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干燥-干燥设备
干燥机
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氨基酸固体颗粒制剂的低能耗喷雾流化床制备方法
来源:扬州日发干燥工程有限公司  |  日期: 2014-11-27 10:23:18

干燥设备【摘要】对目前氨基酸盐比如65与70赖氨酸硫酸盐的喷雾流化床制备方法,从运行能耗成本的影响因素,比如料液干物含量、返料量、?#34892;?#28201;度差、内加热供热、电耗、蒸汽消耗、雾化能量消耗、固体处理消耗、生产线控制方式进行分析。指出发展方向是开发出适应高干物含量料液、返料量低、?#34892;?#28201;度差大、内加热供热优良、电和蒸汽及雾化能量消耗低、固体处理优化、控制方式先进的流化床技术。
【关键词】流化床造粒1  微观机理2  设备原理3  赖氨酸造粒 颗粒形态5  配置6  分代技术7  高?#20998;? 
低能耗       
序论
    喷雾流化床颗粒制备方法属于干燥作业,涉及国民经济的广泛领域,干燥技术的节能与环保问题十分重要。
生物发酵产品工厂大部份已转移到了中国、东南亚等发展中国家,比如我国赖氨酸盐类的总产量已占世界总产量的75%左右,生物发酵过程的节能减排、清洁生产和资源化利用在国家“十一五”和“十二五”规划中均被列为技术进步的重要领域。
    连续式流化床造粒特别适合L-赖氨酸、苏氨酸、色氨酸等行业中的发酵液、尾液调配料的喷雾干燥造粒。主要用途:连续式流化床造粒包衣;晶种可为各种粉末、颗粒;料液可为润湿剂、浓缩液、各种发酵液、粘结剂、悬浮液;形式为粉末造粒、颗粒涂层、颗粒包衣;功能为连续喷雾流化床造粒、连续结晶、包衣、过瘤胃防护等。
    喷雾流化床传统制备方法,存在适应料液干物含量偏低、返料量偏大、?#34892;?#28201;度差低、内加热供热不良、电和蒸汽及雾化能量消耗大、固体处理消耗大、自动控制程度低的各种缺陷。
    发展方向是开发出适应高干物含量料液、返料量低、?#34892;?#28201;度差高、内加热供热优良、电和蒸汽及雾化能量消耗低、固体处理优化、控制方式先进的综合性流化床技术。
运行成本的影响因素
    运行成本:体现在料液干物含量、不?#32454;?#39063;粒返料量、进风温度或?#34892;?#28201;度差、内加热配置、电和蒸汽及雾化能量消耗、固体处理、自动化程度。
1、料液干物含量
经计算和大量工程经验验证,浓缩的方法蒸发一吨水、约需消耗蒸汽0.3吨,喷雾的方法蒸发一吨水、约需消耗蒸汽2-3.5吨,内加热流化床约需消耗蒸汽1.35-1.8吨,很简单得出结论:
    目前干燥发酵等各种料液中的水份?#20445;?#27987;缩是最经济的方法,所以理论合理的方法就是先采用浓缩蒸发的方式,将原?#21058;?#28082;尽可能的蒸发到高干物含量料液,对于赖氨酸硫酸盐料液而言可?#28304;?#21040;60-65%的干物含量。
流化床造粒设备经计算得知,在生产线蒸发量不变的前提下,干物浓度增加1%,主机产能会增加4%。,所以一条生产线主机配置不变时、干物含量越大、产量越大,单位能耗越低。
    目前市场上大部份赖氨酸盐厂家因为受现有喷雾流化床技术限制,料液干物含量正常在48-53%,过高后出现?#20302;?#20869;粉尘偏大、喷枪挂料、连续生产时间只有4-10天的现象,从浓缩可以蒸发到的干物含量看,?#25910;?#25552;出这条技术路线有很大的提升?#21344;洹?br>     2、不?#32454;?#39063;粒返料量
对于生产线而言,不?#32454;?#39063;粒作为固体反复加工处理、烘干、粉碎、冷却是产生运行成本重大的一块,不?#32454;?#39063;粒占造粒床排出半成品量的比例越大,生产线运行成本越高。
目前市场上大部份赖氨酸盐厂家,不?#32454;?#39063;粒占造粒床排出半成品量的比例正常在20-50%之间,最理想的发展结果就是?#39063;?#38654;流化床自身产生晶种,返料量为零,?#25910;?#25552;出这条技术路线也有很大的提升?#21344;洹?br>     3、进出风?#34892;?#28201;度差
    喷雾流化床造粒方法作为一种干燥设备,蒸发水份和加热物料是需要能量的,而能量提供的二个来源就是热风和内加热。
热风供热体现在公式Q =L×T,L是热风质量、T是进出风温度差,可见?#34892;?#28201;度差越高,同样热风质量供热越大,有两种途径即提高进风温度和降低出风温度。
    内加热体现在公式Q  = ×A×  ,?#34892;?#28201;度差也是提高供热量的重要方式,即可以提高加热管内温度和降低料层温度,料层温度可以认为接近出风温度。
目前市场上大部份赖氨酸盐厂家,进风温度在160-180度之间,出风温度在70-95度之间,不同技术?#34892;?#28201;度差值达1:1.3之大,内加热管内温度正常在150-155度之间。
    料层或出风温度的降低,另外直接的好处就是产品的温度损失变低,可以趋向为零。
产品的粉尘损失和温度损失越低,生产线才会更加符合环保要求。
?#25910;?#25552;出在进风温度无法提高的情况下,降低料层或出风温度才是增加?#34892;?#28201;度差的途径,这需要开发出料层温度特别低也能良好运行的流化床技术。
    4、内加热供热方式
经?#25910;?#23454;?#36866;?#29992;分析,使用带有内加热器形式的流化床之后,效果达到电耗可以降低10-15%,蒸汽消耗可以降低20-40%的范围之内比较合理。
关于内加热器的使用统计分析:从公式Q  = ×A×  可知,内加热器提供的热量Q 受传热系数 、换热面积A、温度差  三方面影响,在实际生产过程中三个变量是互相影响的,需要综合考虑,相比较而言,因为增加A的同时也会增加?#20302;?#39118;阻力、增加风机电耗和降低?#20302;?#31283;定性,?#25910;?#25552;出增加传热系数 和增加温度差  比增加换热面积A更加可行、也更加节能。
    5、电和蒸汽及雾化能量消耗
气:主要使用于雾化料液能量需要,目前喷雾方式有三种顶喷、侧喷、底喷,对于赖氨酸盐每生产一吨产品大约耗量在4-10立方0.3MPa压缩空气;顶喷可?#21592;?#20813;喷枪在料层的雾化及实现喷枪雾化状态的可视,雾化能量小;侧喷因为喷枪出口就有大量物料,雾化能量需求大;底喷虽然?#37096;梢员?#20813;喷枪在料层的雾化,但因必须保证不挂料,雾化能量需求还是大于顶喷;?#25910;?#25552;出雾化能量有一个发展思路就是采用压力或离心式进行雾化,以降低雾化能量需求。
    蒸汽:对于赖氨酸盐生产线,目前市场上每生产一吨产品,耗量在0.9-2.2吨蒸汽之间,随使用技术不同,差别很大;?#25910;?#25552;出热风和内加热的?#34892;?#28201;度差越大,料液干物含量越高,生产线耗用蒸汽量就越低,蒸汽冷凝水的回收利用?#37096;?#20197;降低汽耗5%左右。
    电:对于赖氨酸盐生产线,目前市场上每生产一吨产品,消耗量在130-250度电之间,随使用技术不同,差别很大;?#25910;?#25552;出?#34892;?#28201;差的提高,意味着风量就更少,同时造粒?#20302;?#24635;压差也要降低,即生产线主要电功率(风机)的减小,造粒?#20302;?#19968;次成品率的提高、代表着返料量减少、固体处理?#20302;?#21151;率就减小。
    6、固体处理消耗
体现在固体处理量、固体处理方式。目前市场上大部份赖氨酸盐厂家,固体处理总量为成品量的130-200%,固体处理方法均为对辊磨和粉碎机,?#25910;?#25552;出:
固体处理量:只有返料量的降低,固体处理总量才能降低,最大节能就是固体处理总量全为成品。
固体处理方法,对辊磨因为得到的为小颗粒,粉碎机得到的颗粒更小,理论上粉碎机的耗能更小。
    7、控制方式和?#20302;?#31283;定性
目前赖氨酸盐生产线,离自动控制还差的很远,即各种互锁、自诊断、逻辑关系还有很大的提升?#21344;洌幌低?#36830;续稳定运行时间,随技术的不同,在4-60天之间,差别很大,?#25910;?#25552;出:
    生产线自动化程度越高,人工干扰越小,产品?#20998;?#36234;稳定,人员需要量变低,人员费用将会降低。
    ?#20302;?#31283;定性越高,连续生产时间越长,开机及停机的无效损耗量才可以降低。
    部份技术分析
    对于类似65赖氨酸硫酸盐、苏氨酸、色氨酸、谷氨酸等行业中的发酵尾液,在造粒方法上,从以上可以看出,各个?#26041;?#22343;有大量的技术提升?#21344;洌?#22269;外已经有不少发明类专利,专利保护性比较强,国内厂家都有必要避免侵权风险,这除了要对相应公司的专利进行研究,还要依靠研究单位对各种造粒原理和各派学说的深入研究、各种造粒设备的认知深度、具有深厚的造粒工程经验可参考。
    ?#25910;?#36890;过长期研究,对全流态化、混合喷、连续的喷浆造粒工艺进行完善,并在此基础?#29486;?#20986;了新的研发,作出了新型专利2010201836361等一系列细节专利发明,经历了?#25910;?#21069;三代技术总结发明之后,定型的大型节能柔性连续流化床造粒包衣干燥成套技术,使用于赖氨酸盐流化床造粒?#20445;?#21487;?#28304;?#21040;以下水平:适应干物含量60-65% ,不?#32454;?#39063;粒(超出12-20目范围)返料量10-20%,进出风?#34892;?#28201;度差达100度(进170、出70),内加热阻力层在3000Pa时供热量占总量比例达50%,每生产一吨产品压缩空气耗量为5立方0.3MPa压缩空气、蒸汽耗量为1吨、电耗量为140度,固体处理中冷却床全部用于处理成品、采用粉碎机方式处理不?#32454;?#22823;颗粒,采用了包含料层温度自控、进风温度自控、喷枪流量自控、床层料位自控等自控方式、实现半自动化,?#20302;?#31283;定性也达到了30天以上。
    ?#25910;?#22312;深入研究流化床造粒的各种微观造粒原理、流化原理综?#29486;?#29992;,结合多项专利技术的应用,在多种技术上实现国际、国内首?#30784;?#20135;品对运行成本、运行稳定性、产品?#20998;首?#21512;性能的提出让节能减排、清洁稳定操作、食品安全上升到了一个新的层次。
    进一步的发展方向
开发出适应更高干物含量的流化床技术,比如70%;
降低不?#32454;?#39063;粒处理量,直到为零;
进一步提高?#34892;?#28201;度差,比如进风180、出风65度;
降低内加热层的阻力、或提高内加热的供热比例;
直接的效果让压缩空气、蒸汽、电的综合能耗再降低20%;
让生产线具备一键式自动开停机、各种互锁、自诊断功能,连续生产稳定性实现季度化检修,即连续三个月。
结束语
    在各种发酵液应用流化床造粒包衣设备迅速发展的今天,低能耗的喷雾流化床制备方法是一种发展方向,适应高干物含量料液、返料量低、?#34892;?#28201;度差大、内加热供热优良、电和蒸汽及雾化能量消耗低、固体处理优化、控制方式先进的流化床技术,比如类似专利一种流化床造粒机ZL2010201836361的应用是发展方向之一。
参考文献:
1陈?#36136;?nbsp; 制粒(丸)技术原理、设备的研究总结         第十一届全国干燥会议《论文集》
2陈?#36136;?nbsp; 制粒、包衣的微观粒子作用机理、及操作要点   第十一届全国干燥会议《论文集》
3陈?#36136;?nbsp; 流化制粒包衣设备的原理、组成及操作技术     第十一届全国干燥会议《论文集》
4陈?#36136;?nbsp; 王新月   喷雾流化床造粒方法在赖氨酸硫酸盐类产品上应用的分析展望
2012年10月,《发酵科技通讯》
5陈?#36136;?nbsp; 王新月  赖氨酸硫酸盐类产品应用喷雾流化床造粒得到的颗粒形态分析展望
2012年第10期,《中国饲料添加剂》
6陈?#36136;?nbsp; 王新月  65与70赖氨酸硫酸盐类产品应用连续喷雾流化床造粒技术的生产线配置
2012年第9期,《食品与发酵工业》
7陈?#36136;?nbsp; 王新月 田保玉  杨波  刘合平  移昌民  连续流化床造粒包?#24405;?#26415;的开拓与发展
2013年第3期,《中国饲料添加剂》
8陈?#36136;?nbsp; 王新月  刘合平  移昌民  季久树  田保玉  杨波   
氨基酸固体颗粒制剂的高?#20998;?#21943;雾流化床制备方法  
2013总第255期《发酵工业》 
地址:江苏省仪征市?#24405;?#38215;工业园区  公司名称:扬州日发干燥工程有限公司
联系电话15861398181   051483878286传真051483878112邮箱:[email protected]
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