钛白粉生产中干燥方法选择及其应用研究

2017-10-13赵蓬勃山东道恩钛业有限公司山东龙口265700

化工管理 2017年27期

关键词：钛白粉闪蒸能源消耗

赵蓬勃（山东道恩钛业有限公司，山东龙口 265700）

钛白粉生产中干燥方法选择及其应用研究

赵蓬勃（山东道恩钛业有限公司，山东龙口 265700）

本文首先介绍了钛白粉生产中几种常见的干燥方法，然后并从能源消耗和产品质量角度对这些干燥方法的优劣势进行了分析评价，生产厂家应当根据实际情况选用合适的干燥方法。

钛白粉；干燥方法；选择；应用

钛白粉学术用语为二氧化钛，化学式为TiO2，是目前世界上公认性能最好的白色无机颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸及纺织等诸多化工领域。目前我国钛白粉生产主要采用硫酸法工艺，经过酸解、水解、水洗、干燥等多道工序之后最终得到纯净的钛白粉。而干燥作为整个流程中十分重要的工序步骤，对整个钛白粉产品的质量有着十分重要的作用。因此选用何种干燥方法是当前许多钛白粉企业十分关注的事情。

1 钛白粉生产中几种常见的干燥方法

钛白粉行业经历了几十年的发展，其物料干燥方法也逐渐趋于成熟，主要包括带式干燥法、喷雾干燥法和旋转闪蒸干燥法三种类型。

1.1 带式干燥法

带式干燥具有物料干燥速率快、干燥量大等优点，是钛白粉行业早起应用最为广泛的干燥方法。带式干燥法顾名思义是一种利用传送带来达到干燥物料的方法，其主要构件包含带式干燥机、鼓风机、换热器以及引风机等设备。来自系统的湿物料通过料斗均匀分布于网格或孔洞板带上，下部鼓风机送入干燥热空气透过孔洞与湿料进行错流接触，从而带走物料中的水分，同时上部的引风机将湿气抽走，进而保证干燥效果。

1.2 喷雾干燥法

喷雾干燥法最早是由德国GEA公司研究开发出来，而后由渝港钛白公司引进，并逐渐成为我国较为常用钛白粉干燥方法。喷雾干燥法是利用雾化器将二氧化钛料浆离心分离并分散成雾状颗粒喷入干燥器中，而后与底部热空气进行热量交换，由于物料被雾化机高度分散，颗粒比比表面积增大，换热效率大大提高，物料中的水分被迅速带走，从而达到干燥物料的目的。喷雾干燥法具有干燥时间短、速率快等优点被广泛应用与钛白粉干燥工序，同时为了充分雾化物料，雾化器只能够出来固含量较低的料浆，使得其应用受到了一定限制。

1.3 旋转闪蒸干燥法

旋转闪蒸干燥法具有能耗低、干燥效率高以及节省空间等诸多优点已广泛应用于钛白粉干燥工序之中。旋转闪蒸系统主要由干燥主机、鼓风机、搅拌器以及进料螺旋输送机等设备构成。其工作原理是利用螺旋输送机将固含量较高的料浆送入到干燥主机内部，来自热风炉的高温气体与空气混合与其进行热量交换，在搅拌器、旋转气流共同作用下，对送入的二氧化钛料浆进行剪切、吹散、旋转、破损，颗粒较大的物料下沉，较小的物料上浮，并在此过程中进行热量交换，从而达到干燥物料的效果。

2 干燥方法的比较选择

2.1 能源消耗比较

三种干燥方法去除水分的方式均为料浆与热源进行热量交换来达到干燥的效果，但是这三种方法对能源消耗相差较大，这主要是由料浆中固含量来决定的。具体一点来说，带式干燥的适用于固含量50%左右的料浆，喷雾干燥使用于固含量45%以下的料浆，而旋转闪蒸干燥通常需要料浆固含量在60%以上。固含量越多，则料浆中水分越少，干燥工序能源消耗就越低。例如以年产1万吨钛白粉为例进行计算：（1）带式干燥：料浆固含量50%，产品水分含量1%，则年蒸发水量为9800t，每蒸发一公斤水需要热量1250kcal，则总能耗为1.23×1010kcal。（2）喷雾干燥：料浆固含量量45%，产品水分含量0.5%，年蒸发水量为11889t，每蒸发一公斤水需要热量约1350kcal，总能耗为1.60×1010kcal。（3）旋转闪蒸干燥：料浆固含量60%，产品水分含量0.5%，年蒸发水量为6583t，每蒸发一公斤水需要热量为1150kcal，总能耗为7.58×109kcal。显然，旋转闪蒸干燥由于料浆中固含量较大，因而水分蒸发量较小，最终能耗最低，而喷雾干燥为了完全雾化料浆，要求料浆固含量低，因而水分蒸发量较大，最终能耗最高。

2.2 干燥质量比较

产品水分含量以及物料粒径是产品质量的重要指标，带式干燥机进物料表面与热源空气进行热交换，虽然整个传送带上设置了多个换热风机，但是热风并未与内部物料充分接触，因而产品水分通常在1%以上，同时物料位于传送带上，干燥后的产品粒径较大，对后面粉碎工序要求较高。喷雾干燥通过雾化器将料浆均匀地分布在干燥机内部，热源空气与湿物料充分接触，水分能够控制在0.5%以内，同时料浆处于高度雾化状态，粒径较小，对后面粉碎工序要求不高。旋转闪蒸干燥在搅拌器、旋转气流共同作用下，对送入的二氧化钛料浆进行剪切、吹散、旋转、破损，能够很好地干燥物料，通常水分控制在0.5%左右，同时在干燥器内部颗粒较大的物料下沉，较小的物料上浮，最终干燥得到的物料粒径较小。总的来说，喷雾干燥能够最大限度地降低产品中的水分含量并保证物料粒径，一般应用与高品质的钛白粉生产之中，而带式干燥受限于物料与热源的换热方式，水分含量较高，一般应用于普通品质的钛白粉生产之中，而旋转闪蒸干燥介于二者之间。