设计从流程到结构都要考虑到这一特殊性。4、污染较严重干燥后的固状染料极易起尘，对生产或厂区环境容易造成污染，应注意生产装置、生产环境或排放物的防尘可靠性。5、操作经验性强由于操作中许多参数间相互关联，操作经验在某种情况下有时起重要作用。3、更换品种频繁

二、染料干燥设备（一）喷雾干燥器染料被雾化成10～300μm的粒子，其表面积显著增加，通过表面与高温空气的大面积接触强化了传质传热速率。另外，微小的雾滴使颗粒内水分向外迁移的路径大大缩短，能在短时间内（＜30s）完成干燥过程。

二、染料干燥设备（二）载体流化床干燥器▪也称媒体喷雾沸腾干燥器，将喷雾技术、流化技术相结合，在流化床内，空气把载体预热并使载体粒子群处于流化状态，同时由输料泵供料，经喷嘴喷洒到载体表面呈膜状附着，然后分散在流化层内。载体和热空气同时向物料进行传导传热和对流传热并使之干燥。▪

特点是降低了喷雾干燥器的高度，可对浆状物料和高黏度物料(20Pa·s以上)进行干燥。该设备占地面积小，热效率高，同烘箱式干燥器相比，脱水成本可下降4倍，同喷雾干燥器相比，设备投资可减少，可用于喷雾干燥难以进行处理的糊状物料。

（二）载体流化床干燥器

载体喷雾流化干燥器流程图1—加热器2—料槽3—计量泵4—喷嘴5—载体流化床干燥器6—旋风分离器7—袋式过滤除尘器8—星形阀9—引风机10—载体载体喷雾流化干燥器流程图

（三）旋风干燥器▪填补了气流干燥器和流化床干燥器的不足。▪

旋风干燥器有两种传热方式，一是来自干燥热空气的对流传热，另一是来自夹套的辐射传热。热气体与粒子的分离、分散所造成的速度差，在粒子表面强化了传热过程，干燥器也起到了分级作用。微小的粒子容易被热气流夹带，所以停留时间短，被反复强烈地分散、分级的大粒子停留时间相对延长，粒子越大，在干燥器内停留的时间就越长，能够保证产品含水率的一致性。▪物料在干燥器内的停留时间可以由物料的加入量控制，一般停留时间在15～30s之间，对于粉体，这样的时间已经足够了。旋风干燥器的干燥温度可以下降到接近气体的露点温度，因此有很高的热效率。（三）旋风干燥器旋风干燥器原理图

旋风干燥器原理图（四）耙式干燥器▪耙式干燥器适合在真空条件下干燥热敏性或含有机溶剂的物料，特点是能耗大、热效率高（可达到80％），操作方便，适应范围广。▪耙式干燥器主要由壳体、夹套、搅拌器和传动装置组成。湿物料由耙式干燥器加料口加入，利用耙齿与轴线的夹角使物料翻动，同时还做轴向往复移动并充满干燥器（主要是下部）。热载体通入夹套，通过器壁向物料传导热量。汽化的水蒸气（或溶剂）与物料经过滤器进行分离，干燥后产品由耙齿推向放料口放出，全过程为间歇操作。（四）耙式干燥器

耙式干燥器1—壳体2—夹套3—搅拌器4—传动装置5—电动机耙式干燥器（五）旋转闪蒸干燥器▪旋转闪蒸干燥器适合于高黏性膏糊状物料的干燥，作为一种新机型，有其他干燥器不能与之比拟的优点。▪闪蒸干燥是一种带有旋转粉碎装置的竖式流化床干燥器，能同时完成物料的干燥、粉碎、分级等操作。▪设备主体为圆筒形干燥室，由底部的粉碎流化段、中部干燥段、顶部分级段组成。底部粉碎段装有搅拌器，搅拌器转速通过调节外部电机的转速进行无级调节。（五）旋转闪蒸干燥器▪搅拌器有两个作用，一是带动热空气产生高速旋转的气流形成流化床层；二是对物料强烈的搅拌和粉碎作用，强化了传质传热，加快物料干燥速度。在干燥器底部设有蜗壳式空气分配室，使切向送入的热空气通过环状导向缝隙均匀进入干燥室。▪在干燥段设有螺旋加料器，加料器由调速电动机拖动，通过变频器调节转速，顶部分级段有一个分级环，根据产品的粒度要求更换合适的分级环。▪搅拌器有两个作用，一是带动热空气产生高速旋转的气

闪蒸干燥器流程图

1—膏糊状物料2—料槽3—螺旋加料器4—冷空气5—加热器6—空气分配室7—进风口8—干燥室9—分级环10—布袋除尘器11—星形出料阀12—引风机

第五节混合设备

▪混合设备主要用于染料的拼色、在干粉中加入防尘剂、调整染料强度进行标准化等加工。

▪1982年以前，我国各染料厂的混合设备主要以滚筒混合器和气流混合器为主，最近十几年，各类锥形混合器和其他高效混合器被逐渐应用，对提高染料产品质量起到很好的促进作用。第五节混合设备

一、犁刀式混合机

▪具有混合精度高、混合速度快、能耗低、运行平稳、密闭操作等特点，并且操作和维修都很方便，不仅能明显提高产品质量、降低生产成本，还可以改善劳动环境，提高生产效率。

▪混合机结构主要由传动系统、筒体、犁刀、飞刀组等4部分组成，电动机通过摆线减速机变速后带动主轴转动，犁刀同主轴以80～140r／min的转速旋转。在筒体上安装有飞刀组，工作时以1400～3000r／min高速旋转，起搅拌和粉碎物料作用。

一、犁刀式混合机

▪物料在筒体内受旋转犁刀的高速搅拌作用，沿筒壁周向作湍流运动，当物料与飞刀组接触时，飞刀组立即把团块状物料粉碎，又使物料向主轴方向飞溅，在犁刀和飞刀组两个垂直方向高速搅拌复合力的作用下，强制物料做高速扩散、更叠、交错等运动，增加了物料的湍动，使其在短时间内达到均匀混合。例如：用犁刀式混合机拼混黑色或棕色阳离子染料，在15min左右色差已达到质量要求，而用滚筒混合机约需3～4h。▪物料在筒体内受旋转犁刀的高速搅拌作

LDH型犁刀混合机

1—传动系统2—卧式筒体3—犁刀