CN105413210B - 一种用于粉状表面活性剂的干燥设备及其干燥方法 - Google Patents

一种用于粉状表面活性剂的干燥设备及其干燥方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于粉状表面活性剂的干燥设备，包括均化罐、刮膜干燥系统、片状料斗、气流干燥系统、磨粉系统、湍流干燥器以及粉仓，刮膜干燥系统包括刮膜蒸发器、压片机、热水罐和冷水罐，气流干燥系统包括气流干燥管和旋风分离器，磨粉系统包括磨粉机和磨粉分离器，湍流干燥器的出料口接入粉仓。通过该设备采用干刮膜干燥、气流干燥、磨粉、湍流干燥以及分离冷却结合的方式对粉状表面活性剂进行干燥，所需能耗低，对环境污染小，且生产出的粉状表面活性剂产品纯度达到98~99.5％，颗粒度更细，更均匀稳定，超细粉含量高，也不容易结块。

Description

一种用于粉状表面活性剂的干燥设备及其干燥方法
技术领域
本发明属于物料干燥技术领域，尤其是涉及一种用于粉状表面活性剂的干燥设备及其干燥方法。
背景技术
粉状表面活性剂如脂肪醇硫酸钠盐（K12）、α-烯基磺酸钠盐（AOS）、烷基苯磺酸钠盐（LAS）、烷基多苷（APG）、脂肪酸甲酯磺酸钠（MES）等的生产，主要存在产品热敏易分解、粉尘多、生产周期短、粉体颗粒不均匀、产品结块不方便使用、产品纯度低等各种问题。
目前常用的解决方法有三种：第一种是喷雾干燥法，该方法中干燥和成型一步完成，产品经气流冷却后直接包装，操作简单，粉尘较少，颗粒均匀性好，也不容易结块，但由于干燥所需的温度较高，使得能耗高，废气多，产量也不大，且粘附在塔壁上的部分容易分解，成黑点，周期短，同时尾气喷淋洗涤后放空，污水多，易污染环境，产品含水量一般1-3%，活性物90-97%；
第二种是真空管式干燥-磨粉法，该方法分干燥和磨粉两步完成，管式干燥器是无动力设备，热源使用蒸汽，效率高，并在真空下完成，能耗很低，真空干燥后的产品通过挤压机挤成针状再经钢带冷却，干燥效果较好，但硬度较大，磨粉机较难磨碎，磨粉粉体实心，容易结块，而且所用的干燥器结构复杂，清洗很不方便，产品含水量一般2-5%，活性物90-95%；
第三种是刮膜干燥-磨粉法，该方法也分干燥和磨粉两步完成，微负压操作，热源使用蒸汽，能耗很低，产品刮膜干燥后冷却压成片状再磨粉，操作比较简单，但由于压片机冷却停留时间短，冷却效果受含水量的影响，磨粉后颗粒均匀性不高，也容易结块，产品含水量一般2-5%，活性物90-95%。
但上述方法还是不能很好地解决这些问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于粉状表面活性剂的干燥设备及其干燥方法，从而生产出纯度高，颗粒均匀且不结块的粉状表面活性剂。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种用于粉状表面活性剂的干燥设备，包括均化罐、刮膜干燥系统、片状料斗、气流干燥系统、磨粉系统、湍流干燥器以及粉仓；
刮膜干燥系统包括刮膜蒸发器、压片机、热水罐和冷水罐，刮膜蒸发器的进料口通过进料泵与均化罐连接，刮膜蒸发器的侧面设有上抽气口和下抽气口，刮膜蒸发器的底部接入压片机，压片机的顶部外罩有吸气室，压片机内的大辊通过冷却器和冷水泵与冷水罐连接、小辊通过加热器和热水泵与热水罐连接，压片机的底部通过螺旋输送机与片状料斗连接，片状料斗的一侧设有过滤风机；
气流干燥系统包括气流干燥管和旋风分离器，气流干燥管的一端与片状料斗的另一侧连接，该气流干燥管的另一端接入旋风分离器；
磨粉系统包括磨粉机和磨粉分离器，磨粉机设于磨粉分离器顶部的一侧，该磨粉机的进料口与旋风分离器底部的出料口连接，磨粉分离器顶部的另一侧设有磨粉过滤器，磨粉过滤器通过氮气冷却器、氮气风机和氮气除湿器实现氮气的循环使用，磨粉分离器底部的出料口通过磨粉关风器与湍流干燥器的进料口连接，且磨粉关风器与湍流干燥器之间通过热回收风门连接有热回收换热器，湍流干燥器的出料口接入粉仓。
进一步的，所述湍流干燥器与粉仓之间设有分离冷却系统，分离冷却系统包括旋流分离器和冷却分离器，旋流分离器的进料口与湍流干燥器的出料口连接，且两者之间通过冷却风门连接有冷风器，旋流分离器的出料口通过管道与冷却分离器的进料口连接，旋流分离器的顶部通过旋流干燥过滤器接入管道，该管道上还连接有热风加热器I，冷却分离器底部的出料口接入粉仓、顶部通过冷却冷却过滤器接入粉仓。
进一步的，所述上抽气口和下抽气口连接有洗涤塔，洗涤塔的顶部通过管道连接有旋液分离器，旋液分离器的顶部设有抽气风机，洗涤塔内的洗涤液通过洗涤泵和洗涤冷却器循环使用。
进一步的，所述过滤风机与片状料斗之间设有加热器I。
进一步的，所述旋风分离器的顶部通过气流干燥过滤器接入粉仓。
进一步的，所述磨粉关风器与热回收风门之间通过加热风门连接有热风加热器。
采用上述干燥设备的干燥方法，包括以下步骤：
将含水量为15~45％的表面活性剂浆料在均化罐内预热至45~95℃，通过进料泵输送至刮膜蒸发器干燥；干燥好的高温物料落入压片机的大辊与小辊之间进行轧片，经螺旋输送机落入片状料斗内，然后在温度为30~80℃的气流的作用下送入气流干燥管，经旋风分离器分离后进入磨粉机，在温度为10~60℃的氮气环境下磨粉，磨粉压力为0~30Kpa；磨成粉的物料在磨粉分离器内分离，经磨粉关风器后在温度为120~180℃的气流的作用下输送至湍流干燥器；干燥结束后依次经旋流分离器和冷却分离器将物料降至20~70℃，去粉仓罗带均化后包装。
优选的，所述刮膜蒸发器的内部气相压力为-0.02~0Mpa，外部蒸汽夹套一至四层的蒸汽压力为200~250Kpa、150~180Kpa、120~150Kpa、80~110Kpa。
优选的，所述压片机大辊的温度为5~40℃，小辊的温度为10~80℃。
与现有技术相比，本发明的优点是：本发明采用刮膜干燥、气流干燥、磨粉、湍流干燥以及分离冷却结合的方式，能耗低，对环境污染小，且生产出的粉状表面活性剂产品纯度达到98~99.5％，颗粒度更细，更均匀稳定，超细粉含量高，也不容易结块。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
图1是本发明的结构示意图。
其中，1、均化罐，101、罗宾搅拌器，102、斜度桨式刮板，2、进料泵，3、刮膜蒸发器，31、上抽气口，32、下抽气口，301、洗涤塔，302、旋液分离器，303、洗涤泵，304、洗涤冷却器，305、抽气风机，4、压片机，41、吸气室，5、螺旋输送机，6、热水罐，7、热水泵，8、加热器，9、冷水罐，10、冷水泵，11、冷却器，12、片状料斗，13、加热器I，14、过滤风机，15、旋风分离器，16、磨粉机，161、磨粉分离器，162、磨粉过滤器，163、磨粉关风器，17、氮气冷却器，18、氮气除湿器，19、氮气风机，20、湍流干燥器，201、气流干燥管，21、热回收换热器，211、热回收风门，22、热风加热器，221、加热风门，23、旋流分离器，231、热风加热器I，24、冷风器，241、冷却风门，25、气流干燥过滤器，26、旋流干燥过滤器，27、风机，28、冷却分离器，29、冷却过滤器，30、冷却风机，31、粉仓。
具体实施方式：
如图1所示，一种用于粉状表面活性剂的干燥设备，包括均化罐1、刮膜干燥系统、片状料斗12、气流干燥系统、磨粉系统、湍流干燥器20以及粉仓31；
刮膜干燥系统包括刮膜蒸发器3、压片机4、热水罐6和冷水罐9，刮膜蒸发器3的进料口通过进料泵2与均化罐1连接，刮膜蒸发器3的侧面设有上抽气口31和下抽气口32，上抽气口31和下抽气口32连接有洗涤塔301，洗涤塔301的顶部通过管道连接有旋液分离器302，旋液分离器302的顶部设有抽气风机305，洗涤塔301内的洗涤液通过洗涤泵303和洗涤冷却器304循环使用；刮膜蒸发器3的底部接入压片机4，压片机4的顶部外罩有吸气室41，压片机4内的大辊通过冷却器11和冷水泵10与冷水罐9连接、小辊通过加热器8和热水泵7与热水罐6连接，压片机4的底部通过螺旋输送机5与片状料斗12连接，片状料斗12的一侧设有过滤风机14，过滤风机14与片状料斗12之间设有加热器I13；
气流干燥系统包括气流干燥管201和旋风分离器15，气流干燥管201的一端与片状料斗12的另一侧连接，该气流干燥管201的另一端接入旋风分离器15，旋风分离器15的顶部通过气流干燥过滤器25接入粉仓31；
磨粉系统包括磨粉机16和磨粉分离器161，磨粉机16设于磨粉分离器161顶部的一侧，该磨粉机16的进料口与旋风分离器15底部的出料口连接，磨粉分离器161顶部的另一侧设有磨粉过滤器162，磨粉过滤器162通过氮气冷却器17、氮气风机19和氮气除湿器18实现氮气的循环使用，磨粉分离器161底部的出料口通过磨粉关风器163与湍流干燥器20的进料口连接，且磨粉关风器163与湍流干燥器20之间通过热回收风门211连接有热回收换热器21，磨粉关风器163与热回收风门211之间通过加热风门221连接有热风加热器22。
在本发明中，湍流干燥器20与粉仓31之间还设有分离冷却系统，分离冷却系统包括旋流分离器23和冷却分离器28，旋流分离器23的进料口与湍流干燥器20的出料口连接，且两者之间通过冷却风门241连接有冷风器24，旋流分离器23的出料口通过管道与冷却分离器28的进料口连接，旋流分离器23的顶部通过旋流干燥过滤器26接入管道，该管道上还连接有热风加热器I231，冷却分离器28底部的出料口接入粉仓31、顶部通过冷却冷却过滤器29接入粉仓31。
采用上述干燥设备的干燥方法，具体步骤如下：
（1）刮膜干燥：将含水量为15~45％的表面活性剂浆料在均化罐1内预热至45~95℃，通过进料泵2输送至刮膜蒸发器3干燥，浆料被高速旋转的刮板刮成膜状，粘在内壁上，控制刮膜蒸发器3的内部气相压力为-0.02~0Mpa，外部蒸汽夹套一至四层通入压力为200~250Kpa、150~180Kpa、120~150Kpa、80~110Kpa的蒸汽间接加热；干燥好的高温物料落入压片机4的大辊与小辊之间进行轧片，大辊的温度为5~40℃，小辊的温度为10~80℃，最后经螺旋输送机5落入片状料斗12内；
汽化的水、少量粉尘以及一部分空气大部分通过上抽气口31，少部分通过下抽气口32进入洗涤塔301内，去除粉尘后再进入旋液分离器302，至抽气风机305放空；
此外，为了避免浆料湿度不均匀的情况，均化罐1采用锥底结构，内部进行抛光处理，并采用筒体部分罗宾搅拌器101+锥底部分斜度桨式刮板102的方式进行搅拌；
（2）气流干燥：片状料斗12内的片状物料在温度为30~80℃的气流的作用下送入气流干燥管201，因轧片后的片状物料温度较高，水分还停留在表面和空气中，很容易冷凝粘在管道和设备上，通过加热器I13和过滤风机14产生的大量热风相对湿度较低，很容易把表面和空气中的水分带走，使物料冷却后不容易发粘，同时由于片状物料和气流间的相对速度差较大，有撞击粉碎作用，使片状物料变成小片状物料，然后再经旋风分离器15分离后进入磨粉机16磨粉，分离出的粉尘和空气经气流干燥过滤器25过滤后去粉仓31；
（3）磨粉：小片状物料在温度为10~60℃的氮气环境下磨成粉状物料，磨粉压力为0~30Kpa；粉状物料和氮气在磨粉分离器161内分离，氮气和少量细粉经过磨粉过滤器162分离，氮气再经氮气冷却器17、氮气风机19和氮气除湿器18循环使用；
（4）湍流干燥：粉状物料经磨粉关风器163后，在来自热回收风门211、温度为120~180℃的气流的作用下输送至湍流干燥器20，湍流干燥器20截面积的变化引起流速变化，同时使粉体和热气体流速不一致，成相对运动，颗粒越大和气流的速度差越大，颗粒较细的和气流速度差较小，最终形成颗粒较大的粉在气流中进一步粉碎成均匀的更细的粉，而细颗粒相对粉碎的较少，从而颗粒度更均匀；这种相对运动使气体和固体的换热效果更好，变细的粉因和气体的接触面积更大，从而物料水分和其他一些挥发物等杂质在极短时间内易随气流挥发，最终产品中只剩下不能挥发的无机盐、活性物和极少量水分等挥发物；
如热回收风门211、热回收换热器21出现故障，可切换至热风加热器22和加热风门221；
（5）分离冷却：在湍流干燥后的粉和气体中混入从冷却风门241流出的冷风，冷却后进入旋流分离器23，分离出的大部分粉料去冷却分离器28，空气和少量粉经旋流干燥过滤器26除去细粉后，再经风机27放空；细粉也去冷却分离器28，并与大部分粉料一同混入热风加热器I231产生的热风；冷却分离器28将物料降至20~70℃，并分离进入粉仓31，少量粉和空气在冷却过滤器29中再次分离，粉也进入粉仓31，空气经冷却风机30后放空；最后粉体在粉仓31内罗带混合均化后去包装，也可以加入其它物料调整产品的活性物。
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明，但这些实施例并不是对本发明的限定。
实施例1
将含水量为25％的十二烷基硫酸钠盐浆料在均化罐1内预热至55℃，通过进料泵2输送至刮膜蒸发器3干燥，刮膜蒸发器的内部气相压力为-0.001Mpa，外部蒸汽夹套一至四层的蒸汽压力为200Kpa、160Kpa、120Kpa、80Kpa；干燥好的高温物料落入压片机4的大辊与小辊之间进行轧片，大辊的温度为30℃，小辊的温度为35℃，经螺旋输送机5落入片状料斗12内，然后在温度为60℃的气流的作用下送入气流干燥管201，经旋风分离器15分离后进入磨粉机16，在温度为20℃的氮气环境下磨粉，磨粉压力为20Kpa；磨成粉的物料在磨粉分离器161内分离，经磨粉关风器163后在温度为155℃的气流的作用下输送至湍流干燥器20；干燥结束后依次经旋流分离器23和冷却分离器28将物料降至30℃，去粉仓31罗带均化后包装。
检测成品粉，含水量0.3％，活性物98.7％，白度91，颗粒均匀，120~200目以上的超细粉占21％；60天后观察，未结块。
实施例2
将含水量为16％的甲酯磺酸钠盐和甲基硫酸钠浆料在均化罐1内预热至55℃，通过进料泵2输送至刮膜蒸发器3干燥，刮膜蒸发器的内部气相压力为-0.003Mpa，外部蒸汽夹套一至四层的蒸汽压力为200Kpa、160 Kpa、120Kpa、80Kpa；干燥好的高温物料落入压片机4的大辊与小辊之间进行轧片，大辊的温度为15℃，小辊的温度为10℃，经螺旋输送机5落入片状料斗12内，然后在温度为60℃的气流的作用下送入气流干燥管201，经旋风分离器15分离后进入磨粉机16，在温度为10℃的氮气环境下磨粉，磨粉压力为20Kpa；磨成粉的物料在磨粉分离器161内分离，经磨粉关风器163后在温度为135℃的气流的作用下输送至湍流干燥器20；干燥结束后依次经旋流分离器23和冷却分离器28将物料降至25℃，去粉仓31罗带均化后包装。
检测成品粉，含水量0.5％，活性物（含甲酯磺酸盐和甲基硫酸钠）98％，白度81，颗粒均匀，120~200目以上的超细粉占18％；60天后观察，未结块。
实施例3
将含水量为26％的α-烯基磺酸钠盐浆料在均化罐1内预热至95℃，通过进料泵2输送至刮膜蒸发器3干燥，刮膜蒸发器的内部气相压力为-0.006Mpa，外部蒸汽夹套一至四层的蒸汽压力为220Kpa、180Kpa、140Kpa、100Kpa；干燥好的高温物料落入压片机4的大辊与小辊之间进行轧片，大辊的温度为25℃，小辊的温度为20℃，经螺旋输送机5落入片状料斗12内，然后在温度为60℃的气流的作用下送入气流干燥管201，经旋风分离器15分离后进入磨粉机16，在温度为50℃的氮气环境下磨粉，磨粉压力为25Kpa；磨成粉的物料在磨粉分离器161内分离，经磨粉关风器163后在温度为160℃的气流的作用下输送至湍流干燥器20；干燥结束后依次经旋流分离器23和冷却分离器28将物料降至45℃，去粉仓31罗带均化后包装。
检测成品粉，含水量0.08％，活性物99％，白度78，颗粒均匀，120~200目以上的超细粉占23％；60天后观察，未结块。
实施例4
将含水量为40％的烷基多苷浆料在均化罐1内预热至45℃，通过进料泵2输送至刮膜蒸发器3干燥，刮膜蒸发器的内部气相压力为-0.006Mpa，外部蒸汽夹套一至四层的蒸汽压力为220Kpa、180Kpa、140Kpa、100Kpa；干燥好的高温物料落入压片机4的大辊与小辊之间进行轧片，大辊的温度为25℃，小辊的温度为20℃，经螺旋输送机5落入片状料斗12内，然后在温度为60℃的气流的作用下送入气流干燥管201，经旋风分离器15分离后进入磨粉机16，在温度为20℃的氮气环境下磨粉，磨粉压力为30Kpa；磨成粉的物料在磨粉分离器161内分离，经磨粉关风器163后在温度为150℃的气流的作用下输送至湍流干燥器20；干燥结束后依次经旋流分离器23和冷却分离器28将物料降至35℃，去粉仓31罗带均化后包装。
检测成品粉，含水量0.2％，活性物98.2％，白度79，颗粒均匀，120~200目以上的超细粉占25％；60天后观察，未结块。
实施例5
将含水量为40％的烷基苯磺酸钠和硅酸钠混合浆料在均化罐1内预热至50℃，通过进料泵2输送至刮膜蒸发器3干燥，刮膜蒸发器的内部气相压力为-0.003Mpa，外部蒸汽夹套一至四层的蒸汽压力为220Kpa、180Kpa、140Kpa、100Kpa；干燥好的高温物料落入压片机4的大辊与小辊之间进行轧片，大辊的温度为25℃，小辊的温度为40℃，经螺旋输送机5落入片状料斗12内，然后在温度为60℃的气流的作用下送入气流干燥管201，经旋风分离器15分离后进入磨粉机16，在温度为60℃的氮气环境下磨粉，磨粉压力为30Kpa；磨成粉的物料在磨粉分离器161内分离，经磨粉关风器163后在温度为150℃的气流的作用下输送至湍流干燥器20；干燥结束后依次经旋流分离器23和冷却分离器28将物料降至50℃，去粉仓31罗带均化后包装。
检测成品粉，含水量0.4％，活性物（含烷基苯磺酸钠和硅酸钠）98.2％，白度85，颗粒均匀，120~200目以上的超细粉占22％；60天后观察，未结块。

Claims (7)

1.一种用于粉状表面活性剂的干燥设备，其特征在于，包括均化罐、刮膜干燥系统、片状料斗、气流干燥系统、磨粉系统、湍流干燥器以及粉仓；
所述刮膜干燥系统包括刮膜蒸发器、压片机、热水罐和冷水罐，所述刮膜蒸发器的进料口通过进料泵与均化罐连接，所述刮膜蒸发器的侧面设有上抽气口和下抽气口，所述刮膜蒸发器的底部接入压片机，所述压片机的顶部外罩有吸气室，所述压片机内的大辊通过冷却器和冷水泵与冷水罐连接、小辊通过加热器和热水泵与热水罐连接，所述压片机的底部通过螺旋输送机与片状料斗连接，所述片状料斗的一侧设有过滤风机；
所述上抽气口和下抽气口连接有洗涤塔，所述洗涤塔的顶部通过管道连接有旋液分离器，所述旋液分离器的顶部设有抽气风机，所述洗涤塔内的洗涤液通过洗涤泵和洗涤冷却器循环使用；
所述气流干燥系统包括气流干燥管和旋风分离器，所述气流干燥管的一端与片状料斗的另一侧连接，该气流干燥管的另一端接入旋风分离器；
所述磨粉系统包括磨粉机和磨粉分离器，所述磨粉机设于磨粉分离器顶部的一侧，该磨粉机的进料口与旋风分离器底部的出料口连接，所述磨粉分离器顶部的另一侧设有磨粉过滤器，所述磨粉过滤器通过氮气冷却器、氮气风机和氮气除湿器实现氮气的循环使用，所述磨粉分离器底部的出料口通过磨粉关风器与湍流干燥器的进料口连接，且所述磨粉关风器与湍流干燥器之间通过热回收风门连接有热回收换热器；
所述湍流干燥器与粉仓之间设有分离冷却系统，所述分离冷却系统包括旋流分离器和冷却分离器，所述旋流分离器的进料口与湍流干燥器的出料口连接，且两者之间通过冷却风门连接有冷风器，所述旋流分离器的出料口通过管道与冷却分离器的进料口连接，所述旋流分离器的顶部通过旋流干燥过滤器接入管道，该管道上还连接有热风加热器I，所述冷却分离器底部的出料口接入粉仓、顶部通过冷却过滤器接入粉仓。
2.根据权利要求1所述的干燥设备，其特征在于，所述过滤风机与片状料斗之间设有加热器I。
3.根据权利要求1所述的干燥设备，其特征在于，所述旋风分离器的顶部通过气流干燥过滤器接入粉仓。
4.根据权利要求1所述的干燥设备，其特征在于，所述磨粉关风器与热回收风门之间通过加热风门连接有热风加热器。
5.一种采用如权利要求1至4中任一项所述的干燥设备的干燥方法，其特征在于，包括以下步骤：
将含水量为15~45％的表面活性剂浆料在均化罐内预热至45~95℃，通过进料泵输送至刮膜蒸发器干燥；干燥好的高温物料落入压片机的大辊与小辊之间进行轧片，经螺旋输送机落入片状料斗内，然后在温度为30~80℃的气流的作用下送入气流干燥管，经旋风分离器分离后进入磨粉机，在温度为10~60℃的氮气环境下磨粉，磨粉压力为0~30Kpa；磨成粉的物料在磨粉分离器内分离，经磨粉关风器后在温度为120~180℃的气流的作用下输送至湍流干燥器；干燥结束后依次经旋流分离器和冷却分离器将物料降至20~70℃，去粉仓罗带均化后包装。
6.根据权利要求5所述的干燥方法，其特征在于，所述刮膜蒸发器的内部气相压力为-0.02~0Mpa，外部蒸汽夹套一至四层的蒸汽压力为200~250Kpa、150~180Kpa、120~150Kpa、80~110Kpa。
7.根据权利要求5所述的干燥方法，其特征在于，所述压片机大辊的温度为5~40℃，小辊的温度为10~80℃。
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