在化工领域获得自由流动、少尘的颗粒,环层造粒机的选型取决于哪些因素?
环层造粒机的设计是一项综合性的工艺技术工程。此过程中,必须将产品特性、所需颗粒质量、工艺控制及技术框架条件相互协调统一。核心在于形成一层稳定的薄环层,在该层内团聚、压实及干燥过程受控进行。
工艺力学是一项重要的影响因素。环层通过高转子转速及离心力形成,将物料压向容器壁。此过程中,弗劳德数、圆周速度、停留时间及比能量输入至关重要。这些参数决定了物料被移动、压实及形成低粉尘颗粒的强度。
弗劳德数适用于旋转式自由落体混合机、滚筒式混合机、抛甩式混合机,以及采用水平安装混合工具的系统。对于具有强制翻转功能的立式混合机而言,弗劳德数并非设计或放大标准。在此类混合机中,关键在于混合原理在所有规格下保持一致,且翻转运动能够覆盖整个混合空间而不受填充率影响;其可转移性需通过技术中心以原始产品进行验证来确认。
原料特性同样具有重要意义。粒度分布、细粉含量、松装密度、水分、吸湿性、黏性及热敏性均会显著影响工艺行为。此外,磨蚀性及化学腐蚀性同样直接影响材料选择、密封件及支承方式。
所需的最终产品同样必须明确定义。决定性指标包括粒度分布、松装密度、颗粒强度、残余水分,以及尽可能低的粉尘含量。对于自由流动的颗粒剂而言,较窄的粒度带宽尤为重要,以确保产品能够良好地输送、储存及计量。
另一个设计考量领域涉及粘结剂及液体的供给。用量、浓度、黏度、加入速率及喷嘴布置,决定了颗粒的润湿均匀程度,以及团聚体形成的稳定性。精确的液体分布有助于避免结块,并实现所需的颗粒结构。
最后,温度控制、结构设计细节,以及与整体工艺的衔接同样重要。双层夹套温控、工具几何结构、驱动功率、加料、干燥、分级、吸尘及防爆措施,均须相互协调。在实践中,设计通常通过实验室及技术中心试验完成,然后再将参数转移至生产规模。
amixon®如此在环层混合造粒机RMG中实现颗粒尺寸及结构的工艺安全设定
作用原理:受控造粒
待造粒的物质被连续加入,加速旋转,并以环层形式沿壁面引导。针形工具对该层进行强力混合、解聚、压实及输送。此过程中会形成固体及液体桥接,由此产生造粒晶核并持续生长。一旦颗粒超过临界尺寸,便会变得更为脆弱并重新破碎。细粉再次附着并圆整化。因此,在合适的运行方式下,可在窄粒度范围内形成稳定的颗粒。
调控变量
控制通过约8至35米/秒范围内的圆周速度、停留时间,以及液体或粘结剂加入方式实现。温度控制同样发挥重要作用,因为混合腔体、进料及出料接口均采用双层夹套结构,可通过蒸汽或水实现温控。集成式取样器可实现对粒度分布及颗粒稳定性的持续监控。
实现窄粒度带的结构前提条件
混合腔体经机械加工处理,形状特别圆整。针形工具保持均匀的壁面间距,从而支持实现窄粒度带。工具经过淬硬处理,应客户要求也可采用硬质合金或陶瓷装甲材料。较大规格的RMG配备减振支承,并经过动平衡处理。混合腔体按ATEX 20区标准设计。设备规格从Type 10(约0.4至1.7立方米/小时)到Type 3000(约10.1至49.5立方米/小时)不等。
通过试验确定设计方案
实际体积流量及最优运行方式均具有产品特异性。因此,amixon®会在自有工厂技术中心使用原始产品开展设计试验,并将结果转移至目标规格。对于化工应用,可提供包括Alloy 59、Hastelloy-C22及镍在内的耐腐蚀材料,以及ATEX 20区版本、惰化处理,和耐真空、耐压的反应器版本。
在技术中心的验证
投资前,会在amixon®技术中心使用原始产品,在实际填充率及预定的温度、压力条件下对工艺进行检验。评估内容包括混合质量、产品保护、能量输入、可清洗性及可重复性。结果将经过记录及评估,为决策提供可靠依据。 amixon® 可以提供、制造并维护 RMG 型式的环层混合机和环层混合造粒机;不过该类机型不再继续开发,因为它采用水平支承的混合轴。开发重点在于配备立式或倾斜式混合轴的精密混合机。