喷雾干燥技术在白炭黑生产中的应用

摘要：根据生产实践经验，介绍离心喷雾和压力喷雾干燥设备在大型白炭黑生产线中的应用，介绍几种不同的流程布置，热风分布装置及系统典型操作参数。

关键词：离心喷雾，压力喷雾，干燥设备，白炭黑

1，概述，1

白炭黑学名为沉淀二氧化硅，组成为SiO2，nH2O,是橡胶工业重要的补强原料。因其微观结构和聚集体形态和炭黑类似，并在橡胶中有相近的补强性能，故被称为白炭黑，白炭黑可溶于苛性碱和氢氟酸，不溶于水，耐高温，不燃，无毒无味，具有良好的电绝缘性。

白炭黑的生产方法主要有气相法和沉淀法，气相法生产白炭黑，要使用卤化硅为原料，虽然产品纯度高，性能好，但生产过程中能源消耗大，成本高，技术较复杂，而且价格高，限制了这种设备的生产和使用，沉淀法生产白炭黑，是目前大多数厂家使用的方法，沉淀法白炭黑生产工艺有稀酸法和浓酸法，由于稀酸法系统用水量大，后工序过滤负荷大相应产品损失量增大，故目前新建厂大多采用浓酸沉淀法，其反应式为：

Na2SiO3+H2SO4，Na2SO4+H2SiO3

(n-1)H2O+H2SiO3，SiO2，nH2O

沉淀法白炭黑主要用于鞋类，轮胎和其他浅色橡胶制品，其他用途是，在农药，饲料中用作载体和流动剂，在牙膏中做磨擦剂，在涂料行业用做分散剂，抗沉降剂和消光剂等。

白炭黑经压滤机过滤后，呈滤饼状，含固量为18-22%，不能使用喷雾干燥，过去很多厂家，采用旋转闪蒸干燥机进行干燥，所得产品可溶性和流动性都较差，且产量都不大，随着国外先进技术的引进和国内技术的发展进步白炭黑打浆机的开发和完善，喷雾干燥在白炭黑领域应用越来越广泛，且单套产量越来越大，形成规模经济，离心喷雾和压力喷雾干燥在白炭黑行业里得到广泛应用，气流喷雾由于能耗大等原因，没有得到推广。

喷雾干燥，要求被干燥物料是液态，且用泵可以输送，所以打浆机的打浆效果，直接关系到干燥结果和产品质量，故我们做白炭黑干燥设备，都从打浆机开始，浆料罐要求带搅拌装置，防止白炭黑浆料沉淀。

离心喷雾干燥是用泵把浆状白炭黑料液输送到塔顶的雾化器里，料液在雾化器产生的离心力的作用下，分散成均匀而细小的雾群，冷空气经燃煤炉换热并调节为约500度的高温洁净空气，经高温管路及热风分配器在干燥塔的上部，与雾滴群接触后，迅速降温至100-140度左右，雾化后的液态物料迅速与干燥热风进行能量交换，在很短的时间内，即成固态粉体，干燥后的干粉，用布袋除尘器回收进入料仓，经下料阀进入成品袋包装，尾气用引风机抽出并排到室外。

白炭黑溶液是酸性的，成品为白色粉沫，故它的生产设备，只要接触物料部分必须采用不锈钢材质，这样才能确保产品的颜色和低含碳量。

2、采用的流程布置

干燥设备的大小和配套设施是根据不同厂家的不同产量和流程要求设计的，我们生产的设备就有几种方式：

（1）旋转雾化器喷雾干燥系统的基本流程

旋转雾化器喷雾干燥的基本流程，含燃烧炉，干燥，含供料系统，除尘，含供风系统等

旋转雾化器喷雾干燥的基本流程，大体上相同，主要差别是后部装有产品的气流输送系统，图，示出的是旋转雾化器喷雾干燥的基本流程，除尘系统是布袋除尘器，热风分布器安装在雾化器低部，热风由塔下部进入塔内，热风入口温度500度以上时，最好采用此型热风分布器，可减少热损失

图2是后部装有产品的气流输送系统的流程.当场房面积不够用，无法就地包装时此时需要产品的气流输送系统，将产品送到另外一个地方进行包装。

（2）压力式喷雾干燥的基本流程

当产品需要较大颗粒时，可考虑选用压力式喷雾，热风从上部进入，热风分布器结构与旋转式相同，压力雾化器从下向上喷雾，雾化器的数量，喷嘴的角度，喷嘴至塔顶的距离等均需合理的设计，其流程如图3所示。图4为有气流输送的压力式喷雾干燥的基本流程。

（3）热风分布器

热风分布器是一个重要部件，它能建立起一个空气，雾滴在塔内的流动图形，防止部分干燥产品粘在器壁上和粘在雾化轮上，为了获得成功的喷雾干燥操作，正确的空气分布将起着突出的作用，图5和图6是上部进风的热风分布器结构。

    图7是在雾化器下部进风的常规的热风分布器结构，是一次热风分布，图8是竖管热风分布器，当气体含有固体颗粒时可以采用图9是改进后的两次热风分布，此型分布效果较好，当热风量特大时，可以采用上，下同时进风的结构，如图10所示，图11为烟道气脱硫的上，下进风示意图。

5，今后的打算

经过多年的白炭黑干燥设备生产经验的积累，明星干燥已掌握了生产白炭黑的各种干燥系统的设计方法每套设计，制造，按装，调试都比较成功。作为干燥设备的生产单位，我们今后将向以下方向发展下力量开发节能降耗产品，在现有基础上，为用户生产降低成本做实质性工作对于白炭黑产业，我们会推出综合性设备，力争作到节能，降耗，减排等方面的工作。