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干燥設備在速溶硅酸鈉生產中的應用

作者：查建軍人氣：發表時間：2021/5/10 16:58:05

干燥設備在速溶硅酸鈉生產中的應用(一)

硅酸鈉用途非常廣泛，目前市場上的硅酸鈉產品多為固體或液體。液體硅酸鈉在包裝、運輸及貯存等各個環節都存在一些問題;固體硅酸鈉的溶解是一個非常復雜及漫長的過程，需將固體碎粒放入滾筒化料機中，用蒸汽逐步溶解，整個過程包括水合、初步溶解、水解和膠溶等復雜的物理化學過程。而且溶解固粒硅酸鈉需用4-5h，溶解的水溶液需經沉淀或過濾除去未熔化的石英砂等雜質制成產品。這些因素對硅酸鈉產品的使用造成了許多不便，限制了工業化的應用，因此新型硅酸鈉產品的研究迫在眉睫。

1生產工藝流程

粉狀硅酸鈉由于具有溶解速度快的特點又稱為速溶硅酸鈉，國內已有幾家生產此類產品，它的工藝流程主要是由液體硅酸鈉過濾后調整模數，通過噴霧干燥后得到產品，但由于各個廠家使用的噴霧干燥形式不一樣，產品質量也有差別。青海三四一九干燥設備有限公司根據多年生產噴霧干燥設備的經驗及生產工藝的試驗，確定了生產粉狀硅酸鈉的工藝流程，見圖1。

噴霧干燥根據霧化器形式不同分為壓力式、離心式、氣流式等幾種干燥形式。

離心式霧化是以高速旋轉產生的離心力把料液水平甩出，料液在氣流和重力作用下近似拋物線形，下落時同時被干燥，產品為大小均勻有孔、呈球狀的微粒。

壓力式霧化以供料泵產生的壓力為主要霧化動力，由壓力能轉變成動能，干燥后的產品呈微粒狀，一般平均粒度可以達到100目以下，產品有良好的流動性。

氣流式以高速氣流產生的動能為主要霧化動力，依靠霧化器出口處氣流與料液的速度差將料液分散，產品為細粉狀。

筆者分別應用此3種形式的噴霧干燥設備干燥液體硅酸鈉，由于速溶硅酸鈉的主要技術指標是溶解速度，所以對干燥后的粉狀硅酸鈉產品的溶解性進行了溶解試驗，試驗結果見表1。

通過市場調查顯示，許多行業都要求粉狀硅酸鈉的粒度小于200目，因此，筆者選擇噴霧干燥形式為離心式噴霧干燥。但液體硅酸鈉具有較高的粘度，干燥過程中極易粘壁，在很大程度上抑制了產品的質量與產量。

2解決方案

由于液態硅酸鈉的特性，在使用噴霧干燥設備進行干燥時，出現了粘壁現象，導致部分物料水分超標，產品不合格，或產品中出現塊狀物料，還要進一步粉碎和篩分。

針對生產過程中出現的問題，筆者對常規的干燥設備做了一些調整及改造。

2.1噴霧干燥塔塔徑

在設計離心式噴霧干燥塔塔徑時需要參考的數據是離心霧化器的噴距，可采用以下經驗公式計算：

(R₉₉)_0.9=3.46D^0.3G^0.25N^-0.16

式中：D為圓盤直徑，m；G為供料速度，kg/h；N為圓盤轉速，r/min。

實際噴距與理論值不能吻合，主要原因在于霧滴在噴出后因水分迅速蒸發而使霧滴密度減小，因此飛行距離也會減小；干燥霧滴的直徑收縮或因崩裂而減小；干燥器內受熱風流動的影響，霧滴的飛行受到影響，一般認為實際噴距要比理論噴距計算值減小約15%，因此在決定干燥器直徑時，近似為2R₉₉是可以滿足要求的。

干燥設備在速溶硅酸鈉生產中的應用(二)

2.2 離心霧化器

離心霧化器的工作機理是當向一個高速旋轉的分散盤上注入液體時，液體受離心力和重力作用，在這兩種力的作用下得到加速分裂霧化，同時在液體和周圍空氣的接觸面處，由于存在摩擦力也促使形成霧滴。

霧化器是噴霧干燥的核心部件，它的性能好壞對噴霧干燥起決定性作用。試驗初期選用了機械齒輪霧化器，連續運行了10天后，粘壁現象已十分嚴重，無法繼續生產，后來改用高速電動霧化器，情況得到緩解，生產一段時間后又出現干燥塔內壁一側粘壁，而另一側未粘壁的現象，筆者分析研究后發現霧化器的料液噴灑盤結構不完善，料液從一側進入霧化器，尚未均勻分配就已在高速離心力的驅動下被甩出霧化器，料液分布不均，從而造成干燥塔一側粘壁，筆者將噴灑盤的結構略加更改后解決了這一問題，更改后的噴灑盤結構示意見圖2。

2.3熱風分配器

熱風分配器的主要功能是將熱空氣等干燥介質引入干燥塔內，與被干燥霧滴充分均勻混合，達到較高的傳熱傳質效率;最大限度地減少或避免物料的粘壁、粘頂或焦化現象的發生。因離心式噴霧干燥器只有一個霧化器，安裝在干燥室頂部中心處，所以熱風總是從上部中心處進入干燥室，這樣可以更好地使氣流分布均勻，減少粘壁。見圖3。