vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

29.30. Сушка

Сушка – это процесс удаления влаги из твердого или пастообразного материала путем испарения содержащейся в нем жидкости за счет подведенного к материалу тепла. Этим сушка отличается от других методов удаления влаги, например, путем поглощения ее химическими реагентами или механического отделения. Цель сушки – улучшение качества материала (снижение его объемной массы, повышение прочности) и в этой связи увеличение возможностей его использования. Например, твердое топливо подсушивают для повышения теплоты сгорания, улучшения процесса горения, древесину – для увеличения прочности, предохранения от гниения и плесени, другие изделия – для облегчения обработки, увеличения долговечности, предотвращения усадки (сжатия), искривления и растрескивания.

В некоторых случаях перед сушкой материалов целесообразно предварительное обезвоживание их механическим или физико-химическим способом. Механическое обезвоживание (отжим, фильтрование) может широко применяться в тех или иных технологических процессах в зависимости от структуры материала и включать в технологическую схему специальные аппараты – прессы, центрифуги, вакуум-фильтры.

Механическое обезвоживание материалов более экономично, чем тепловая сушка, однако оно применимо только для материалов, допускающих деформацию. При этом одно механическое обезвоживание материала в большинстве случаев является недостаточным, т.к. оно обеспечивает только

частичное удаление свободной влаги (до 40 60 %). Поэтому часто комбинируют различные способы удаления влаги. В химической промышленности, например, после выпаривания применяют сушку, достоинством которой является возможность получения материала с любой конечной влажностью.

В химической и нефтехимической промышленности, где технологические процессы протекают в основном в жидкой фазе, конечные продукты имеют вид паст, зерен, крошки или пыли. Все это обуславливает выбор соответствующих методов сушки.

Сушку материалов можно производить естественным и искусственным путями. Естественная сушка производится за счет тепла наружного воздуха. Это и является основным недостатком естественной сушки в сравнении с искусственной, т.к. появляется зависимость продолжительности процесса от

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

времени года. При естественной сушке материал высушивается до влажности, близкой к равновесной, соответствующей параметрам окружающего воздуха, которая в большинстве случаев является недостаточной для последующей технологической обработки материалов. Несмотря на кажущуюся простоту и относительную дешевизну, естественная сушка в химических и нефтехимических производствах не применяется.

Искусственная сушка материалов производится в специальных устройствах – сушилках, в которых сушильный агент, поглотивший пары влаги, отводится искусственным способом: при помощи вентиляторов, инжекторов, вытяжных труб и других устройств.

Механизм сушки влажных материалов определяется в основном формой связи с материалом и способом сушки. В основу классификации формы связи влаги с материалами принята схема, предложенная П.А. Ребиндером. Согласно этой схеме различают химическую, физико-химическую и механическую связи влаги с материалами. Физико-химическая связь, в свою очередь, подразделяется на адсорбционную и осмотическую, к которой также относят и структурную влагу. Механическая связь может быть подразделена на связь в макрокапиллярах и микрокапиллярах.

При сушке удаляется физико-химически и механически связанная влага. Химически связанная влага обычно не удаляется, т.к. это могло бы привести к разрушению материала. Задачей сушки в большинстве случаев является удаление влаги с сохранением всех ценных физико-химических свойств и качеств материала.

Наиболее распространены в химической технологии конвективный и контактный методы сушки. При конвективной сушке тепло передается от теплоносителя к поверхности высушиваемого материала. Теплоносители – воздух, инертные или дымовые газы. При контактной сушке тепло передается через обогревательную перегородку, соприкасающуюся с материалом. Несколько реже применяют радиационную сушку (инфракрасными лучами) и сушку электрическим током (высокой или промышленной частоты). Сублимационная сушка в химической технологии практически не получила распространение.

В технике и химической технологии сушку осуществляют двумя основными способами:

-нагреванием влажных материалов путем непосредственного контакта с газовым теплоносителем (воздух, топочные газы и др.)

– газовая иликонвективная сушка (рис. 4.56а);

-нагреванием влажных материалов через твердую перегородку – контактная сушка (рис. 4.56б).

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Большинство твердых материалов способно поглощать влагу из окружающей среды или отдавать ее окружающей среде.

Окружающая влажный материал среда содержит либо водяной пар, либо смесь водяного пара с газами. Обозначим парциальное давление водяного пара если он в смеси с газами или без них является окружающей средой.

4.6.2. Конструкции сушилок и области их применения

Сушилки, применяемые в химической промышленности, можно классифицировать по следующим признакам: давлению (атмосферные и вакуумные); периодичности процесса (непрерывные и периодические); способу подвода тепла (конвективные, контактные, радиационные с нагревом токами высокой частоты); роду сушильного агента (воздушные, газовые, сушилки на перегретом паре); направлению движения материала и сушильного агента (прямоточные, противоточные); способу обслуживания; схеме циркуляции сушильного агента; тепловой схеме и т.д.

Наиболее широкое распространение в химической и нефтехимической промышленности получили барабанные сушилки, в которых реализуется конвективный способ сушки. Эти сушилки отличаются высокой производительностью. В качестве сушильного агента в них используют воздух и дымовые газы. В таких аппаратах сушке подвергаются соли, топливо, пасты. Барабанные сушилки используют в производствах соды, удобрений, ядохимикатов, пластических масс.

Сушилка представляет собой цилиндрический барабан, к которому крепятся бандажи, опирающиеся на опорные и опорно-упорные ролики. Вращение барабану передается от электродвигателя через редуктор и передачу. Обычно мощность двигателя от 1 до 40 кВт. Частота вращения барабана 1–8 об/мин. Влажный материал поступает через питатель.

Для перемешивания высушиваемого материала на внутренней поверхности барабана устроены лопасти. Газы через барабан просасываются вентилятором и вместе с материалом движутся прямотоком. Перед выбросом отработанные газы очищаются от пыли в циклоне. Высушенный материал удаляется из камеры через разгрузочное устройство, с помощью которого герметизируется разгрузочная камера и предотвращается поступление в нее воздуха извне.

В производстве синтетического каучука используются ленточные сушилки.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Каучук пневмотранспортом в виде крошки подается на верхний конвейер сушилки и проходит поочередно верхний, средний и нижний конвейеры (трехходовой агрегат, используются также двухходовые агрегаты) с промежуточным рыхлением после каждого конвейера. Сами конвейеры выполнены из пластин с перфорацией для обеспечения циркуляции воздуха. Нагрев воздуха в калориферах производится водяным паром с давлением 0,7 МПа.

^ Туннельные сушилки (рис. 4.59) применяют для сушки долго сохнущих материалов. Материал располагают в вагонетках, которые специальным толкателем проталкиваются через туннель.

Длина туннеля 25 60 м. Сушильный агент, он же теплоноситель, проходит через весь туннель. Во избежание расслаивания потока сушильного агента по высоте и неравномерности сушки аппарат разбивают на ряд зон, на перекрытиях которых устанавливают отопительно-вентиляционные агрегаты, создающие

вертикальную циркуляцию воздуха. Скорость теплоносителя 2 3 м/с.

Рис. 4.59. Туннельная сушилка: 1 – вагонетка; 2 – вентилятор; 3 – калорифер;

4 – герметичные двери; 5 – поворотные круги Сушилки с кипящим слоем. В таких сушилках обычно сушат продукты с

размерами зерен от 0,1 до 5 мм. Эти аппараты отличаются высокой надежностью, сокращенным временем сушки за счет усиленного перемешивания. Такие сушилки используют для сушки сульфата аммония, хлористого калия, винифлекса, сополимеров различных модификаций, входящих в состав ионообменных смол, и целого ряда сыпучих и даже пастообразных материалов, малочувствительных к нагреву. За счет противотока материала и сушильного агента достигается более высокая степень насыщения газа влагой, но высушенный материал соприкасается с наиболее горячим теплоносителем. Для регулирования температуры нагрева в слой материала в секциях помещают змеевики. Выгрузка высушенного материала из слоев сушилки производится через переточные трубы.

^Распылительные сушилки применяют для обезвоживания концентрированных растворов веществ, суспензий, эмульсий, подвижных паст. Материал, подлежащий высушиванию, может распыляться механическими, пневматическими форсунками или центробежными дисковыми распылителями (например, в производстве антибиотиков).

^Контактные сушилки. Тепло через стенку подводится. Поверхность либо цилиндрическая, либо плоская. Продукт в виде пасты или густого раствора. Обогрев изнутри либо паром, либо водой, либо электронагревателями. Широкое распространение такие сушилки получили в производстве фенол-