خشک کن بستر سیال گرانوله اسپری

خشک‌کن بستر سیال پاششی یک تجهیز ثابت است که توسط پایه‌هایی پشتیبانی می‌شود و عمدتاً از قطعات زیر تشکیل شده است.

۱. پایه‌های نگهدارنده: پایه‌های نگهدارنده پایینی از جنس فولاد کانال جوش داده شده هستند و محفظه هوا، بخش سیال‌سازی و بخش جداسازی خشک‌کن بستر سیال را پشتیبانی می‌کنند.

۲. محفظه ورودی هوا: این یک سازه جوش داده شده متشکل از صفحات و دنده‌های تقویت کننده است که به چندین محفظه ورودی هوا تقسیم می‌شود. این محفظه عمدتاً نقش مکش هوا و متعادل‌سازی هوا را برای اطمینان از روان شدن طبیعی خشک‌کن بستر سیال و اطمینان از تخلیه به موقع آب تمیزکننده در حین نگهداری ایفا می‌کند.

محفظه هوا در پایین خشک‌کن بستر سیال قرار دارد. هر محفظه هوا به طور مستقل از هم جدا شده است. ورودی هوای محفظه هوا و لوله‌های تأمین هوا توسط لوله‌های کوتاهی به هم متصل شده‌اند. یک شیر تنظیم هوا در داخل وجود دارد تا حجم هوا را توزیع کند. در طول فرآیند کار، هوای خشک‌کن توسط دمنده خشک‌کن از طریق لوله‌های فرعی به هر محفظه هوا منتقل می‌شود. همزمان، حجم هوای ورودی به هر محفظه هوا را می‌توان توسط شیر هوای روی هر لوله فرعی تنظیم کرد، به طوری که خشک‌کن بستر سیال می‌تواند در ظرفیت‌های مختلف به بهترین شرایط کاری دست یابد. 

۳. صفحه توزیع هوا: این صفحه از ساختار توزیع هوای پیشرفته‌ای بهره می‌برد که نه تنها سیال شدن طبیعی را تضمین می‌کند، بلکه به طور موثری از نشت جلوگیری می‌کند و برای تخلیه ذرات بزرگ مفیدتر است.

صفحه توزیع هوا یک جزء مهم برای اطمینان از حالت سیال خوب و پایدار در خشک کن بستر سیال است. در یک خشک کن بستر سیال، عملکرد صفحه توزیع هوا باید نکات زیر را برآورده کند:

• این محصول باعث توزیع یکنواخت جریان هوا با حداقل افت فشار می‌شود.

• مطمئن شوید که خشک‌کن بستر سیال حالت سیال خوبی دارد و در نزدیکی صفحه توزیع هوا، حالت تماس گاز-جامد خوبی ایجاد می‌کند.

• در طول کارکرد طولانی مدت خشک کن بستر سیال، صفحه توزیع هوا مسدود و ساییده نمی‌شود و وظیفه تخلیه مواد ذرات بزرگ را بر عهده دارد.

• در طول عملیات خشک‌کن بستر سیال، صفحه توزیع هوا باید بتواند تنش ناشی از انبساط حرارتی را بدون تغییر شکل در دمای بالا تحمل کند.

  
  

  
  

  
  

۴. بخش سیال‌سازی: این بخش شامل جعبه سیال‌سازی و اتومایزر است. این ساختار عمدتاً عملکردهای تبادل حرارت و خشک کردن را تکمیل می‌کند. مواد با هوای گرم تبادل حرارت می‌کنند، بخار تولید شده توسط خشک کردن توسط هوای سیال‌سازی گرفته می‌شود و محصول نهایی از خشک‌کن خارج می‌شود. این تجهیزات مجهز به یک ساختار شیشه‌ای دید است که می‌تواند به راحتی وضعیت سیال‌سازی مواد را در خشک‌کن بستر سیال مشاهده کند و تنظیم خارجی را تسهیل کند. این تجهیزات مجهز به یک دریچه تخلیه سریع است که می‌تواند تخلیه سریع مواد را در شرایط غیرعادی تسهیل کند. اتومایزر و تفنگ اسپری ساختاری دارند که به راحتی قابل جدا شدن است و می‌توان به سرعت و به راحتی آن را بررسی کرد. ساختار قاب علمی و معقول کل بخش سیال‌سازی، عملکرد طبیعی تجهیزات را با بار تضمین می‌کند. علاوه بر این، این تجهیزات به چندین نقطه اندازه‌گیری دما مجهز شده است که می‌تواند اندازه‌گیری دما را تسهیل کرده و وضعیت عملیاتی تجهیزات را قضاوت کند.

۵. بخش جداسازی: این یک سازه جوش داده شده است که از صفحات و دنده‌های تقویت کننده تشکیل شده است. این سازه عمدتاً جداسازی و تخلیه هوای حامل رطوبت را پس از خشک شدن مواد تکمیل می‌کند. در عین حال، بیشتر گرد و غبار به طور خودکار توسط نیروی جاذبه سقوط می‌کند و میزان گرد و غبار موجود در هوای خروجی را کاهش می‌دهد. این تجهیزات مجهز به دریچه آدم رو است تا نگهداری داخلی خشک کن بستر سیال را تسهیل کند.

گرانولاسیون بستر سیال بر اساس تئوری فرآیند سنتز هیدرودینامیک دو فازی گاز-جامد، اسپری مایع، تبخیر قطرات، تبلور یا سینتیک واکنش شیمیایی کار می‌کند. در طول گرانولاسیون خشک‌کن بستر سیال، ذرات دو راه برای رشد دارند: یکی رشد پوشش؛ دیگری رشد تجمعی. روش رشد پوشش، پوشش مکرر اطراف دسته اصلی با اسپری مایع است، به طوری که هسته کریستالی به عنوان مرکز قرار گیرد و ذرات پس از خشک شدن بزرگتر شوند. ذرات نهایی از ذرات اولیه به عنوان ذره بنیادی استفاده می‌کنند، شبیه به ذرات اولیه از نظر شکل، جامد کروی، با چگالی ذرات بالا و استحکام مکانیکی. رشد تجمعی به این دلیل رخ می‌دهد که قطرات روی سطح ذرات اسپری می‌شوند و گرمای محسوس هوای گرم و خود ذرات برای تبخیر سریع و خشک شدن رطوبت در ماده پوشش کافی نیست. در این مرحله، چندین ذره به دلیل مخلوط شدن ذرات بستر به هم متصل می‌شوند و به ذراتی با اندازه بزرگتر تجمع می‌یابند. طبق مکانیسم دانه‌بندی آگلومره، تعداد ذرات بستر به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد و این ذرات اغلب آمورف هستند و چگالی ذرات و استحکام مکانیکی کمتری دارند.

رشد ذرات در خشک‌کن بستر سیال عمدتاً از طریق فرآیندهای زیر انجام می‌شود:

• قطرات چسبیده به سطح ذرات بزرگتر (پوشش)

• قطرات پیچیده شده روی سطح ذرات کوچکتر (پوشش)

• قطره چسبیده به پودر ریز آگلوتیناسیون (آگلوتیناسیون)

• خشک شدن آنی قطرات و تبدیل آنها به بلورهای دانه‌ای

۱. ویژگی‌های انتقال جرم و حرارت با راندمان بالا: فازهای گاز-جامد در خشک‌کن بستر سیال به شدت با هم مخلوط می‌شوند تا میدان دمایی و میدان غلظت یکنواختی تشکیل دهند. سطح تماس زیادی بین قطرات اسپری و جریان گاز داغ یا ذرات جامد وجود دارد و راندمان انتقال حرارت و جرم ۳۰ تا ۵۰ درصد بیشتر از تجهیزات خشک‌کن سنتی (مانند خشک‌کن جعبه‌ای) است.

2. ادغام چند منظوره: تمام فرآیندهایی مانند پاشش - خشک کردن - دانه بندی - پوشش را می توان در همان دستگاه انجام داد.

۳. توزیع یکنواخت دما: به ویژه برای خشک کردن مواد حساس به گرما مناسب است.

۴. عملکرد انعطاف‌پذیر: می‌تواند به صورت مداوم یا متناوب کار کند. در عین حال، فشار/دبی اسپری، سرعت هوای سیال‌سازی، دمای ورودی و سایر پارامترهای عملیاتی را می‌توان با توجه به خواص مواد مختلف تنظیم کرد.

5. قابلیت کنترل بالای کیفیت محصول: اندازه و شکل ذرات یکنواخت است و چگالی ساختاری را می‌توان تنظیم کرد.

۶. زمان نگهداری قابل تنظیم: رطوبت محصول پایدار می‌ماند.

۷. تجهیزات ساده: هزینه سرمایه‌گذاری کم و حجم کار تعمیر و نگهداری کم.

مواد قابل استفاده

۱. مواد حساس به گرما. خشک‌کن بستر سیال پاششی می‌تواند با کنترل دمای هوای ورودی و سرعت جریان لایه مواد، خشک کردن یا فرآوری در دمای پایین را انجام دهد و در نتیجه تخریب حرارتی مواد را کاهش دهد. به عنوان مثال: محصولات بیولوژیکی، عصاره‌های طبیعی (مانند میکروکپسول‌های روغن‌های ضروری گیاهی) و برخی افزودنی‌های غذایی؛

۲. موادی که مستعد چسبندگی یا کلوخه شدن هستند. حرکت سیال‌سازی در خشک‌کن می‌تواند از کلوخه شدن مواد جلوگیری کند. در طول فرآیند اسپری، با کنترل حجم قطرات و سرعت خشک شدن، می‌توان از چسبندگی دیواره جلوگیری کرد. به عنوان مثال: محلول‌های با غلظت بالای قند (اگر به شکل دوغاب باشند)، محلول پلیمری خاص؛

۳. موادی که نیاز به کنترل دقیق اندازه ذرات دارند. خشک کن بستر سیال پاششی می‌تواند پارامترهایی مانند فشار پاشش و سرعت هوای خشک کن بستر سیال را تنظیم کند تا سرعت رشد و توزیع اندازه ذرات ذرات را کنترل کند. به عنوان مثال: گرانول‌های دارویی، میکروسفرها برای مواد الکترونیکی (مانند ذرات الکترودهای مثبت باتری لیتیومی).

مواد غیر قابل استفاده

۱. مواد غیر سیال با ویسکوزیته بالا به خمیرهایی با ویسکوزیته بیش از ۱۰۰۰ سانتی‌پواز گفته می‌شود که به سختی اتمیزه می‌شوند و مستعد گرفتگی نازل‌ها هستند.

۲. موادی با خاصیت رطوبت‌پذیری بالا یا مستعد آب‌گریزی مانند نیترات آمونیوم. پس از دانه‌بندی، باید فوراً آب‌بندی شوند. در غیر این صورت، احتمال جذب رطوبت و تشکیل توده در خشک‌کن بستر سیال وجود دارد.

۳. مواد با اندازه ذرات بیش از حد به زمانی اشاره دارند که اندازه ذرات پودر اولیه بیشتر از ۱ میلی‌متر باشد، پوشش یکنواخت ذرات توسط مایع اسپری دشوار است و در نتیجه اثر دانه‌بندی ضعیفی ایجاد می‌شود.

۴. موادی که مستعد تجزیه حرارتی یا تغییر فاز هستند، مانند برخی ترکیبات فلزی آلی، به کنترل دقیق محدوده دمایی نیاز دارند، در غیر این صورت ممکن است دچار تجزیه یا تغییر شکل کریستالی شوند.