噴霧干燥機常見問題其應用領(lǐng)域
時間：2020.01.20
噴霧干燥機是一種可以同時完成干燥和造粒的裝備，主要由漿料供應系統(tǒng)、霧化器、干燥塔、熱風系統(tǒng)、廢氣排放和除塵系統(tǒng)、卸料及粉料輸送系統(tǒng)等組成。
一、噴霧干燥工作原理
噴霧干燥是利用霧化器將料液分散為細小的霧滴，并在熱干燥介質(zhì)匯總迅速蒸發(fā)溶劑形成干粉的過程，一般噴霧干燥分為四個階段：料液霧化；霧群與熱干燥介質(zhì)接觸混合；霧滴的蒸發(fā)干燥；干燥產(chǎn)品與干燥介質(zhì)分離。
原料液可以是溶液、乳濁液或懸浮液，也可以是熔融液或膏狀物等泵可以運輸?shù)囊后w形式，產(chǎn)品是粉狀、顆粒狀，空心球或團粒狀。
二、常見的噴霧干燥機
用噴霧干燥器將稀料液（如含水量在75%-85%以上的溶液）噴成霧滴分散于熱氣流中，使水分迅速蒸發(fā)而得到固體產(chǎn)品，干燥時間一般僅需數(shù)秒到數(shù)十秒。噴霧器是噴霧干燥的關(guān)鍵部分，主要離心式，壓力式及氣流式噴霧器。
1、壓力噴霧干燥機
通過2-20MPa的高壓將液料（經(jīng)過過濾的液料）送入壓力式霧化器霧化成小液滴，經(jīng)過霧化后的液滴（表面積大大增加）與熱空氣充分接觸，在10-30秒內(nèi)迅速完成干燥過程，經(jīng)分離得到粉體或細小顆粒的成品。
2、離心噴霧干燥機
空氣通過過濾器和加熱器，進入離心噴霧干燥器頂部的空氣分配器，熱空氣呈螺旋狀均勻進入干燥器。料液由料液槽經(jīng)過濾器由泵送至干燥器頂部的離心霧化器，使料液噴成極小的霧狀液滴，料液和熱空氣并流接觸，水分迅速蒸發(fā)，在極短時間內(nèi)干燥成成品，成品由干燥塔底部和旋風分離器排出，廢氣由風機排出。
3、氣流噴霧干燥機
主要是將空氣或水蒸氣通過高速從噴嘴噴出，靠摩擦力使料液分離成細小霧滴，使其與熱空氣完全接觸來形成熱交換，整個過程不到半分鐘。對粘性較大的物料效果很好，是其他噴霧干燥機無法比擬的，而且操作方便。
三、噴霧干燥應用領(lǐng)域
在噴霧干燥的100多年歷史中，初始于蛋粉，奶粉，洗滌劑，化妝品等少產(chǎn)品的生產(chǎn)，隨著研究的不斷深入，現(xiàn)已在多種工業(yè)超細粉體及納米粉體生產(chǎn)中廣泛應用，如化學工業(yè)里的電池原料，白炭黑；陶瓷工業(yè)里的氧化鋁；制藥領(lǐng)域的藥物干燥造粒等。相比于非噴霧干燥的方式，噴霧干燥可有效的減少超細粉的團聚，經(jīng)噴霧干燥工序可制得球形度高，流動性好、細度高的顆粒以適應特定領(lǐng)域的要求。
四、一些相關(guān)領(lǐng)域的簡單介紹
1、噴霧干燥用于特種陶瓷造粒
在陶瓷材料成型燒結(jié)之前素坯的成型對制品的性能有著直接影響，粉料的特性對素坯的均勻性及干壓成型后的密度影響很大。噴霧造粒技術(shù)被廣泛用于制備特種陶瓷粉料。通常采用壓力噴霧對特陶粉體進行噴霧造粒處理，在合適的工藝條件下，制備出來的粉體化學均勻性好、細度高、流動性好，壓實密度高，可適用于特陶粉體的干壓成型或等靜壓成型等成型工藝。
2、噴霧干燥在鋰電正極材料磷酸鐵鋰的應用
鋰電池主要由正極材料、負極材料、電解質(zhì)、隔膜組成。正極材料在成本及性能上都制約鋰離子電池的發(fā)展，因而正極材料的研究與開發(fā)是推動鋰離子電池技術(shù)更新的關(guān)鍵。目前國內(nèi)正極材料主要有鈷酸鋰、鎳酸鋰、磷酸鐵鋰及三元材料。其中磷酸鐵鋰具有安全性好，循環(huán)壽命長，熱穩(wěn)定性好，原材料來源廣泛，價格便宜的優(yōu)點，但振實密度低和低溫導電性差。
磷酸鐵鋰/C正極材料的簡單制備過程：取LiOH和FePO4加入球磨罐加入純凈水，球磨之后加入一定量的碳源，球墨3h后取出漿料打入噴霧干燥機中進行噴霧干燥。在一定的進出口溫度下（進200-250℃，出口溫度＜100℃）進行噴霧干燥。物料干燥后放在氣氛爐先進行低溫煅燒2h，在高溫煅燒6h后得到LiFePO4/C正極材料。
實驗表明，噴霧干燥步驟，賦予了燒結(jié)前的前驅(qū)體材料很好的球形度，粒徑在20-20微米。在噴霧干燥條件下，材料的化學組分比較均勻。在煅燒時球形顆粒之間并沒有發(fā)生固相變化，LiFePO4/C的晶粒生產(chǎn)被限制在一個球形顆粒之間，因此可以得到小的LiFePO4/C晶粒，而細小的晶粒對LiFePO4/C的電性能有利。
3、噴霧干燥用于白炭黑的干燥
沉淀二氧化硅又叫白炭黑，表達式多寫為mSiO2·nH2O，是橡膠工業(yè)重要的補強原料，因其微觀結(jié)構(gòu)和聚集形態(tài)和炭黑相似，并在橡膠中有相近的補強性能，故稱為白炭黑。白炭黑的生產(chǎn)方法有氣相法及沉淀法，氣相法產(chǎn)品純度高，性能好，但生產(chǎn)過程能源消耗大，技術(shù)難度大，成本高。
相比之下沉淀法制備白炭黑，技術(shù)成熟，操作簡單，成本優(yōu)勢大。但在干燥脫水過程中，超細顆粒易發(fā)生團聚，影響性能。研究表明，噴霧干燥能夠得到顆粒分散均勻、比表面積和吸油值都很高的白炭黑，符合推薦的吸油值和比表面積的配合曲線 ，適用高性能輪胎的補強劑及彩色輪胎的補強劑。
4、噴霧干燥在藥物制劑中的應用
干燥在制藥生產(chǎn)中，特別是中藥制藥生產(chǎn)中具有重要地位。噴霧干燥制備的藥劑有如下幾個特點：
（1）成品均勻度好：噴霧干燥時，藥液是在不斷的攪拌下噴成霧化分散體，瞬間完成干燥，因此均勻度較好。
（2）成品流動性好、疏松性、溶解度較好；噴霧干燥時，水分迅速氣化，成品粒度小，流動性好，壓片平整；在分劑量包裝時，劑量更準確。與水接觸時，更易進去顆粒內(nèi)部，更利于藥物溶解。
（3）簡化生產(chǎn)工藝：噴霧干燥可使?jié)饪s干燥一步完成，此外干燥時間也比較短，利于熱敏性藥物成品保持藥效。
（4）生產(chǎn)潔凈：采用密閉的噴霧環(huán)境，杜絕藥物被細菌污染也減少粉塵污染車間。
因此噴霧干燥非常適合中藥制藥過程中的干燥。中藥制品要求潔凈度高，因此會裝有多個空氣凈化器。藥材噴霧干燥的簡單工藝流程：藥材→提取→濃縮→噴霧干燥→收集藥粉。
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噴霧干燥是利用霧化器將料液分散為細小的霧滴，并在熱干燥介質(zhì)匯總迅速蒸發(fā)溶劑形成干粉的過程，一般噴霧干燥分為四個階段：料液霧化；霧群與熱干燥介質(zhì)接觸混合；霧滴的蒸發(fā)干燥；干燥產(chǎn)品與干燥介質(zhì)分離。
原料液可以是溶液、乳濁液或懸浮液，也可以是熔融液或膏狀物等泵可以運輸?shù)囊后w形式，產(chǎn)品是粉狀、顆粒狀，空心球或團粒狀。
二、常見的噴霧干燥機
用噴霧干燥器將稀料液（如含水量在75%-85%以上的溶液）噴成霧滴分散于熱氣流中，使水分迅速蒸發(fā)而得到固體產(chǎn)品，干燥時間一般僅需數(shù)秒到數(shù)十秒。噴霧器是噴霧干燥的關(guān)鍵部分，主要離心式，壓力式及氣流式噴霧器。
通過2-20MPa的高壓將液料（經(jīng)過過濾的液料）送入壓力式霧化器霧化成小液滴，經(jīng)過霧化后的液滴（表面積大大增加）與熱空氣充分接觸，在10-30秒內(nèi)迅速完成干燥過程，經(jīng)分離得到粉體或細小顆粒的成品。
2、離心噴霧干燥機
空氣通過過濾器和加熱器，進入離心噴霧干燥器頂部的空氣分配器，熱空氣呈螺旋狀均勻進入干燥器。料液由料液槽經(jīng)過濾器由泵送至干燥器頂部的離心霧化器，使料液噴成極小的霧狀液滴，料液和熱空氣并流接觸，水分迅速蒸發(fā)，在極短時間內(nèi)干燥成成品，成品由干燥塔底部和旋風分離器排出，廢氣由風機排出。
3、氣流噴霧干燥機
主要是將空氣或水蒸氣通過高速從噴嘴噴出，靠摩擦力使料液分離成細小霧滴，使其與熱空氣完全接觸來形成熱交換，整個過程不到半分鐘。對粘性較大的物料效果很好，是其他噴霧干燥機無法比擬的，而且操作方便。
三、噴霧干燥應用領(lǐng)域
在噴霧干燥的100多年歷史中，初始于蛋粉，奶粉，洗滌劑，化妝品等少產(chǎn)品的生產(chǎn)，隨著研究的不斷深入，現(xiàn)已在多種工業(yè)超細粉體及納米粉體生產(chǎn)中廣泛應用，如化學工業(yè)里的電池原料，白炭黑；陶瓷工業(yè)里的氧化鋁；制藥領(lǐng)域的藥物干燥造粒等。相比于非噴霧干燥的方式，噴霧干燥可有效的減少超細粉的團聚，經(jīng)噴霧干燥工序可制得球形度高，流動性好、細度高的顆粒以適應特定領(lǐng)域的要求。
四、一些相關(guān)領(lǐng)域的簡單介紹
1、噴霧干燥用于特種陶瓷造粒
在陶瓷材料成型燒結(jié)之前素坯的成型對制品的性能有著直接影響，粉料的特性對素坯的均勻性及干壓成型后的密度影響很大。噴霧造粒技術(shù)被廣泛用于制備特種陶瓷粉料。通常采用壓力噴霧對特陶粉體進行噴霧造粒處理，在合適的工藝條件下，制備出來的粉體化學均勻性好、細度高、流動性好，壓實密度高，可適用于特陶粉體的干壓成型或等靜壓成型等成型工藝。
舉例：氧化鋁的噴霧造粒工藝流程：
鋰電池主要由正極材料、負極材料、電解質(zhì)、隔膜組成。正極材料在成本及性能上都制約鋰離子電池的發(fā)展，因而正極材料的研究與開發(fā)是推動鋰離子電池技術(shù)更新的關(guān)鍵。目前國內(nèi)正極材料主要有鈷酸鋰、鎳酸鋰、磷酸鐵鋰及三元材料。其中磷酸鐵鋰具有安全性好，循環(huán)壽命長，熱穩(wěn)定性好，原材料來源廣泛，價格便宜的優(yōu)點，但振實密度低和低溫導電性差。
磷酸鐵鋰/C正極材料的簡單制備過程：取LiOH和FePO4加入球磨罐加入純凈水，球磨之后加入一定量的碳源，球墨3h后取出漿料打入噴霧干燥機中進行噴霧干燥。在一定的進出口溫度下（進200-250℃，出口溫度＜100℃）進行噴霧干燥。物料干燥后放在氣氛爐先進行低溫煅燒2h，在高溫煅燒6h后得到LiFePO4/C正極材料。
實驗表明，噴霧干燥步驟，賦予了燒結(jié)前的前驅(qū)體材料很好的球形度，粒徑在20-20微米。在噴霧干燥條件下，材料的化學組分比較均勻。在煅燒時球形顆粒之間并沒有發(fā)生固相變化，LiFePO4/C的晶粒生產(chǎn)被限制在一個球形顆粒之間，因此可以得到小的LiFePO4/C晶粒，而細小的晶粒對LiFePO4/C的電性能有利。
3、噴霧干燥用于白炭黑的干燥
沉淀二氧化硅又叫白炭黑，表達式多寫為mSiO2·nH2O，是橡膠工業(yè)重要的補強原料，因其微觀結(jié)構(gòu)和聚集形態(tài)和炭黑相似，并在橡膠中有相近的補強性能，故稱為白炭黑。白炭黑的生產(chǎn)方法有氣相法及沉淀法，氣相法產(chǎn)品純度高，性能好，但生產(chǎn)過程能源消耗大，技術(shù)難度大，成本高。
相比之下沉淀法制備白炭黑，技術(shù)成熟，操作簡單，成本優(yōu)勢大。但在干燥脫水過程中，超細顆粒易發(fā)生團聚，影響性能。研究表明，噴霧干燥能夠得到顆粒分散均勻、比表面積和吸油值都很高的白炭黑，符合推薦的吸油值和比表面積的配合曲線 ，適用高性能輪胎的補強劑及彩色輪胎的補強劑。
4、噴霧干燥在藥物制劑中的應用
干燥在制藥生產(chǎn)中，特別是中藥制藥生產(chǎn)中具有重要地位。噴霧干燥制備的藥劑有如下幾個特點：
（1）成品均勻度好：噴霧干燥時，藥液是在不斷的攪拌下噴成霧化分散體，瞬間完成干燥，因此均勻度較好。
（2）成品流動性好、疏松性、溶解度較好；噴霧干燥時，水分迅速氣化，成品粒度小，流動性好，壓片平整；在分劑量包裝時，劑量更準確。與水接觸時，更易進去顆粒內(nèi)部，更利于藥物溶解。
（3）簡化生產(chǎn)工藝：噴霧干燥可使?jié)饪s干燥一步完成，此外干燥時間也比較短，利于熱敏性藥物成品保持藥效。
（4）生產(chǎn)潔凈：采用密閉的噴霧環(huán)境，杜絕藥物被細菌污染也減少粉塵污染車間。
因此噴霧干燥非常適合中藥制藥過程中的干燥。中藥制品要求潔凈度高，因此會裝有多個空氣凈化器。藥材噴霧干燥的簡單工藝流程：藥材→提取→濃縮→噴霧干燥→收集藥粉。
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