CN102553748B - 一种喷射式雾化干燥装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于干燥设备技术领域,涉及一种喷射式雾化干燥装置,离散椎体直管段和离散椎体扩散段连接构成离散式椎体结构;喷管收缩部分和喷管喉口对接式构成喷管结构;进料管和雾化室之间制有进料管侧壁圆孔;蒸气室和雾化室之间的喷管结构是环缝结构;进料管和雾化室之间制有进料管侧壁圆孔;雾化室的壁凸入碰击椎体,实现雾化干燥时,物料树脂溶液进入进料管后通过进料管侧壁圆孔进入雾化室,被从蒸气室通过喷管结构进入的高速气体打碎雾化后进入碰击椎体、离散椎体直管段和离散椎体扩散体进一步进行干燥,最后通过出口进入后续工序;其整体结构简单,原理安全可靠,雾化条件易控,工艺步骤少,效果好,生产效率高,成本低,适用范围广。

Description

一种喷射式雾化干燥装置
技术领域:
本发明属于干燥设备技术领域,涉及一种用于对树脂溶液利用蒸汽进行喷雾干燥的喷射式雾化干燥装置。
背景技术:
喷雾干燥设备是19世纪末LaMont和Percy等人发明的,用喷雾干燥设备进行物料干燥是现代干燥新技术之一。喷雾干燥是通过机械作用,将固液混合的浆状物料分散成很细的雾状液滴(以增大水分蒸发面积,加速干燥过程),液滴与热空气接触后,进行充分的传热传质,在一瞬间将大部分水分除去,使物料中的固体物质干燥成粉末的过程。运用喷雾干燥技术,可大大简化传统干燥方法需要的蒸发、结晶、过滤、干燥、粉碎、筛分等一系列复杂的生产流程,节省大量设备,且易实现机械化和自动化。在干燥过程中,被干燥物料在与高温介质接触前首先被雾化为细小的雾滴,极大地增加被干燥物料的比表面积,在极短时间内完成干燥,热效率较高;20世纪初这种设备主要用于脱脂奶粉的制造,并在食品工业中开始广泛应用,随着喷雾干燥技术的不断发展和完善,目前该技术已广泛的应用于陶瓷、医药、食品、化工等行业,其优良的制粉性能得到了行业人士的充分肯定。中国专利号95210493公开了一种喷雾干燥雾化器,由雾化室、料旋转器、气旋转器、内管、外管、进料管、进气管组成,气旋转器是侧面带螺纹且外开左向旋转槽的圆柱,用螺丝固定在内管内的前端,料旋转器是内开右向旋转槽的圆环,紧配合在内管和外管间的前端,内管后端和外管用螺纹联接,进料管用螺纹联接在外管的侧面,进气管用螺丝联接在外管后端,雾化室用螺纹固定在外管前端,本装置解决了高粘度或比表面张力较大液体的彻底雾化问题,提高了产品的产量和质量,并扩大了使用范围;中国专利号200680011342公开了用于剂量和干燥雾化可雾化材料的装置,包括:雾化通道,其具有第一连接件和第二连接件,并且压缩运载气体源经由阀连接到第一连接件,以便将运载气体压力脉冲发送到雾化通道内,该装置的特征在于在第一连接件和第二连接件之间并在雾化通道之上,只朝向雾化通道打开并用于容纳可雾化材料的储存器连接到雾化通道,这样其相对于环境是气密性的,并且当阀关闭时,在雾化通道和储存器中发生压力补偿,该发明还涉及该装置用于吸入施用粉末状药剂制品的用途以及通过上述装置用于剂量和干燥雾化可雾化材料的方法。虽然上面的两个专利可以解决雾化问题,但其雾化角度比较大,且后面需要接一个比较大的雾化塔再通入蒸汽进行干燥,体积过大,能力利用效率也不高,所以需要一种更高效,同时需要避免雾化后还没有干燥完成的物料粘贴在一起。归结起来,现有雾化干燥设备普遍存在着结构复杂,工艺控制条件差,雾化效果不理想,容易粘壁堵塞,生产成本高,自动化水平低,适用范围小等缺点。
发明内容:
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点,寻求设计提供一种喷射式雾化干燥装置,该装置采用现代电子控制技术,有效地实现自动化生产条件,生产效率高,不容易粘壁堵塞,结构简单,制造成本低,耗能低。
为了实现上述目的,本发明的主体结构包含进料管、蒸汽室、喷管收缩部分、喷管喉口、进料管侧壁圆孔、雾化室、碰击椎体、离散椎体直管段、离散椎体扩散段和出口,离散椎体直管段和离散椎体扩散段连接构成离散式椎体结构;喷管收缩部分和喷管喉口对接式构成喷管结构;进料管和雾化室之间制有进料管侧壁圆孔;蒸气室和雾化室之间的喷管结构是环缝结构;进料管和雾化室之间制有的进料管侧壁圆孔直径为2mm-5mm;雾化室中的喷管喉口与进料管侧壁圆孔之间的距离为5mm-30mm;雾化室的壁凸入碰击椎体,碰击椎体的椎角为50°-120°,碰击椎体收缩壁面间夹角为30°-65°;离散椎体扩散段的扩散角为10°-30°;实现雾化干燥时,物料树脂溶液进入进料管后通过进料管侧壁圆孔进入雾化室,被从蒸气室通过喷管结构进入的高速气体打碎雾化后进入碰击椎体、离散椎体直管段和离散椎体扩散体进一步进行干燥,最后通过出口进入后续工序;蒸汽室进入的蒸汽压力为10-20bar,温度大于150℃,液体在进料管中的压力大于10bar,树脂溶液与蒸汽的质量配比为2∶5。
本发明涉及的提供液体树脂溶液进入的进料管的外壁把液体树脂溶液和气体隔离开来,在进料管的底部沿着进料管圆周分布制有进料管侧壁圆孔,进料管侧壁圆孔穿过进料管壁使液体树脂溶液进入雾化室被蒸汽雾化干燥;由进料管外壁和蒸气室外壁包围而成的蒸汽室把蒸汽导入后再把蒸汽分配到喷管后雾化干燥液体树脂溶液;蒸汽室下部的环形喷管结构分为喷管收缩部分和喷管喉口部分,环形喷管结构使蒸汽压力降低速度增大,提高蒸汽速速有利于雾化液体树脂溶液;在喷管结构下部的环形结构的雾化室连接进料管侧壁圆孔,在雾化室内液体树脂溶液被从环形喷管结构进入的高速蒸汽打碎,形成小颗粒,增大表面积,溶剂快速蒸发而形成产品颗粒;连接在雾化室下部的碰击椎体由雾化室内壁和碰击椎体外壁包围而成,使雾化后的颗粒和气体通过后进入扩散椎体;在碰击椎体下部制有离散椎体结构,离散椎体结构包括离散椎体直管段和离散椎体扩散段两部分,从碰击椎体前面来的颗粒和气体在离散椎体结构中进行增压减速,进一步对颗粒进行干燥;与离散椎体结构和进料管同轴平行的出口由进料管外壁包围构成内空的圆柱结构,后面接收颗粒和气体的再处理工序;进料管和用来输送蒸汽的蒸汽室同轴布置结构,蒸汽室内径大于比进料管内径,对蒸汽有缓冲作用有利于分配蒸汽进入喷管结构时稳定均匀;蒸汽室包围进料管并加热进料管里的树脂溶液,降低树脂溶液的粘度有利于防止树脂堵塞;在进料管末端的圆周处分布的进料管侧壁圆孔输送树脂溶液进入雾化室,利用进入雾化室的高速气体使其破碎形成小颗粒增加溶剂表面积加快挥发速度,进料管侧壁圆孔分布在蒸汽在雾化室中的速度最大处,以便打碎液体,形成小颗粒,加快干燥速度,进料管侧壁圆孔在进料管外壁中的长度不应太长;进入雾化室的蒸汽应快速膨胀且压力急剧减小才能使蒸汽速度急剧增大,一般为1-10个马赫数,喷管喉口直径小于雾化室内径,在雾化室中被蒸汽打碎的液体颗粒不能完全干燥,雾化室有一定的长度,对其再进一步干燥,以免液体颗粒在雾化室壁面附着形成大的块状颗粒,堵塞后续管道;雾化室为圆环状结构,在雾化室下面连接有碰击椎体使颗粒和气体汇集在一起然后排出,碰击椎体为圆锥状结构,有利于减少颗粒的碰撞以免成型大块颗粒,离散椎体扩散段直径逐渐扩张后和出口圆柱筒体直径相同。
本发明的喷管喉口直径、进料管侧壁圆孔的直径、雾化室的宽度和长度、碰击椎体的直径、离散椎体的直径均相互配合结构,如果喷管喉口直径过大,蒸汽就不能在雾化室中达到很高的速度,不能很好雾化液体树脂溶液,如果进料管侧壁圆孔直径过大,进入的树脂溶液过多,不能有效的对其雾化干燥容易堵塞。
本发明的工作过程是:在前面工序的树脂溶液进入进料管后通过进料管末端的沿圆周分布的进料管侧壁圆孔进入雾化室,蒸汽通过雾化室的侧壁管道进入蒸汽室,然后由蒸汽室进入环状喷管收缩部分和环状,然后进入环状的雾化室,在雾化室中高速蒸汽与从进料管侧壁圆孔进入的树脂溶液相遇,并将其打碎,形成小的液体颗粒,由于树脂溶液的表面积急剧增大,所以在高温蒸汽环境下树脂溶液中的溶剂受热气化进入蒸汽中,液体树脂颗粒由于溶剂的气化而变成树脂溶质颗粒,形成的颗粒在雾化室中前进并被进一步干燥,蒸发的溶剂、蒸汽和颗粒一同经过碰击椎体再进入离散椎体结构,通过出口管道排入后续处理设备。
本发明与现有技术相比,其整体结构简单,制造成本低,工作原理安全可靠,雾化条件易控,雾化工艺步骤少,雾化效果好,生产效率高,成本低,适用范围广。
附图说明:
图1为本发明的主体结构剖面结构原理示意图。
图2为本发明涉及的喷管收缩部分的截面结构原理示意图。
具体实施方式:
下面通过实施例并结合附图作进一步说明。
本实施例的主体结构包含进料管1、蒸汽室2、喷管收缩部分3、喷管喉口4、进料管侧壁圆孔5、雾化室6、碰击椎体7、离散椎体直管段8、离散椎体扩散段9和出口10,离散椎体直管段8和离散椎体扩散段9连接构成离散式椎体结构;喷管收缩部分3和喷管喉口4对接式构成喷管结构;进料管1和雾化室6之间制有进料管侧壁圆孔5;蒸气室2和雾化室6之间的喷管结构是环缝结构;进料管1和雾化室6之间的进料管侧壁圆孔5直径为2mm-5mm;雾化室6中的喷管喉口4与进料管侧壁圆孔5之间的距离为5mm-30mm;雾化室6的壁凸入碰击椎体7,碰击椎体7的椎角A为50°-120°,碰击椎体7收缩壁面间夹角B为30°-65°;离散椎体扩散段9的扩散角C为10°-30°;实现雾化干燥时,物料树脂溶液进入进料管1后通过进料管侧壁圆孔5进入雾化室6,被从蒸气室2通过喷管结构进入的高速气体打碎雾化后进入碰击椎体7、离散椎体直管段8和离散椎体扩散体9进一步进行干燥,最后通过出口10进入后续工序;蒸汽室2进入的蒸汽压力为10-20bar,温度大于150℃,液体在进料管1中的压力大于10bar,树脂溶液与蒸汽的质量配比为2∶5。
实施例1:
本实施例使用蒸汽对树脂溶液进行喷射雾化干燥,树脂溶液为在二氯甲烷中含有质量分数为10%-30%的聚碳酸酯的树脂溶液;蒸汽进料为质量229.5kg/h,蒸汽入口压力为1.45MPa,树脂溶液的流动质量为500kg/h,,树脂溶液中聚碳酸酯的质量分数为20.3%,进料管1的直径为25mm,蒸气室2的直径为108mm,喷管收缩部分3两端直径分别为12mm和4mm,喷管喉口4直径为4mm,二个进料管侧壁圆孔5直径为2mm,雾化室6的直径为12mm,碰击椎体7角度A为109°,角度B为60°,离散椎体直管段8直径为20mm,离散椎体扩散段9角度C为15°,出口10的直径为50mm;测得出口10处的颗粒的分布情况为(百分数为质量百分数):>4mm颗粒百分数为11.76,0.7mm-4mm颗粒百分数为23.53,0.5mm-0.7mm颗粒百分数为20.59,0.3mm-0.5mm颗粒百分数为35.29,0.1mm-0.3mm颗粒百分数为8.82。
实施例2:
本实施例的蒸汽进料为流动质量230kg/h,蒸汽入口压力为1.47MPa,树脂溶液流动质量为700kg/h,树脂溶液中聚碳酸酯的质量分数为19.19%,进料管1的直径为25mm,蒸气室2的直径为108mm,喷管收缩部分3两端直径分别为12mm和4mm,喷管喉口4直径为4mm,二个进料管侧壁圆孔5直径为2.5mm,雾化室6的直径为12mm,碰击椎体7角度A为109°,角度B为60°,离散椎体直管段的8直径为20mm,离散椎体扩散段9的角度C为15°,出口10的直径为50mm;测得出口处颗粒的分布情况为(百分数为质量百分数):>4mm颗粒百分数为5.77,0.7mm-4mm颗粒百分数为30.77,0.5mm-0.7mm颗粒百分数为21.15,0.3mm-0.5mm颗粒百分数为28.85,0.1mm-0.3mm颗粒百分数为13.46。

Claims (1)

1.一种喷射式雾化干燥装置,其特征在于包含进料管、蒸汽室、喷管收缩部分、喷管喉口、进料管侧壁圆孔、雾化室、碰击椎体、离散椎体直管段、离散椎体扩散段和出口,离散椎体直管段和离散椎体扩散段连接构成离散式椎体结构;喷管收缩部分和喷管喉口对接式构成喷管结构;进料管和雾化室之间制有进料管侧壁圆孔;蒸汽室和雾化室之间的喷管结构是环缝结构;进料管和雾化室之间制有的进料管侧壁圆孔直径为2mm-5mm;雾化室中的喷管喉口与进料管侧壁圆孔之间的距离为5mm-30mm;雾化室的壁凸入碰击椎体,碰击椎体的椎角为50°-120°,碰击椎体收缩壁面间夹角为30°-65°;离散椎体扩散段的扩散角为10°-30°;实现雾化干燥时,物料树脂溶液进入进料管后通过进料管侧壁圆孔进入雾化室,被从蒸汽室通过喷管结构进入的高速气体打碎雾化后进入碰击椎体、离散椎体直管段和离散椎体扩散体进一步进行干燥,最后通过出口进入后续工序;蒸汽室进入的蒸汽压力为10-20bar,温度大于150℃,液体在进料管中的压力大于10bar,树脂溶液与蒸汽的质量配比为2∶5。 
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