CN1179533A - 用于干燥散布在或可散布在干燥气流中的潮湿材料的设备和方法 - Google Patents

Abstract

在一种用于干燥在干燥气体流中的潮湿材料的设备中,通过插入一个或多个穿孔板使滞留时间增加了,在穿孔板的上方形成了流化颗粒层,干燥气体和待干燥的材料的一部分流过该板,而干燥气体和该材料的余下部分旁通过所述穿孔板。这样就得到了改善的干燥能力,热经济性和运行的灵活性并且减小了对待干燥材料造成热破坏的危险。

Description

用于干燥散布在或可散布在干燥气流中 的潮湿材料的设备和方法

本发明涉及干燥技术领域，在该技术中，待干燥的材料散布在干燥气流中，并且发生干燥过程的主要部分，同时该材料在颗粒收集装置中以水分减小的颗粒回收前由所述气流所携带着。

现有或已经提出的工业干燥器有许多种类型。对于干燥特定类型的材料，单一的一种或若干种干燥器常常要比其他类型的干燥器更加适用。为了干燥这样一种半湿的材料，即可以作为颗粒散布在气流中并且在干燥气流中只需要相对短暂的滞留时间的材料，适用的是一种所谓的气流干燥器或飘浮式干燥器。在飘浮式干燥器中，待干燥的产品由干燥的气体使其以气动的方式流过一个闪燃管。当潮湿材料的物理特性使得其可以通过均匀地散布在经加热的气体的气流中的方式而在约几秒的时间内干燥时，就可以使用飘浮式干燥器。在本说明书和权利要求书中，所用的术语“气体”具有很广的含义，它还包括大气，实际上，干燥气体最常见的是经加热的大气。

特别短暂的停留时间使得气流干燥器适合于具有较小的颗粒尺寸并具有表面水分的产品，或适用于表面上可迅速地出现任何所要求的扩散的产品。在通过表面水分立刻挥发来冷却颗粒表面和干燥气体时可以使用相对较高的干燥温度，借此可以在产品温度没有可感觉到的增加的情况下完成。因此，气体干燥法还可以用于热敏产品。

但是，对于某些适用于飘浮式干燥的产品，当产品离开干燥器时产品内残余水分的含量还是太高。特别是对于某些类型的聚氯乙烯(PVC)。为了将残余的水分从以重量计例如约2-5％的水平减小到以重量计例如约0.1％的水平，有必要对产品进行后干燥。还经常需要对从象喷雾干燥器和旋涡干燥器那样的其他类型的干燥器中出来的产品进行后干燥。这种后干燥通常是在不同类型的干燥器，例如流化床干燥器、环形干燥器或旋风干燥器中进行的。

旋风干燥器从美国专利US 4089119和US 5333392中可以了解到，这两个专利通过引用结合到本文中。

这种干燥器是由一个具有一个处在底部的切向进入开口和一个切向出口的圆筒形竖直容器构成的，以便得到干燥气体与在该容器内待干燥的颗粒的回旋流。为了增加停留时间，在该容器的内部布置有环状的折流板。每个折流板具有一个开口，板最好朝该开口倾斜。借此，落在折流板的上表面上的颗粒状材料就会朝该开口滑动以便汇合上升的干燥气体流。

这种干燥器可以串联在一个飘浮式干燥器后面。这种系统的优点特别是在于在旋风干燥器中用于飘浮式干燥和用于后干燥是使用相同的气体时只需要一种干燥气体。

但是，即使在这种现有技术的旋风干燥器中使用许多折流板，待干燥的颗粒状材料的滞留时间也要短于某些产品所需要的滞留时间。当需要相对较长的滞留时间时，仅仅通过将出口温度的增加导致的产品速率减至最小就可以实现。这样，干燥的经济性就降低了并且还使得导致产品热损坏的危险增加了，并且还进一步要求一个外部冷却装置。这样，投资成本就增加了并且操作变得更加复杂，这样就失去了只使用一种气体源的优点。

此外，上面所描述类型的现有技术的旋风干燥器并不能确保干燥气体和待干燥的颗粒之间在所有的阶段都有最佳的接触状态，因为干燥空气和在环状折流板上形成一层的颗粒之间的接触状态不是最佳的，因此，对于所述的颗粒延长其滞留时间并不会在相应的水蒸发中得到反映。

本发明的目的是克服与现有技术的干燥器有关的上述缺点，并且提供一种能够使干燥气体和颗粒状材料之间的接触时间较在上面描述的现有技术旋风干燥器中可能达到的接触时间长的干燥设备。

本发明的另一个目的是提供一种干燥设备，其中，颗粒状材料和干燥气体之间的接触状态得到改进。

本发明的还一个目的是提供一种干燥设备，该干燥设备较相同容量的现有技术旋风干燥器更加紧凑，特别是更加低。

在本发明的一个方面的内容中，该设备是用于接纳已经悬浮在干燥空气中的待干燥颗粒状材料，该设备一般适合于在从一个飘浮式干燥器或喷雾干燥器中出来的出口气流中继续或完成干燥过程。

在另一方面的内容中，本发明提供了一种适用于干燥仅仅是在输送到干燥设备内后才散布在干燥空气内的潮湿材料。

本发明的目的是这样实现的，提供一种用于干燥散布在或可散布在干燥气体流中的潮湿的材料的设备，该设备包括一个外壳；在外壳的下部用于提供干燥气体或待干燥的材料的供应装置，所述供应装置从下面的装置中选择：(i)至少一个用于供应带有潮湿材料的干燥气体的公共进入开口，和(ii)至少一个用于用于干燥气体的进入开口和至少一个用于在输送到所述外壳内后才被带入干燥空气内的潮湿材料的进入开口；在所述外壳中所述供应装置的上方至少一个基本上水平的穿孔板，所述穿孔板的孔的尺寸要能使具有带入材料的干燥气体的一部分向上通过的流量足以在操作该设备时在所述板的上侧上保持一层流化的颗粒层，所述板的周边与该外壳基本上是密封接触；对于每个这样的板，有至少一个从该板下方一个位置到该板上方一个位置的旁通装置以便使具有带入的材料的干燥气体的该部分气体通过，该部分气体未通过所述孔；和在所述至少一个板的上方的外壳的上部，有用于将带有水分减少了的材料的干燥气体排出的出口装置。

上述外壳最好具有一个竖直的基本上圆筒形的壁，从而成为一个直立的旋转对称的容器，但是，另一种方法是，该外壳可以具有多角形的水平截面形状，例如正方形，还可以考虑圆锥形的外壳。

此设备可以在操作的同时在该设备中保持比采用类似尺寸的现有技术设备可能具有的粉料容纳质量高两倍的容纳质量，但是是采用没有孔的折流板来代替穿孔的空气分布板。这当然对应于滞留时间增加100％以上。

特别是为了增加具有带入的颗粒的干燥气体的流动通路，最好是在该设备内产生旋涡运动。

为此可以采用若干装置。在一个最佳实施例中，用于供应干燥气体的供应装置切于该圆筒形壁。

在另一个最佳实施例中，出口装置以与切向的用于供应干燥气体的装置相同的旋转方向切于该圆筒形壁。

虽然在该设备中只采用一个水平的穿孔板就可以实现一定的滞留时间增加的效果，但是一般地说最好是具有两个或更多个这样的穿孔板，该些板在该设备的操作过程中用作能保持流化颗粒层的分布板的作用。

作为这种穿孔板的补充物，该设备还可以包括象用在现有技术设备中的那些环形倾斜折流板。

下面将结合附图对其他的实施例进行说明。

本发明还涉及采用如也是结合附图进行说明的该设备的特殊实施例的干燥方法。

本发明的方法和设备可以用于干燥各种各样的材料，象聚合物，例如s-PVC或ABS，硅，颜料和淀粉制品。

下面结合附图对本发明进行详细的说明，其中

图1是本发明的设备的一个实施例的示意的竖向局部剖视图；

图2是本发明的设备的另一个实施例的示意的竖向局部剖视图；

图3是本发明的设备的类似于图1所示实施例的一个实施例的示意竖向局部剖视图，但是具有某些其他的可任选的技术细节；

图4是本发明的设备的示意的竖向剖视图，该设备具有用于将待干燥的材料散布到该设备内的干燥气体流内的散布装置；

图5是本发明的设备的一个实施例的示意的竖向剖视图，该图还示出了适合于与一个颗粒收集器相连的这种实施例的操作的布置图；和

图6示出了描述在分别使用现有技术设备和本发明的设备时特定的s-PVC品牌的干燥气体出口温度和产品的水份含量之间的关系的曲线图，如下面在实例中进一步说明的那样。

在图1中示出了一个具有竖直的圆筒形壁1，顶壁2和锥底部分3的外壳。

在锥底部分的正上方，设置了一个供应装置4。在所述实施例中，所述装置是一个连通到一个用于将其内带有颗粒状材料的干燥气体在切于圆筒形壁1的方向上输送到该外壳内的供应导管的开口。一般来说，该供应装置4连接到从一个飘浮式干燥器或喷雾干燥器来的出口上，这意味着通过供应装置引入的干燥气体是气体，该气体已经在飘浮式干燥器或喷雾干燥器中被用作干燥介质，而且，混入其内的颗粒状材料是从所述干燥器中的一种干燥器中出来的产品。

在该供应装置4的上方，插入有至少一个基本上水平的穿孔板，在所示实施例中插入有两个这样的板5，6。

板5和6具有穿孔7和8，其内带有颗粒的干燥气体的一部分通过4个通道在向上的方向上流过这些穿孔。

在板5和6的中心处，设置有壁孔9和10形状的旁通装置。带有混入的颗粒的干燥气体的不流过穿孔7和8的那部分气流向上流过壁孔9和10，所述壁孔可以设置有可调节的孔口(未示出)。

壁孔9和10在所示实施例中由竖直的环状壁11和12围绕着。

在外壳的上部，一个用于将带有其水分减少了的材料的干燥气体排出的出口装置示出为一个出口开口13，以与切向供应装置4相同的转向切于该圆筒形壁1上。该出口装置还包括一个连接到该开口13上的导管。

在该底部部分3的最下部，设置了一个用于去除块料和较大的颗粒的装置4，这些块料和颗粒在该设备内的主要的状态下没有散布在该干燥气体中。

在图1所示的设备的操作中，在穿孔板6和7上方形成了一层流化的颗粒层。该流化层的最大高度是由环状壁11和12的高度以及颗粒的特性所决定的。通过所述壁上的颗粒会被带入到通过壁孔9和10的向上的气流中。该流化层的高度还受到这样现象的影响，即颗粒是由通过壁孔9和10并且象下面所解释的那样由阻挡装置反射的气流从流化层的表面上吹走的。

所述流化的颗粒层存在的原因是与只具有没有穿孔的环形折流板或流量环的同样尺寸的现有技术设备可能的情况相比，更多的颗粒可以保持与干燥气体合适地接触。

带有一个设置在另一个上的旁通壁孔的图1所示的实施例具有这样的优点，即当该设备不能工作时，便于输入一个清洗喷嘴。而且，另一方面，使用其他的用于旁通壁孔的位置来在该设备中得到一种所要求的延伸流型比较有利。

在板5和6上的穿孔可以具有任何合适的形状，但是，最好是所谓的鱼鳞型，将水平分量传递给穿过该板的穿孔的气流和颗粒的方向。

鱼鳞型板在现有技术中是众所周知的，见例如美国专利US3821342和4033555。鱼鳞板可以具有组合的“鱼鳞”，将水平分量传递给流动的方向并且具有正好是竖直镗孔的开口。

在一个最佳实施例中，这些鱼鳞板导引穿过的流体切于该圆筒形壁流动。

在一个用于供应干燥气体的装置4切于该圆筒形壁的实施例中，最好使用鱼鳞板，该鱼鳞板以与用于供应干燥气体的切向供应装置4产生的转动相同的转动方向导引穿过的气流切向地流动。

图2示出了本发明的设备的另一个实施例，该实施例与图1所示实施例的不同之处主要在于具有一个外侧旁通装置代替图1所示的内侧旁通道。

在图2中，示出了两个穿孔板15和16，在该设备运转过程中在该些板的表面上会形成流化颗粒层。旁通管19将穿孔板15的下侧区域与所述板的上方区域连接起来，并且另一个旁通管20将与流化层17的上部齐平的区域与穿孔板16上方的区域连接起来。

带有没有流过穿孔板15的带有颗粒的干燥气体的那部分经该旁通管19导引到两个穿孔板之间的空间，并且颗粒的大部分到达流化层17。在此流化层中，干燥过程继续进行并且借此使得颗粒的重量减轻，使得颗粒中的一些由穿过板15的流化气体吹走并且由所述空气带过板16上的穿孔，从而到达该流化层18。其他的颗粒会在通过导管20后到达所述流化层。在所示实施例中，在阻挡板21安置在每个旁通导管18和20的进口和出口处以便对一般的流型产生影响并且调节干燥气体和穿过穿孔板的颗粒之间的比率和通过旁通导管的量。阻挡板21的位置最好在该设备运行过程中是可调节的。

作为补充措施或替换措施，通过旁通管道19和20的流量可以借助气流调节器22加以调节。

而且，图2所示的实施例可以用插在穿孔板之间或在它们上方的现有技术结构形式的没有穿孔的折流板来补充，并且该设备可以具有带有流化层的一个或若干个穿孔板。

该设备还可以设计成是图1和图2所示实施例的组合结构形式，这意味着，穿孔板的旁通可以通过所述板上的壁孔9和10以及通过外壳1的壁的外侧上的旁通导管进行。

作为图1和2所示旁通装置的代替措施或补充措施，穿孔板可以具有没有由竖直的壁围绕着的开口，在这种情况下，所述开口的尺寸应该足以形成穿过流化层的通道以便能达到所要求的旁通流量，但是又没有大到妨碍流化粉末层的形成。当操作该设备时，旁通过每个穿孔板的干燥气体的量是干燥气体总量的至少50％，一般至少是75％。

图3示出了类似于图1所示的实施例的一个实施例，但是设置有其他的装置。这样，分别在穿孔板5和6上的壁孔9和10的上方，在轴25和26上装有阻流或阻尼装置23和24以便在操作过程中能通过抬高或降低轴的方式对装置23和24的位置进行分别的调节。这种调节，以及用于控制操作的其他装置的调节可以根据所监测的处理数据自动地完成。

在外壳的上部，插入一个没有穿孔的倾斜折流板27，也称为流量环，以便阻止从壁孔10流出的颗粒和干燥气体以及在穿孔板6上侧的流化层直接流到出口13，从而进一步增加颗粒材料在该设备中的滞留时间。

图1-3所示的实施例适合于接纳象已经散布在干燥气体中的颗粒那样的待干燥的材料，使得这些实施例特别适合于在干燥后使用从所进行的干燥步骤中出来的排出气体作为干燥气体，而图4所示的实施例适合于干燥作为潮湿的糊状物或作为潮湿的块状物独立地输入到该设备内的材料。

在外壳28中，在靠近底部布置有一个最好是切向的用于干燥气体进口29。在所述气体出口稍稍高些的高度上，设置有一个用于潮湿材料的进口30。该潮湿材料例如可以借助一个螺旋输送器(未示出)输送到所述进口。

在用于潮湿材料的进口30和气体进口29之间，该设备在由外壳外侧的一个电气马达33驱动的可转动轴32上具有杆31形状的分解装置。当潮湿材料通过进口30送入时，它会在杆31的作用下分散到干燥气体的向上流动的旋涡流中并且被带到该设备的上端，该设备在所示实施例中具有与图1所示的实施例类似的结构。该设备可以操作来在该材料从离开该设备的顶部处的气流中回收以前获得满意程度的完全干燥，或者可以在该设备的外侧重新使用排出的气体作为干燥气体或施加一种独立的干燥气体进行后干燥。

在各个附图中所示的所有实施例都可以设置有加热装置(未示出)象外侧加热夹套或加热元件。

图5示出了本发明的设备的另一个实施例，并且还示出了一个适合于操作该设备的外部流量装置。在该图中，标号34表示一个外壳，该外壳的上部具有与图1所示实施例相同的装置，包括一个用于干燥气体和带入其内的潮湿颗粒的进口4。

在所述进口下侧，设置了一个用于保持流化颗粒层36的穿孔板35。

在穿孔板35下侧是一个增加室37用来接纳流化空气并将其分配到穿孔板。

从该设备出来的出口开口13连接到一个颗粒收集器38，例如一个袋式收尘器或一个旋风式除尘器上。

收集在收集器38内的颗粒至少部分地被引导到流化颗粒层6上并且在该收集器内的没有颗粒材料在内的干燥气体的部分气流39被导引到增压室37并且用作流化层36中的流化气体。当颗粒在所述流化层中流化时，先前由干燥气体带着的颗粒会与同一干燥气体进一步的干燥接触，这样就得到了非常有效的和节省能量的总的干燥操作。为了获得非常灵活的操作，加热装置可以设置来对部分的干燥气体流39进行重新加热并且象加热板那样的加热元件可以插入流化层36中。

在流化层36上面，可以嵌入一个环状折流板(未示出)，例如类似于图3所示的折流板27，以免流化层受到通过供应装置4输入的干燥空气流的干扰。

在该附图中，收集器38的底部出来的虚线箭头表示在系统中所流动的尘粒的量变得过高时，可以要求将颗粒收集器内收集的颗粒的一部分抽出。这样抽出的颗粒的部分可以与产品粉末混合起来。

从层36上通过一个出口40就可以去掉经干燥的材料。

在该设备的底部保持流化层36具有另一个优点，即便于从系统中抽出块状物和其他的没有散布的颗粒。块状物可以通过管道41从流化层的底部去掉。

应该理解的是，除了上面已经提及的实施例外，还可以作出在图1-5中所示出的实施例的若干其他组合结构形式。

借助本发明可以获得的优点可以借助下面的实例更加具体化，该实例包括有与现有技术的对照。

实例

使用图3所示的原理的试验设备及一个离心式除尘器完成操作。该设备具有下面所示的尺寸：

总高度                                     1280mm

外壳的直径                                 290mm

壁孔9和10的直径                            100mm

用于供应带有混入的颗粒的干燥气体

的进口导管和出口导管13的直径               100mm

壁9和10的高度                              80mm

从外壳的顶板到没有穿孔的折流板27

的周边的距离                               200mm

从所述周边到穿孔板6的距离和两个

穿孔板之间的距离                           340mm

每个鱼鳞形板都是由四个部分构成的，所有的部分都在具有切于该圆筒形外壳壁的分量并且使得由外壳的切向进口和出口开口导致的旋涡运动得以维持的方向上指向通过的气体和颗粒流。

待干燥的材料是悬浮在从飘浮式干燥器中出来的干燥空气中的s-PVC。干燥产品的量大约是50公斤/小时，干燥空气的量大约是700公斤/小时。

试验是使用从离开旋风式除尘器的干燥空气的不同出口温度进行的，并且对从旋风式除尘器中回收的粉末中的残余水分含量进行了监测。

结果可从示于图6中的曲线中看出。

对照试验是使用相同的设备进行，但是由现有技术结构形式的两个没有穿孔的板代替各个穿孔板5和6，这意味着板类似于图3中以标号27所示的板。

这样就意味着在对照设备中安置了总数为5的没有穿孔的环状折流板。所述板每个之间的距离是170mm。

操作的细节与本发明的上述设备中所使用的完全一样。

而且，对照试验的结果可从图6中看出。所述附图示出，使用本发明的只具有两个穿孔的流化床支承板加一个没有穿孔的板的设备得到的干燥要比借助具有五个没有穿孔的板的现有技术的设备得到的干燥有效得多。

Claims (19)

1.一种用于干燥散布在或可散布在干燥气体流中的潮湿的材料的设备，该设备包括一个外壳；在外壳的下部用于提供干燥气体或待干燥的材料的供应装置，所述供应装置从下面的装置中选择：(i)至少一个用于供应带有潮湿材料的干燥气体的公共进口开口，和(ii)至少一个用于用于干燥气体的进入开口和至少一个用于在输送到所述外壳内后才被带入干燥空气内的潮湿材料的进口开口；在所述外壳中所述供应装置的上方至少一个基本上水平的穿孔板，所述穿孔板的孔的尺寸要能使具有带入材料的干燥气体的一部分向上通过的流量足以在操作该设备时在所述板的上侧上保持一层流化的颗粒层，所述板的周边与该外壳基本上是密封接触；对于每个这样的板，有至少一个从该板下方一个位置到该板上方一个位置的旁通装置以便使具有带入材料的干燥气体的该部分气体通过，该部分气体未通过所述孔；和在所述至少一个板的上方的外壳的上部，有用于将带有水分减少了的材料的干燥气体排出的出口装置。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：该外壳包括一个基本是竖直的大致圆筒形的壁。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于：该用于供应干燥气体的供应装置是切于该圆筒形壁的。

4.如权利要求2所述的设备，其特征在于：该用于供应干燥气体的供应装置是切于该圆筒形壁的并且该出口装置是在与该供应干燥气体的供应装置相同的转动方向上切于该圆筒形壁的。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述至少一个穿孔板包括至少两个两个穿孔板。

6.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述旁通装置是在该穿孔板上的至少一个壁孔。

7.如权利要求6所述的设备，其特征在于：所述至少一个壁孔由在该穿孔板上侧上的基本上竖直的壁环绕着。

8.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述旁通装置是一个在外壳外侧的外部导管用于将该板下方的区域连通到该板上侧区域。

9.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述旁通装置包括至少一个在穿孔板上的壁孔和在外壳外侧的至少一个导管用于将该板下侧区域连通到该板上侧区域。

10.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述旁通装置设置有用于调节具有带入其内的颗粒的气体的流量的装置。

11.如权利要求10所述的设备，其特征在于：该用于调节气体流量的装置是一个气流调节器或节流孔板用于调整通过穿孔板上的壁孔或通过一个外侧旁通装置的通道。

12.如权利要求1所述的设备，其特征在于：至少一个阻流板安置来阻挡气体和颗粒流量流过壁孔的那一部分，该部分流过旁通装置，所述阻流板最好在该设备操作过程中是可调节的。

13.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述穿孔板是一个将水平分量传递到穿过板的穿孔的气体和颗粒流的流动方向的鱼鳞状板。

14.如权利要求13所述的设备，其特征在于：该外壳包括一个基本上竖直的大致圆筒形的壁，所述鱼鳞状板切于该圆筒形壁导引穿过的流。

15.如权利要求2所述的设备，其特征在于：该用于供应干燥气体的装置是切于该圆筒形壁，而所述穿孔板是一个鱼鳞状板，该鱼鳞状板以与由用于供应干燥气体的切向供应装置产生的转动方向相同的转动方向切向地导引穿过的流。

16.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述用于供应干燥气体和待干燥的材料的装置包括至少一个用于干燥气体的进口开口，和在所述开口上方的一个独立的用于待干燥的潮湿材料的进口，该设备还具有用于将该潮湿的材料散布到干燥气体内的可转动的机械装置，在外壳内安置在与用于潮湿材料的进口的开口相同的高度或在其下方。

17.如权利要求1所述的设备，其特征在于：该设备还包括一个在所述用于供应干燥气体和材料的装置的下方的水平的穿孔的气体分配板；在气体分配板下方用于输入流化气体的装置；在该气体分配板上方用于输入颗粒状材料的装置以便能在该气体分配板上维持一层流化层；和用于从所述流化层回收经干燥的颗粒状材料的装置。

18.一种用于使用如权利要求17所述的设备来干燥一种潮湿材料的方法，该方法包括：

给在该外壳下部的供应装置提供干燥气体和待干燥的材料；将带有水分含量减小了的材料的干燥气体流从该外壳上部中的出口装置导引到一个颗粒收集装置；

将回收的颗粒从该收集装置导引到在该气体分配板上方用于输入颗粒状材料的装置；

将去掉了颗粒状材料的干燥气体的部分气流从所述收集装置导引到在该气体分配板下方的用于输入流化气体的装置，借此使用用过的干燥气体作为流化气体形成一层流化层以便进一步利用其干燥能力；和

从所述流化层回收经干燥的颗粒状材料。

19.一种用于使用如权利要求1所述的设备来干燥一种潮湿材料的方法，其中，该待干燥的材料是从聚合物，例如s-PVC或ABS，硅，颜料和淀粉产品中选择的。

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