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分析比较压力式喷雾干燥机和离心式喷雾干燥机在干燥技术上的不同

     压力式喷雾干燥机(因设备高大而呈塔形,又称喷雾干燥塔)在生产中使用最为普遍。压力式喷雾干燥机的产品成微粒状,一般平均粒度可以达到150-200um左右,产品有良好的流动性,润湿性等应用性能,所以深受用户的欢迎。
  压力式喷雾干燥机主要是由压力式雾化器的工作原理所决定的,使这一干燥系统有自己的特点。由于压力式喷雾干燥所得产品是微粒状,不论是雾滴还是产品的粒都比其他二型式大,造成了雾滴干燥时间比较长,另外,喷出的雾化角也较小,一般在20-70度之间,所以干燥机的外形也以高塔形为主,这样才能使雾滴有足够的停留时间。给料液加一定的压力,通过雾化器雾化,所以系统中要有高压泵。另外,因雾化器孔径很小,为防杂物堵住雾化器孔道,一定要在料液进入高压泵前时进行过滤。采用压力式喷雾干燥,多以获得颗粒状产品为目的,因此,经压力式喷雾干燥的最终产品都有其独特的应用性能。
  压力式雾化器(有些专著中称压力式喷嘴)是压力式喷雾干燥机的重要部件,压力式雾化器在有些文献中也称单流体雾化器或机械式雾化器。雾化机理是液体在高压泵的压力下从雾化器的切向通道高速进入旋转室,使液体在旋转室内产生高速旋转运动。根据旋转流动量矩守恒定律,旋转速度与旋转室的半径成反比,因此越靠近轴心处旋转度愈大,静压力也愈小。当旋转速度达到某一值时,雾化器中心处的压力等于大于大气压力时,喷出的液体就形成了绕空气心旋转的锥形环状液膜。随着液膜的延长,空气的剧烈扰动所形成的波不断发展,液膜分裂成细线。并受湍流径向分速度和周围空气相对速度的影响,最后导致液膜破裂成丝。液丝断裂后受表面张力的作用,最后形成由无数雾滴组成雾群,水分蒸姤形成微粒状产品。
  多年来,国内外许多干燥专家对压力式雾化器的结构进行了大量的研究工作,目前也开发出许多结构形式,压力式雾化器的共同特点是使液体在高压下进入雾化器进行高速旋转,获得足够的离心力后从雾化器孔喷出。因其结构较多,为设计和使用方便,又把压力式喷雾化器分为旋转压力式和离心压力式两大类,这两类雾化器都能使液体在雾化器内部产生旋转,只是产生旋转的结构不同。
  离心式喷雾干燥机配备有离心式雾化器,因此而得名。离心式喷雾干燥器是目前工业生产中使用最广泛的干燥机之一,通过高速旋转的分散盘上加入料液,液体受离心力作用被甩成雾滴后在干燥器中干燥。在分散盘的表面,液体呈薄膜状扩散,并且在圆周处以高速甩出,雾化效果取决于圆周线速度和加料速率,还与料液的某些物理物性等因素有关。
  (一)离心式喷雾干燥机的特点基本是由雾化器的特点决定的:
  (1)离心式喷雾干燥不需要严格的过滤设备,料液中如无纤维状液不堵塞料液通道;
  (2)可以适应较高黏度的料液(与压力式喷雾干燥相比);
  (3)因雾化器的转速很容易调节,所以比较容易控制产品的粒度,粒度分布也较窄;
  (4)在调节处理理时,不需要改变雾化器的工作状态,对进料率在±25%的变动可以获得相同的产品;
  (5)因离心式雾化器产生的雾群基本在同一水平面上,雾滴沿径向的合成方向运动,几乎没有轴赂的初速度,所以干燥器的直径相对较大。径、长比较小,可以最大限度地利用干燥室的空间;
  压力式喷雾干燥机也有自身的缺点:
  (1)在生产过程中流量无法调节。流量的决定因素主要取决于雾化器出口的孔径和操作压力,而操作压力的改变会影响产品的粒度,因此,如果想改变流量,只有更换雾化器孔径或调节操作压力;
  (2)压力式喷雾干燥机不适用于处理还有纤维状或颗粒状的料,这些物料易堵塞雾化器孔道;
  (3)不适于处理高黏度物料或有固液相分界面的悬浮液,它会造成产品含量的严重不均;
  (4)与其他二种型式相比,压力式喷雾干燥机的体积蒸发强度较低。
  离心式喷雾干燥机的缺点;
  (1)雾滴与气体的接触方式基本属于并流形式,分散盘不能垂直放置;
  (2)分散盘的加工精度要求较高,要有良好的动平衡性能,如平衡状戊不佳,主轴及轴承容易被损坏;
  (3)产品地堆密度压力式喷雾干燥低一些。
  (二)离心式雾化器的雾化机理
  当向高速旋转的分散盘上注入液体时,液体受离心力和重力作用,在两种力的作用下得到加速分裂雾化,同时在液体和周围空气的接触百处,由于存在摩擦力也促使形成雾滴。为此,前者称为离心雾化,以离心力起主要作用。后者称为速度雾化,离心力只起给液体加速作用。这两种雾化作用只是在研究雾化基理时有意识分开介绍,实际操作中,两种雾化现象同时存在很难区分。当进料量较小而且转速较低时,以离心雾化为主,采用离心式雾化产生的产品粒度分布要比压力式和气流式都窄一些。
  一般情况下,旋转分散盘表面上液滴的形成取决于许多条件,如料液的黏度、表面张力、分散盘上液体的慢性以及液体释放时与空气界面的相互摩擦作用等。分散盘在较低转速的情况下,液体的性质,特别是黏度和表面张力是主要因素。在工业生产中雾化器的转速往往较高,此时的惯性和摩擦作用是形成液滴的主要因素。当料液的黏度和表面张力占主要地位时,液滴会单独形成,并从盘边缘释放以产生均匀的雾滴群。因料液的黏度和表面张力占主要地位时,液滴会单独形成,并从分散盘边缘的破裂,因而需要较大的能量才能获得较高的分散度。较高的表面张力会产生大的颗粒,由分散盘边缘较厚的液膜中产生,低表面张力会使液丝拉长,断裂时产生较小的液滴。对于高粘度、高表面张力料液通常产生球形颗粒,并且通过改变操作条件比较容易控制雾滴直径。离心式雾化器产生的雾群基本在同一水平面上,而不象另外两种雾化器喷出液体时有一定的角度。
  离心式雾化基本可以归纳为料液直接分裂成液滴、丝状割裂成液滴和膜状分裂
  压力式喷雾干燥造粒技术已用于下列产品:
  化工类:催化剂、树脂、合成洗衣粉、油脂、染料、白炭黑、石墨、农药;
  食品类:氨基酸、调味料、蛋白质、淀粉、大豆、花生蛋白;
  药品类:中成药、抗生素、中药浸膏药胶;
  陶瓷类:氧化镁、瓷土、白云石、高岭土、氧化铝、滑石;
  塑料类:尿醛树脂、聚乙烯、聚氯乙烯

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