流動床乾燥機の短縮化

2014 年 11 月 12 日

クレイグ・アンダーソン、MBA、ジャレット・ボウリング、アルモ・プロセス、マイケル・ファイファー博士、イング博士著。 Mathias Trojosky、Allgaier Process Technology GmbH

流動層乾燥機に統合された熱交換器を使用すると、流動化による伝導熱伝達と熱交換器コイルからの追加の間接熱伝達を組み合わせることで、流動層乾燥機に必要な長さが大幅に短縮されます。 このタイプのシステムを利用すると、流動層乾燥機の長さを最大 70% 短縮できます。 流動層乾燥機の設置面積の削減に加えて、熱の節約と粒子の流動化に必要な空気の削減により効率も実現します。 必要な乾燥熱の最大 80% を統合熱交換器によって供給できるため、必要な空気が大幅に削減されます。 流動層乾燥機の給気システムと排気システムも比例して削減されます。流動層乾燥機流動層乾燥機は通常、乾燥空気と湿った製品の間の直交流を利用して乾燥を完了します。 (図に示すように) 流動化を達成するには、上向きの空気流の速度が乾燥機内の製品ベッドの制限効果を超える必要があります。 この乾燥方法は、乾燥を完了するために対流に依存しています。 粒子は流動化により懸濁液により乾燥空気中に浸漬されます。 流動床内の材料の高さは、典型的な流動床の有効性を維持するために制限されています。 全体として、高い乾燥効率が達成されます。 ただし、流動化中に材料の発泡が発生します。 バブリングにより、空気が材料を迂回することができます。 材料を迂回できる空気は、流動熱伝達の効率を低下させます。典型的な流動床乾燥機における空気と製品間のクロスフローの図を参照してください。表面水分が多い非常に微粒子のバルク固体 (<200 ミクロン) は、流動化が困難な場合があります。空気の流れだけで均一に仕上がります。 水分は、個々の粒子、特に微粒子間のかなりの凝集要素です。 水分が微粒子間の結合として機能できる場合、空気は製品層内にチャネルを確立する傾向があります。 乾燥用空気は、粒子の流動化による望ましい影響を与えることなく、これらの確立されたチャネルのみを通過します。 この現象は、多くの場合、生成物層のクレーター形成によって示されます。 この状態は通常、流動床乾燥機に振動を加えることによって対処され、緩和されます。 ただし、補助熱源を追加することでプロセスをさらに改善できます。 流動化製品に加熱面を追加すると、プロセスの効率が向上します。 流動化による対流乾燥空気流を熱交換器コイルからの間接熱で補うことにより、追加の熱伝達源が提供されます。 動作中、これらの熱交換器は製品ベッドに浸されます。 必要な熱量の最大 80% を間接熱面で供給できます。 完全に流動乾燥する場合と比較して、プロセスをサポートするために必要な空気供給量が削減されます。 一般的な流動層乾燥機への空気供給の主な目的は、単に流動化を引き起こして熱伝達を最適化することです。 かなりの量の熱伝達が熱交換器によって達成されるため、必要な空気流量はそれに応じて減少します。 これにより、製品から水分を除去するために必要な空気の最小要件が減少します。 プロセスの給排気設備もそれに比例して削減されます。 その結果、より小型の設備が得られ、資本の面でより安価で、運用の面でより効率的になります。熱伝達を補う統合型熱交換器の図を参照してください。対流熱伝達と熱交換器コイルから放射される熱の組み合わせにより、湿潤容量が向上します。乾燥した空気のこと。 その結果、排気中の水分負荷が高くなります。 内部熱交換器を通る追加の熱により、少量の空気から非常に高いレベルの水が蒸発します。 そのため、排気水負荷が特に高く、排気管内に露点が発生する危険性があります。 このリスクは、少量の熱風を乾燥機の入口から排気ダクトに迂回させることで軽減されます。 排気流の温度がわずかに上昇し、露点が低下します。統合型熱交換器を備えた流動層乾燥機の図を参照してください。流動層乾燥機内の熱交換器を収容するには、設備の高さを高くする必要があります。 流動床の全体の高さは若干増加するが、流動床の全長は大幅に減少するであろう。 水平に積み重ねられた交換コイルは、熱を伝達する機会を大幅に増やします。 流動床の高さの増加は、乾燥機内の製品ベッドの深さの増加と組み合わされます。 製品層は 1 ～ 2 m の深さで効果的に乾燥できます。 通常、流動層乾燥機では深い製品層は避けられます。 これは、流動層乾燥機での乾燥効率を低下させる泡立ち効果と、深い生成物層によって沈殿するためです。 しかし、製品ベッドに浸漬された熱交換器の水平方向に積み重ねられたコイルは、気泡の成長と形成を妨げます。 製品ベッド全体に熱交換器コイルが存在することで、材料全体に熱が均一に伝達されます。 可能な最大の熱伝達は、材料の粒径に大きく依存します。 製品ベッド内の粒子をより細かくすると、より高い熱伝達を達成できます。 統合された熱交換器を利用する利点は、モリエル線図で表現できます。 グラフの線 1 は、熱伝達が空気のみによって行われる典型的な流動床乾燥機を示しています。 この場合、空気の湿潤容量を増加させることができるのは、温度を高くすることだけです。 温度を上げることが、必要な乾燥空気の量を減らす唯一の方法です。流動層乾燥機と一体型熱交換器を備えた流動層乾燥機のモリエル線図の比較を参照してください。グラフの曲線 2 は、一体型熱交換器によって提供される追加の熱面の効果を示しています。 。 前述したように、空気には水分が多く含まれているため、排気にある程度の熱を与える必要があります。 より高い排気空気と製品温度は、グラフでは ΔT で示されています。 ΔX で示される乾燥機の排気中の水負荷は、典型的な流動床乾燥機の用途と比較して大幅に増加します。 これにより、流動層乾燥機の必要な長さ、必要な乾燥空気の量、給排気システムのサイズが直接減少します。 経済的影響は常に非常に大きくなりますが、乾燥に低温を必要とする製品の場合に最も顕著です。 温度に敏感な製品は、流動層乾燥機に組み込まれた統合型熱交換器にとって最も大きな利点があります。「流動層乾燥機への熱交換器コイルの取り付け: Allgaier タイプ WS-HF-TK-5.00」を参照してください。応用例• ジャガイモ顆粒 40 トン/時• 7 インチのベッド浸漬型熱交換器バンドル• 供給水分 18%• 残留水分 <8%• 最終冷却温度 <50°C• Allgaier WS-HF-T-K の設置画像を参照 Allgaier WS-HF-TK の設置Allgaier-Group は、このテクノロジーに関して 20 年以上の経験があります。 このタイプの技術は通常、大量の水分を除去する必要がある用途に適用されてきました。 特に、結晶製品 (塩化ナトリウムなど) と食品は、この技術から最大の恩恵を受けています。 この技術は冷却用途にも検討できます。 熱交換器に供給される蒸気の代わりに、冷却用途に冷水を利用することもできる。 詳細については、ALMO Process（513-453-6990）にお問い合わせいただくか、www.almoprocess.com をご覧ください。

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