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喷雾干燥机及其在白炭黑上的应用
喷雾干燥设备是使液态物料经过喷嘴雾化成微细的雾状液滴,在干燥塔内与热介质接触,被干燥成为粉料的热力过程。
分类
喷雾干燥机的分类方法很多,按照气液流向可分为并流式、逆流式和混流式三种;按照雾化器的安装方式可分为上喷下式、下喷上式两种;按照雾化器的结构可分为离心式、压力式和气流式三种;按照加热气体是否循环,又可分为开放式、部分循环式和密闭式三种。
喷雾干燥机的原理动图
空气经过过滤及加热,进入干燥机顶部空气分配器,热空气就会呈螺旋状均匀的进入干燥室。而料液会经过塔体顶部的高速离心雾化器,将干燥无喷雾成细微的雾状液珠,再与热空气并流接触在极短的时间就可干燥为成品。
常见的喷雾干燥机流程
白炭黑是白色粉末状X—射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称,主要是指沉淀二氧化碳、气相二氧化碳和超细二氧化硅凝胶,也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。白炭黑是橡胶工业的补强原料,因其微观结构和聚集形态和炭黑相似,并在橡胶中有相近的补强性能,故称为白炭黑。
生产白炭黑的方法有气相法及沉淀法,气相法产品纯度高,性能好,但生产过程能源消耗大,技术难度大,成本高。
相比之下沉淀法制备白炭黑,技术成熟,操作简单,成本优势大,但在干燥脱水过程中,超细颗粒易发生团聚,影响性能。
在生产白炭黑的过程中,多采用喷雾干燥法对其进行干燥。喷雾干燥是用泵将打浆好的白炭黑料液输送到干燥塔上部的雾化器里,料液在雾化器的作用下,分散成均匀而细小的雾滴群。冷空气经燃煤炉换热并调节为500~550℃的高温洁净空气,经热风分布器进入干燥塔的上部,空气与雾滴群接触后迅速进行热质交换,在很短时间内便形成固态粉体。迅速降温至90~140℃,干燥后的粉体用布袋过滤器回收并送入料仓,尾气用引风机排到室外。白炭黑溶液呈酸性,成品为白色粉末,则生产设备中凡与物料接触的部分必须采用不锈质,只有这样才能确保产品的颜色和低含碳量。
研究表明:喷雾干燥能够得到颗粒分散均匀、比表面积和吸油值都很高的白炭黑,符合推荐的吸油值和比表面积的配合曲线,适用于作为高性能轮胎的补强剂。