Улучшение обработки твердых ходе термической сушки

Обеспечение надежного потока твердых частиц при термической сушки операций является сложной задачей. Воспользуйтесь этими советами для обработки суспензий, паст или мокрой сыпучих материалов, и достигать высушенного продукта с требуемыми характеристиками.

ПРОИЗВОДСТВО ЧАСТИЦ МАТЕРИАЛЫ является ключевой технологией для большинства химических процессов. Статистика для промышленных процессов, позволяют предположить, что более 50% продукции, выпускаемой крупными мировыми компаниями химической привлекать твердых частиц. Продолжаются исследования, чтобы показать, что эффективность работы твердых частиц процессы значительно ниже, чем у растений, которые занимаются жидкостей (1). Одна из областей, которые вызывает процесс неэффективности ненадежных течения твердых тел на территорию или через сушилки.

В химической промышленности процесса производства твердых частиц или материалов, часто начинается с очень простым, стиральная или более сложных шагов, связанных с кристаллизацией, осадки, мокрый агломерации или другими средствами для достижения желаемых характеристик частицы. Полученный продукт имеет вид раствора, пасты или мокрой сыпучего материала, что почти во всех случаях должны пройти твердой и жидкой фаз, после термической сушки. Шлама часто поступает в центрифугу, фильтр или нажмите, чтобы удалить часть жидкости до термической сушки.

Однако, для сушки, чтобы быть успешной, надежной передачи утолщенными навозной жижи, пастой или мокрый торт из твердой и жидкой фаз системы сушки и надежный поток твердых без перерыва и накопления через сушилку, не требуется. Этот шаг, вероятно, наиболее сложно выполнить надлежащим образом в процессе термической сушки операций. В данной статье авторы рассматривают некоторые из наиболее распространенных твердых обработки вопросов в процессы сушки и представлены практические решения для успешной работы сушилки.

С реологических свойств сыпучих материалов, как правило, становятся хуже, с более высоким содержанием влаги, часто возникают проблемы при работе с мокрыми пирог вверх по течению, фен, кормление твердых тел в сушилку, которая может быть положительным или отрицательным давлением, а поток твердых веществ через сушилку.

Обработка мокрой торт

Твердой и жидкой фаз, а также термической сушки, может быть достигнуто либо постоянно или в пакетах. В партии процессы, рост хранения часто в виде бункера или бункер с емкостью не менее 1,5-2 партии должна быть предоставлена между шаг отделения и сушки шаг, который должен быть в состоянии выполнять мокрый торт надежно. При сушке шаг осуществляется на постоянной основе однородности разряда размере от перенапряжений бен становится критической, как сушка эффективность во многих случаях тесно связана с однородностью твердых скоростью подачи. Нагонам в твердых телах потока может привести к неполному сушки, в то время как потери корма для сушки может привести как пересушивание материала, который может вызвать химические или физические изменения или повреждение сушки из-за перегрева. Таким образом, во многих случаях главная цель дизайна перенапряжений системы заключается в обеспечении равномерного, контролируемые корма на выходе сушилки.

В общем, сырые материалы подвержены потока проблем. Feed бункеры, конвейеры и лотки имеют гораздо больше шансов, чтобы накопить твердых тел, вилку или экспонат неустойчивой потока при работе с мокрыми твердых телах, чем при обработке твердого вещества. Поток остановка вызвана всеобъемлющей или ratholing и потерю пиковой нагрузки в связи с материальным накопления на стенах, очень распространены во многих из этих систем. Если поток из останавливается рост ящик, весь процесс придет сохранении статус-кво. Проблемы в этой части системы часто приводят к 1 или 2 операторы постоянно численности бункер, толкая и трогая материала с целью предотвращения твердых подключения.

Даже в системах, где твердой и жидкой фаз представляет собой непрерывный процесс, который не может потребовать резкого ящик, накопления твердых тел в передаче желоба, питатели и конвейеры вызывает серьезные проблемы. Pluggage может привести материал для резервного копирования в фильтр, нажмите кнопку, или центрифуги, в результате работы системы. В этом случае операторы могут быть привлечены к человеку лотков и окружающего оборудования для обеспечения того, чтобы продолжать движение твердых тел.

Влияние сушки давления на твердые тела потока / скорость

Flash, поворотные и в кипящем слое сушилки почти всегда работают на более высоком или низком давлении, чем выше по течению системы питания. Таким образом, почти во всех приложениях, где есть непрерывная подача, давление изоляции требуется от питания и условий окружающей среды в сушилке. Это обычно требует поворотные клапана либо других средств против уплотнительной перепада давления, такие как уплотнения винт, трубе, эжектор или двойной задвижки.

Материалы, содержащие значительное количество мелких частиц (частиц размером менее 100 меш) часто обладают расхода ограничение не видел с более крупными материалов. Это ограничение, вызванное 2-фазовые эффекты потока, происходит, когда газ передвижения внутри пустот между частицами приводит к телу силы, которые достаточно высоки, чтобы задержать поток. Такое поведение возникает в системах, которые работают без перепада давления подачи твердых тел, но это усугубляется, когда твердые подаются в высших давления окружающей среды.

Поскольку многие из материалов подается в сушилки хорошо, достижение желаемого расхода является проблемой, если отверстие размером надлежащим образом, основанные на свойствах материала. Газ градиентов давления действует противоположно направлению потока твердых частиц могут инициировать образование дуги при работе сплоченной веществ в бункер. Даже если бункер выходе достаточно велика для твердых тел в потоке надежно, когда нет газа есть, это возможно для всеобъемлющей и неустойчивый поток развиваться, если газа вверх через воронку от последующего оборудования.

Проблемы являются менее жесткими при кормлении в твердых телах сушки при более низком давлении. Поскольку устройства давления изоляции может быть дорогостоящим, зачастую стимулы к сокращению их размеров. Тем не менее, это может привести в потоке проблем, особенно в сплоченной твердых и липкие торты.

Трудности с обработкой мокрый торт можно избежать, если оборудование проекты основаны на реологические свойства данного материала обработана. Эти свойства могут быть использованы для разработки бункеров, которые обеспечивают надежный поток твердых веществ и не допустить накопления и расхода перерывов. Поток информации о собственности также может быть использована для давления размер изоляции устройств для достижения непрерывного потока на желаемый номер.

Обеспечение равномерного потока через тяжести сушилки

Гравитация сушилки силосов или бункеров, в которых сушка осуществляется путем инъекции комнатной температуры или условных газа, который обычно countercurrently потоков с потоком твердых тел. Эти сушилки часто обеспечивают эффективную передачу тепла достижение интимного контакта сушки газов и твердых частиц. Кроме того, эти сушилки может снизить капитальные затраты путем удвоения, как хранение и мобилизационный потенциал, и сокращение необходимого для след сушки.

Интимный контакт между газом и твердыми частицами необходимо, чтобы время пребывания твердых частиц быть однородным и, что газ будет распределен равномерно по всей судна. В тяжести сушилки, работающие в пакетном режиме, партия находится на судне, газ включен на необходимое количество времени, то газ либо отключен, либо остались на время содержания выписывают. В таких сушилках крайне важно обеспечить, чтобы закачки газа осуществляется в порядке, обеспечить равномерное скорость восходящего потока газа через сечение как низкий в сосуде, как это возможно. Кроме того, важно определить, каким образом свойства потока будет меняться в то время как материал находится в покое во время цикла сушки. Реологические свойства большинства материалов измениться, когда ушел под консолидации без движения. Соответствующие реологические свойства, в том числе влияние хранения в покое, должны быть измерены и использованы в качестве основы дизайна, с тем чтобы избежать продукта зависания после цикла сушки.

Гравитация сушилки может также использоваться в непрерывном режиме, где твердые двигаться непрерывно через сосуд и газа всегда течь. В этих сушилок, в дополнение к обеспечению того, чтобы газ распределяется равномерно, важно также, что твердые частицы имеют единый время пребывания на судне, которое предусматривает, что профиль скорости течет твердых тел так же однообразны, насколько это возможно.

Существуют две основные модели поток, который может развиваться в желоб бен или силоса - воронки потока и массового расхода. Обе модели представлены на рисунке 1. В воронку потока активных форм течения в канале выше, розетки, с неправительственными организациями, вытекающие материала на периферии. Очевидно, что это будет плохой образец потока для непрерывного потока судна, который используется как фен.

В массе, весь материал находится в движении, когда какой-либо снимается с бункера. Материал перемещается к выходу из центра, а также с периферии. Это не означает, или требуют, что все частицы поступают с той же скоростью, особенно частиц, которые в сходящейся части бункера. Материал течет медленно, на стенах, чем в средней линии бункер, из-за трения на стенках. В некоторых случаях скорость дифференциальных может быть полезным (например, в-бен смешивания). В других случаях, наиболее экономичный дизайн, который достигает массы потока может привести к существенному профилем скорости, даже если она будет соответствовать общим требованиям, дизайн обеспечения надежного потока во всем мире в сосуде. В сушилку приложений, равномерной скоростью твердых важно для обеспечения единого времени проживания. Это обычно требует план, который не только обеспечивает поток массы, но и обеспечивает низкий градиент скорости в воронке.

В непрерывном сушилки, количество газа, который может быть введен может быть ограниченным, так как слишком много противотока газа может нарушить поток твердых тел. В целях сохранения единого времени проживания на судне, псевдоожижения слоя следует избегать. Закачка газа в слишком высокой скорости могут создать местные псевдоожижения и районах высокой скорости твердого тела, в результате неполного высыхания, или чрезмерное использование газа, чтобы компенсировать процесс неэффективности.

Поток свойств твердых тел

Применение научных принципов и измеряемого свойства сыпучих материалов при проектировании оборудования для обработки твердых развился за последнее столетие, чтобы достаточно хорошо развитого государства. Сегодня ряд стандартизированных методов испытаний для характеристики свойств сыпучих материалов (2, 3). Эти свойства потока являются очень полезными в разработке надежных перегрузочного оборудования для сушилок. Некоторые из самых полезных свойств потока сплоченная сила, трение на стенке, сжимаемость, проницаемость и критических углов желоб (4).

Например, в связи кровать сушилки, в которых используется встречным потоком воздуха или другого газа для сушки, реологические свойства твердых тел играют решающую роль в определении дизайна, необходимых для достижения желаемого сочетания от срока проживания, скорость газа, перепада давления и твердых профиля скорости . Понимание реологические свойства мокрой материалов значительно повысит шансы на успешное запуске новой системы сушки или модернизация существующей системы проблематичным

Тематические исследования

Мокрое торт обработки. В сульфата циркония завод по переработке, мокрый торт, освобождается от пояса нажать на парашют, который функционирует как рост бункера метров материала в сушилку вспышки ниже по течению (рис. 2-4). На первый взгляд, казалось, что дизайн лоток подачи и были достаточно консервативными, так как парашют были вертикальными стенками и вязка непосредственно винтового конвейера, которая охватывает всю длину парашют.

Однако, даже с тем, что, как представляется, сравнительно безопасная конструкция, эта система опытных постоянного подключения проблемы при запуске. Изучение реологических свойств мокрый торт представил объяснение такого поведения, а также информацию для коррекции его. свойств твердых материалов потока приведены в таблицах 1 и 2, и, соответственно, отображается в рисунках 5 и 6.

Материал имеет значительные сплоченная сила, и его легко создали свод по ширине желоба. Но почему это происходит в вертикальном парашют? Арчинг это явление, которое обычно происходит в области сближения бункеров. Один из недостатков в системе, что придает подачи на дно лотка был V-впадины. Этот дополнительный небольшой, но значительный, конвергенции в нижней части лотка, и при условии поддержки, необходимой для арки форме.

Другой дефект является использование винта постоянного шага передачи, которая в результате этого приложения в течение только через очень короткое расстояние от лотка. Дизайнеры могут ожидать, что система функционировала как парашют, и конвейер, но они не считают, что каждый раз, когда ремень пресс опустели, было бы заполнить перекат на глубине в несколько футов. В этом режиме работы, парашют должен быть предназначен для работы как емкость и подачи.

Самое простое решение для потока системы проблемы, чтобы заменить винт 1, который был разработан, чтобы кормить по всей длине желоба. Для того чтобы такой подход к работе, материал должен был бы быть в состоянии потока через сходящейся части подачи корыто над винтом. Обзор данных сплоченной силы указано, что это не решение, потому что скорее всего торт был способен формировать накрывать слот с шириной измерения 40% шире, чем ширина желоба. Изменения, которые необходимо, чтобы система работала надежно показаны на рисунке 4. Существующих V-корыто был заменен стандартным U-корыто и двухшнековые, что каналы со всей площади выходе из желоба. Изменения были реализованы, и система работает надежно на протяжении более трех лет.

Непрерывная сушка тяжести. Один из Северной номера Dow Chemical производит американская слоистый материал. На определенном этапе в этом процессе, хлопья выставлены избыточной влажности поверхности, которые должны быть удалены. Инженеры Доу проверить, действительно ли два неиспользованных смешивания бункеры могут быть преобразованы в тяжести сушилки, в которых горячей, сухой газ будет кормить countercurrently на текущий материал. Модификация существующих стартовых шахтах смешивания будет гораздо дешевле, чем установка коммерчески доступных, фен, и будет иметь меньший время обработки данных.

Требования технологического процесса, что продиктовано судов сухие хлопья равномерно до менее чем 1000 мг / кг воды, и тем самым снять около 10% воды по весу. Сушки и должно было быть сделано менее чем за 60 мин для обеспечения стабильности продукта.

Инженеры оценили возможности модернизации смешивания бункеры для удовлетворения потребностей Доу. Основные размеры сушилки были определены из требований процесса и свойств материалов потока, которые были измерены. Конструкция судна и газовой системы введения были выбраны сохранить поверхностные скорости газа достаточно низко, чтобы предотвратить превращение хлопья кипящем локально и / или в воздухе. Инженеры использовали теплового баланса расчетов для определения суммы сушки воздуха, необходимого для удаления необходимое количество влаги. Дизайн пределы скоростей газа были основаны на проницаемость хлопья, которые были измерены в широком диапазоне газа Расходы, приведенные.

Подразделения успешно работает на протяжении более четырех лет. В самом деле, этот проект получил Dow-технический центр премии из-за его использования значительного объема новых технологий и экономии капитальных затрат более чем на $ 1 миллион.

Пакетная сушки тяжести. При производстве сахара, необходимо, чтобы условие (или сухой) сахара перед упаковкой для предотвращения слеживания и образования комков до поступления продукта к клиентам. Сушка осуществляется в воздух бункера посредством введения сухого воздуха со скоростью около 1 м ^ ^ SUP 3 / мин в расчете на тонну сахара емкость и позволяет снизить влажность сахара из примерно 0,06% (при входе в бункер) для 0.02-0.025%.

Сахар-бар силосов различаются по размеру и возможности в силу различных производственных мощностей завода. Типичный бункер состоит из 23-фут-диа. на 130-м высотой с плоским дном цилиндра. 16-м средах. перевернутого конуса находится в центре города на базе элеватора.

Кондиционирование воздуха вводится через более чем 100 2-дюйма средах. дырок, покрывающих поверхность этого конуса. Вытяжной вентилятор, расположенных за пределами бункера тянет вакуума в верхней части, которая помогает поток кондиционирования воздуха вверх через сахарной массы. Освобождение происходит через 12 малых конусов на равном расстоянии в кольце между нижней центр конуса и бункера стен. В нижней части каждого разряда конус имеет трубы из нержавеющей стали подключенных к нему, и все трубы в какой-бункер сбора. Существует правило, не средство контроля и мониторинга выполнения твердых веществ в каждом из 12 труб.

Силосы так обычно строятся парами, с 1 бункер, работающих в режиме кондиционирования, а другой работает как резервуаров для условных сахара до сахара загружается в транспортировке или упаковки силоса. Многочисленные проблемы часто встречаются в бункерах сахара кондиционирования этого типа:

* Куски часто образуются, требуя бункеры для вывернул и чистить через регулярные промежутки времени - возможно, один раз в год или чаще.

* Выделения из различных точек не является надежным или под контролем, что требует постоянной тыкать и трогая держать сахар течет. Это не редкость, чтобы найти трубы из нержавеющей стали сильно помят операторов.

* Толстым слоем сахара часто строит вверх на стенах бункера, вызывая дополнительные проблемы контроля качества.

* Вертикальные трещины развиваются в железобетонные стены бункера, что позволило попадания влаги, потеря кондиционирования воздуха и потерь изоляции, в результате конденсации внутри бункера и беспокойство по поводу структурной целостности бункера.

Эти проблемы являются общими, когда воронки бункера дизайн потока используется. Хотя кондиционирования представил только при бункера заполняется и не разряда не происходит, воронки картины течения при выписке результатов неравномерного потока сахара и застойных районах, которые могут пирог вверх. Кроме того, в стенах многочисленные бункеры выходе как правило, опыт неоднородных давления вокруг окружности. Это накладывает серьезный изгибающих моментов на стенах, которые могут привести к образованию трещин в железобетонных силосах и тяжелой искажения в металлических силосов.

Решение проблем такова, как их использовать конструкцию массового потока, который устраняет мертвые районов, и способствует в первую первым из разряда картины. Специальные проекты кондиционирования воздуха на входе может эффективно внедрять и распространять воздуха по всей сахарной массы. Даже несмотря на то расход воздуха высокая, сахар расход через отверстие не влияет, так как воздух отключена до начала разряда. Проекты такого типа были успешно реализованы на нескольких заводах в Северной Америке и Европе за последние 15 лет.

ЛИТЕРАТУРА

1. Мерроу, Е. В. "Связь между R

2. Американское общество по испытаниям и материалам (ASTM) D6128-00, "Стандартный метод испытаний для Shear испытания сыпучих Использование Jenike Сотовый сдвига", ASTM (2000).

3. Американское общество по испытаниям и материалы D6773-02, "Стандартный метод тестирования Shear для сыпучих Использование Шульце тестер Shear кольцо", ASTM (2002).

4. Карсон, JW, и Маринелли, J., "Охарактеризовать сыпучих Для обеспечения бесперебойного потока" Химическая инженерия, 101 (4), с. 78-89 (апрель 1994).

ГЕРМАН PURUTYAN является вице-президентом Jenike

JOHNW. Карсон президент Jenike

THOMAS Г. Троксел является вице-президентом Jenike