在干燥單元操作中,水是常規(guī)的溶劑,即主要烘干對(duì)象,由于其特殊性,無需加設(shè)單獨(dú)的回收裝置,95%以上的干燥器是蒸發(fā)水份,只需考慮其分離時(shí)達(dá)到露點(diǎn)后而使產(chǎn)品返潮。現(xiàn)有的干燥方式按操作壓強(qiáng)的不同,可分為常壓干燥和真空干燥。真空干燥適宜于處理熱敏性、易氧化或產(chǎn)品古濕量很低的物料。按傳熱方式可分為傳導(dǎo)干燥、對(duì)流干燥、輻射干燥的介電加熱干燥,以及由上述兩或三種組成的聯(lián)合干燥。
目前工業(yè)生產(chǎn)中使用^廣泛的是對(duì)流干燥。干燥進(jìn)行的必要條件是物料表面的水氣(或其它蒸汽)的壓強(qiáng),必須大于干燥介質(zhì)中水氣(或其他蒸汽)的分壓。工藝上來講是容易達(dá)到的。但在化工過程及工業(yè)生產(chǎn)中,有的單元操作需要滿足把產(chǎn)品中有回收價(jià)值或出于環(huán)保原因而不得處理的溶劑分離的特殊要求,而且往往有機(jī)溶劑的回收單元使得此化工過程成為一個(gè)分離過程而不是一個(gè)簡(jiǎn)單的干燥過程,比如一些萃取后的精制過程及以有機(jī)溶劑為主要液態(tài)環(huán)境的液固兩相的分離過程,都有此類的突出要求。
有機(jī)溶劑回收的主要方法有以下兩種:
(1) 混合氣體與適當(dāng)?shù)囊后w接觸,氣體中的一個(gè)或幾個(gè)組分便溶解于該液體內(nèi)而形成溶液,不溶解的組分則保留在氣體中進(jìn)行。可選用板式塔或填料塔。按照被吸收氣體是否與吸收劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)又可將吸收過程分為物理吸收和化學(xué)吸收兩種。
(2) 利用混合氣體中各組分的冷凝點(diǎn)差別比較大而采用冷凝的方法,將其中冷凝點(diǎn)較低的組份冷凝成液體實(shí)現(xiàn)分離目的。此過程可選用冷凝器來實(shí)現(xiàn)。
百得干燥可提供多種特殊的帶有機(jī)溶劑回收單元,以及防爆要求的于燥器設(shè)計(jì)。其中比較有代表性的有:用于干燥抗氧劑的帶甲醇回收單元的閉路循環(huán)盤式干燥系統(tǒng)、 蒸發(fā)乙醇的硅碳電池負(fù)極材料閉路循環(huán)噴霧干燥系統(tǒng)等。
抗氧劑閉路循環(huán)盤式干燥機(jī) 工程概述
在實(shí)際生產(chǎn)中,干燥前的抗氧劑在離心機(jī)處理后,含有大量甲醇。而按照常規(guī)的工藝路線,采用
真空耙式干燥機(jī),產(chǎn)品質(zhì)量不均勻,顏色發(fā)黃。而且極易粘壁,不能連續(xù)生產(chǎn)。其中有機(jī)溶劑甲醇為重要的反應(yīng)原料,又是易燃易爆的劇毒品,工藝上有嚴(yán)格的回收要求。因此,在干燥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上, 我們選擇了帶回收機(jī)溶劑單元的閉路循環(huán)盤式干燥機(jī),有以下特點(diǎn):
(1) 由于產(chǎn)品為顆粒狀,而且有熱粘性,干燥主機(jī)選擇盤式干燥機(jī),精準(zhǔn)控制熱源溫度,防止物料粘結(jié)。連續(xù)生產(chǎn)、物料停留時(shí)間可調(diào),產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定。
(2) 采用閉路循環(huán)系統(tǒng),甲酵的回收設(shè)備采用冷凝器,利用甲酵沸點(diǎn)低,蒸發(fā)潛熱小的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)甲醇與空氣的分離。而且由于采用閉路循環(huán),保證了甲酵的回收率近100%,可完全達(dá)到環(huán)保要求,不會(huì)出現(xiàn)開路冷凝器后尾氣的二次處理帶來的二次污染問題。
(3) 由于是閉路循環(huán)系統(tǒng),在正常工作中,循環(huán)混合氣體中甲酵含量相當(dāng)大,若采用自然空氣,則會(huì)形成爆炸氣氛,進(jìn)入甲酵的爆炸極限(3%~35%),^危險(xiǎn)。因此,在工藝上決定用惰性氣體氮?dú)庾鳛楦稍锝橘|(zhì)。在開機(jī)前,進(jìn)行氣體質(zhì)換,保證系統(tǒng)的氧含量在0.5%以下,遠(yuǎn)離甲酵的爆炸下限3%, 在開停車時(shí),系統(tǒng)內(nèi)氣體有由富氧到貧氧或由貧氧到富氧的兩個(gè)過程,兩次經(jīng)過混合氣體的爆炸上、下限,所以在操作規(guī)程及系統(tǒng)配置上做了極為嚴(yán)格的要求。
① 兩個(gè)與大氣富氧氣體接觸的點(diǎn)(進(jìn)、出料口)都加設(shè)緩沖倉(cāng),倉(cāng)上開設(shè)補(bǔ)氮?dú)饪?,保證把對(duì)平衡循環(huán)系統(tǒng)的影響降到^低。
② 系統(tǒng)嚴(yán)格按照《化工設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)——化工企業(yè)爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所電力設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》,減少發(fā)生意外的可能。
③ 系統(tǒng)風(fēng)機(jī)選用羅茨風(fēng)機(jī), 保證氣動(dòng)性能的穩(wěn)定、可靠。
④ 系統(tǒng)設(shè)備及管路上開設(shè)多個(gè)防爆門, 提高整個(gè)系統(tǒng)的安全性。
實(shí)際生產(chǎn)證明,此系統(tǒng)是可靠的,綜合各項(xiàng)技術(shù)、經(jīng)儕指標(biāo)都達(dá)到設(shè)計(jì)要求,并大大超過原有的真空耙式干燥系統(tǒng)。
抗氧劑閉路循環(huán)盤式干燥機(jī) 工藝流程圖
蒸發(fā)乙醇的硅碳電池負(fù)極材料閉路循環(huán)噴霧干燥機(jī) 工程概述
對(duì)于國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)硅碳電池負(fù)極材料生產(chǎn)廠家采用傳統(tǒng)的雙錐回轉(zhuǎn)
真空干燥機(jī)干燥乙醇存在的如下問題:磷酸鐵鋰得不到分散,干燥時(shí)間長(zhǎng);當(dāng)物料量大時(shí),所需的設(shè)備容積較大;工人勞動(dòng)強(qiáng)度大,需定時(shí)將物料裝卸或翻動(dòng),粉塵飛揚(yáng),環(huán)境污染嚴(yán)重;熱效率低,一般在60%左右;產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等。百得干燥開發(fā)的閉路循環(huán)噴霧干燥機(jī)作為含有機(jī)溶劑料液干燥生產(chǎn)中較為理想的新選擇。新工藝可以明顯降低了生產(chǎn)成本,提高了產(chǎn)品質(zhì)量,降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,保護(hù)了環(huán)境。
(1) 采用高速離心噴霧霧化技術(shù),在滿足連續(xù)干燥生產(chǎn)的同時(shí),還能達(dá)到一定的粒度要求。
(2) 采用高速離心霧化技術(shù),能有效改善或提高正極材料磷酸鐵鋰的堆積密度,使其單體顆??蛇_(dá)3~5um和成品含濕量為0.5%的質(zhì)量要求,應(yīng)用磁性過濾技術(shù),能有效阻止鐵離子雜質(zhì)的摻入,提高材料的純凈度和正極材料的導(dǎo)電性能,是較為理想的新能源干燥設(shè)備。
(3) 磷酸鐵鋰閉路循環(huán)噴霧干燥機(jī)適用于磷酸鐵鋰材料中含有機(jī)溶劑回收的使用。
蒸發(fā)乙醇的硅碳電池負(fù)極材料閉路循環(huán)噴霧干燥機(jī) 工藝流程圖
總結(jié)上面兩類閉路循環(huán)干燥系統(tǒng)的溶劑回收單元的特點(diǎn),溶劑回收單元采用冷凝器,而且都是閉路循環(huán)。與傳統(tǒng)的化工生產(chǎn)中的傳統(tǒng)分離單元的傳導(dǎo)式干燥裝置及開路式系統(tǒng)和冷凝器、吸收塔串聯(lián)的回收裝置的對(duì)比可從下表中體現(xiàn)出來。其中以A、B 、C三種典型系統(tǒng)作比較。
A系統(tǒng): 真空干燥+冷凝器+吸收塔開路系統(tǒng)
B系統(tǒng): 傳導(dǎo)干燥+冷凝器+吸收塔閉路循環(huán)系統(tǒng)
C系統(tǒng): 對(duì)流干燥+冷凝器+吸收塔開路系統(tǒng)
溶劑回收系統(tǒng) 技術(shù)分析
項(xiàng)目 系統(tǒng) A 系統(tǒng) B 系統(tǒng) C
投資 中 小 大
能牦 低 中 高
回收率 中 高 低
干燥強(qiáng)度 低 高 高
尾氣排放 低 無 高
其中:
(1) A系統(tǒng)不能采用閉路循環(huán)系統(tǒng),由真空系統(tǒng)決定。而且對(duì)于以一些特殊、強(qiáng)腐蝕性、強(qiáng)粘附性的化工產(chǎn)品,如文中所提到的抗氧劑、甲醇、硅碳電池負(fù)極材料等,A系統(tǒng)是不適應(yīng)的;
(2) C系統(tǒng)所用的填料及扳式吸收塔都需要選高壓頭風(fēng)機(jī),動(dòng)力消耗很大,運(yùn)行費(fèi)用高;
(3) 選用開路系統(tǒng)的A、C系統(tǒng)的溶劑的回收效率都不高,約80%~90%,吸收尾氣還需加化學(xué)吸收才可達(dá)到環(huán)保要求。
(4) 在C系統(tǒng)中,尾氣溫度在50~70℃,在吸收時(shí),提高了吸收劑的溫度,降低了吸收效率。
(5) 目前已有脈沖真空干燥機(jī)的運(yùn)用,在真空轉(zhuǎn)鼓干燥機(jī)內(nèi)建立流態(tài)化的干燥過程,強(qiáng)化熱質(zhì)交換過程,縮短干燥時(shí)問,也是有益的創(chuàng)新。
綜上所述,在高價(jià)值有機(jī)溶劑回收上,B系統(tǒng)即閉路循環(huán)盤式干燥系統(tǒng)較為先進(jìn),并且在抗氧劑烘干及甲醇溶劑回收中成功應(yīng)用,對(duì)常規(guī)的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了改革,收到了良好效果,有較大的推廣價(jià)值。