Escrito por Joe Scholl, 18 de julio de 2016
La palabra "clasificar" tiene diferentes significados, dependiendo del contexto en el que se usa la palabra. En aplicaciones de manipulación de sólidos a granel, generalmente se considera que significa la separación de un tipo de material de otros, aunque los materiales pueden ser sustancialmente similares. Por ejemplo, un material se descarga de una operación de secado y luego se envía a una operación de cribado para eliminar el material de tamaño excesivo ("excesivo") o de tamaño insuficiente ("inferior") del material "según las especificaciones" de un material deseable. tamaño de partícula o distribución del tamaño de partícula ("PSD"). Con respecto a las diversas tecnologías de secado de sólidos a granel disponibles, solo se puede usar una operación de lecho fluidizado como medio para clasificar los excesos y los bajos del material según las especificaciones hasta cierto punto y sin una operación de cribado o separación adicional.
(Aquí hay un ejemplo de diferentes clasificaciones, de izquierda a derecha son por debajo, por encima de la especificación y por encima).
Entre los ejemplos de las tecnologías de secado más frecuentes disponibles en la actualidad se incluyen los secadores por pulverización y / o flash, de vuelo caliente o hueco, de banda, de tambor giratorio y de lecho fluidizado. Si bien cada una de estas tecnologías tiene aplicabilidad en varias aplicaciones de secado, algunas no brindan clasificación de material alguno, otras brindan una pequeña extensión de clasificación y otras brindan aún más clasificación de materiales. Ciertamente, hay muchas configuraciones de equipos diferentes que se pueden desarrollar para cualquier aplicación dada que pueden influir en el efecto de clasificación del material. Sin embargo, como se discutirá a continuación, solo una operación de lecho fluido se puede diseñar y / o operar específicamente para lograr la clasificación del material dentro de la operación de secado en sí.
En el secado por pulverización, se pulveriza una solución de sólidos en suspensión o disueltos en una cámara de secado que recibe gas de secado caliente ("gas" porque puede ser aire, nitrógeno, dióxido de carbono o algún otro gas calentado adecuado para la aplicación). A medida que las gotas de líquido rociadas entran en contacto con el gas caliente, el agua se evapora y deja un sólido residual. La velocidad del gas de secado (típicamente en flujo a contracorriente a los sólidos) se controla de manera que los sólidos residuales secos caen por gravedad al fondo de la cámara de secado. Los sólidos se pueden recoger y descargar de forma intermitente o continua desde la unidad. Como hay algún movimiento de gas que es contracorriente al flujo de sólidos, es posible que algunas partículas muy pequeñas ("finos") se eliminen del recipiente de secado y se recojan en el equipo de eliminación de polvo de los gases de escape. Si bien, técnicamente, este es un pequeño grado de clasificación, es más la consecuencia de un gas que fluye en oposición a la dirección de los sólidos secos y, con la velocidad del gas fijada intencionalmente en valores bajos, el objeto de la operación de la unidad es más para evitar que la masa se retire del recipiente al equipo de desempolvado de gases de escape y mantenga la tasa más alta de flujo de sólidos hacia la parte inferior de la unidad de operación para su posterior procesamiento. En otras palabras, la unidad no está diseñada para proporcionar clasificación en un grado significativo. Más bien, está diseñado para minimizar la clasificación del material dentro del recipiente. En algunas configuraciones, el recipiente de secado por atomización alimenta directamente la operación de una unidad de secado de lecho fluido para completar el proceso de secado.
El secado instantáneo es similar al secado por aspersión en el sentido de que se rocía una solución de sólidos en suspensión o disueltos en el recipiente de secado, donde también entra en contacto con un gas de secado caliente. Sin embargo, en este caso, el gas caliente y la pulverización / sólidos residuales se disponen típicamente para que estén en paralelo. De esta manera, el gas caliente actúa no solo como medio de secado, sino también como mecanismo de transporte neumático mediante el cual el material seco se retira del recipiente de secado. Luego, el producto se recupera mediante un equipo de eliminación de polvo (ciclón, filtro de mangas, etc.). En este caso, también se puede ver que la tecnología no es un medio por el cual una parte del material se separa o se clasifica del resto de material.
Las tecnologías de secado de vuelo calentado o hueco utilizan uno o más (típicamente dos) ejes y vuelos similares a transportadores de tornillo que se fabrican de manera que hay espacios internos dentro de los ejes / vuelos para el movimiento de un fluido de transferencia térmica calentado (agua caliente, aceite térmico , vapor, etc.). Con esta tecnología de secado particular, el material húmedo se introduce en la operación de secado y el movimiento de las paletas calentadas mueve, gira, mezcla y (a través del contacto directo con las paletas calentadas en una forma de transferencia de energía conductiva) seca el material. Por lo general, la tecnología de secado por vuelo calentado no utiliza un gas de "barrido" (un gas que pasa a través del volumen interno del secador para evitar un alto contenido de vapor de humedad en el recipiente y, por lo tanto, para evitar la condensación de humedad interna), o utiliza muy poco barrido. gas para este mismo fin. Como tal, hay poco material, si es que lo hay, que se retira del volumen principal del producto al equipo de eliminación de polvo aguas abajo. Por lo tanto, la unidad tiene poca o ninguna capacidad de clasificación de materiales (y no está diseñada para hacerlo).
En el secado de cinta, el material húmedo a secar se deposita sobre una cinta en movimiento. La cinta puede disponerse en un número simple, doble o incluso mayor de "pasadas" dentro de la unidad de secado en forma de serpentina. La correa es típicamente de un diseño de malla o perforado de modo que el gas de secado caliente puede pasar a través de la correa y el material que reside en la correa. El flujo de gas puede ser en paralelo, en contracorriente o alguna otra disposición (pasa a través del material húmedo verticalmente / perpendicularmente). En todas las configuraciones, el gas de secado está destinado solo a impartir la energía de secado necesaria y no está destinado a llevar partículas más pequeñas fuera de la unidad. Como tal, también se puede ver que las operaciones de secado de cinta no presentan una oportunidad para la clasificación del material dentro de la operación de secado en sí. De hecho, los finos generados durante el proceso de secado pueden pasar a través de las perforaciones de la banda y terminar acumulándose en el fondo de la secadora requiriendo remoción periódica.
Con el secado por tambor o rotatorio, se introduce un gas de secado calentado en una carcasa giratoria (el "tambor") que está equipada con paletas o aletas internas. El material se alimenta al secador y es "levantado" dentro del recipiente por los vuelos internos. A medida que gira el tambor, las paletas internas alcanzan un punto en el que el material se cae y cae por gravedad hacia el fondo del recipiente del secador en una lluvia de material que cae en forma de cortina. A medida que el material cae, entra en contacto directamente con el gas de secado caliente, recibiendo así la energía de secado necesaria. El material y el gas de secado están típicamente en flujo a contracorriente entre sí, aunque también es posible tener una disposición en paralelo. Dado que el material cae a través de una corriente de gas en movimiento, las partículas más pequeñas ("finos") de tamaño suficientemente pequeño pueden ser arrastradas en la corriente de gas de secado y retirarse del recipiente de secado en un proceso conocido como "elutriación" (la separación de partículas pequeñas de la masa principal de material de mayor tamaño y agotadas con el gas). Este "polvo" luego se elimina de la corriente de gas de escape a través de un equipo de recuperación de polvo aguas abajo. Si bien esta es una forma de clasificación de materiales, generalmente no es la intención en una aplicación de secado con tambor giratorio hacerlo. Es simplemente la consecuencia de que las partículas más pequeñas son capturadas por la corriente de escape en movimiento, con el movimiento (velocidad) de la corriente de gas dentro del recipiente más diseñado para proporcionar la tasa de masa de gas necesaria para (a) efectuar la transferencia de calor adecuada para el secado. funcionamiento y (b) tener suficiente capacidad de transporte de humedad para la humedad eliminada del producto, de modo que se eviten las condiciones de condensación interna. En este sentido, se puede ver que, si bien una unidad de tambor giratorio puede lograr un pequeño grado de clasificación de material, esta no es la intención de la operación y la operación de la unidad no está diseñada específicamente para clasificar material.
Sin embargo, con el secado en lecho fluidizado, es posible ejercer una influencia significativa en el efecto de clasificación a través de la selección de una velocidad de fluidización que resultará en la clasificación de partículas más pequeñas ("bajos", "finos", "polvo", etc.) . Además, se pueden incorporar características de diseño en la unidad de secador de lecho fluidizado que también pueden ayudar en la separación de partículas de mayor tamaño de la masa principal del material (es decir, separación / clasificación "sobre"). En este sentido, la operación del secador de lecho fluidizado puede actuar como una criba de tres pisos (separando los materiales inferiores, superiores y de tamaño normal en tres corrientes de material distintas), mientras que al mismo tiempo actúa como una operación de secado. Para ilustrar más este punto, se debe considerar el acto de fluidización del material en sí.
En las operaciones de fluidización, un gas fluidizante (calentado en el caso de una operación de secado) ingresa al secador a través de su sección inferior "plenum". Luego, el gas pasa a través de un distribuidor de gas para distribuir uniformemente el gas fluidizante sobre toda el área fluidizada. El gas fluidizante luego pasa a través de los sólidos a granel, ejerciendo una "fuerza de arrastre" sobre la superficie de las partículas y, con la selección de velocidad adecuada, suspendiendo la partícula en un "colchón" de gas, fluidificando así el material. Si todas las partículas tuvieran exactamente el mismo tamaño, forma, densidad (o gravedad específica de las partículas), etc., ninguna partícula se eliminaría de las demás, ni se elutriría ni clasificaría de la masa principal del material. Sin embargo, esto casi nunca es el caso, ya que la gran mayoría de aplicaciones involucran materiales que tienen distintas distribuciones de tamaño de partículas, formas, etc. (es decir, no todas las partículas tienen exactamente las mismas características de fluidización). Por lo tanto, a una velocidad de fluidización constante, las partículas de "tamaño adecuado" se suspenderán y los "finos" / "bajos" se clasificarán necesariamente del balance de material, ya que la velocidad de fluidización que se utiliza es mayor que la necesaria "transporte ”Velocidad de los finos / bajos. Por lo tanto, se retirarán de la unidad de secado con el gas de escape para su recuperación en el equipo de recuperación de polvo aguas abajo. Si la velocidad de fluidización aumenta con respecto a la velocidad anterior, las partículas que antes eran demasiado grandes para ser elutridas ahora se elutrían, estableciendo un nuevo tamaño de partícula de "punto de corte" más grande para la clasificación. En general, cuanto menor es la velocidad de fluidización, menor es el tamaño de partícula del punto de corte y viceversa. Como tal, la velocidad de fluidización se puede ajustar para afectar directamente el tamaño de la partícula eliminada (clasificada / elutriada).
Como se discutió anteriormente, a una velocidad de fluidización dada, el material "en tamaño" se fluidifica adecuadamente y los finos se clasifican del grueso del material. Sin embargo, también es probable que la distribución del tamaño de partícula del material sea tal que haya partículas más grandes que las que quedarían suspendidas por la velocidad de fluidización establecida. Es posible que estos “excesos” no fluidicen tan bien como el material de tamaño normal y caigan hacia la parte superior del distribuidor de gas. Como Schwing Bioset utiliza un diseño de distribuidor de gas de "flujo direccional", estas partículas más grandes son esencialmente "empujadas" hacia el extremo de descarga de la unidad, con el distribuidor de gas actuando como un mecanismo de transporte para estas partículas más grandes. Cuando estas partículas de mayor tamaño alcanzan el extremo de descarga de la unidad, pueden descargarse a través de una disposición de "flujo inferior", que puede constituir una corriente de descarga separada de la unidad de secado y puede mantenerse separada de la masa principal de material descargado, por lo tanto estableciendo un flujo de "over" distinto de la unidad. Con el material de tamaño adecuado descargado del secador a través de un segundo punto de descarga (generalmente en el vertedero de "desbordamiento"), se puede ver que ahora hay tres corrientes de material distintas de la unidad de secado: las "partes inferiores" se elutrían con la corriente de gas de escape. , los "excedentes" descargados a través de un punto de descarga de flujo inferior separado, y el flujo de material "en tamaño" descargado del vertedero de desbordamiento.
Con la selección de la velocidad de fluidización y el diseño del sistema adecuados, se puede ver que una operación de unidad de lecho fluidizado se puede diseñar y operar de manera que, mientras actúa predominantemente como una operación de secado, también se puede usar para ejercer influencia sobre el material de manera que pueda ser clasificados en dos (o más) corrientes de materiales. A este respecto, se puede ver que solo una operación de secado en lecho fluidizado, en relación con otras tecnologías de secado, también puede "duplicarse" como un medio por el cual se puede lograr la clasificación del material, eliminando potencialmente más pasos de cribado posteriores o, como mínimo, reducir los requisitos de diseño de dicho equipo de procesamiento posterior.
Para obtener más información sobre la clasificación de materiales y nuestra tecnología de lecho fluido, comuníquese con un gerente de ventas regional de Schwing Bioset llamando al 715-247-3433, Envíenos un correo electrónico, y / o visite nuestro sitio web aquí.
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