化工生产中的固体物料,总是或多或少含有湿分(水或其他液体),为了便于加工、使用、运输和贮藏,往往需要将其中的湿分除去。除去湿分的方法有多种,如机械去湿、吸附去湿、供热去湿,其中用加热的方法使固体物料中的湿分汽化并除去的方法称为干燥,干燥能将湿分去除得比较彻底。
干燥在化工、轻工、食品、医药等工业中的应用非常广泛,其在生产过程中的作用主要有以下两个方面。
①对原料或中间产品进行干燥,以满足工艺要求。如以湿矿(俗称尾砂)生产硫酸时,为满足反应要求,先要对尾砂进行干燥,尽可能除去其水分;再如涤纶切片的干燥,是为了防止后期纺丝出现气泡而影响丝的质量。
②对产品进行干燥,以提高产品中的有效成分,同时满足运输、贮藏和使用的需要。如化工生产中的聚氯乙烯、碳酸氢铵、尿素,食品加工中的奶粉、饼干,药品制造中的很多药剂,其生产的最后一道工序都是干燥。
干燥按其热量供给湿物料的方式,可分为以下几种。
(1)传导干燥湿物料与加热介质不直接接触,热量以传导方式通过固体壁面传给湿物料。此法热能利用率高,但物料温度不易控制,容易过热变质。
(2)对流干燥热量通过干燥介质(某种热气流)以对流方式传给湿物料。干燥过程中,干燥介质与湿物料直接接触,干燥介质供给湿物料汽化所需要的热量,并带走汽化后的湿分蒸汽。所以,干燥介质在干燥过程中既是载热体又是载湿体。在对流干燥中,干燥介质的温度容易调控,被干燥的物料不易过热,但干燥介质离开干燥设备时,还带有相当一部分热能,故对流干燥的热能利用程度较差。
(3)辐射干燥热能以电磁波的形式由辐射器发射至湿物料表面,被湿物料吸收后再转变为热能将湿物料中的湿分汽化并除去,如红外线干燥器。辐射干燥生产强度大,产品洁净且干燥均匀,但能耗高。
(4)介电加热干燥将湿物料置于高频电场内,在高频电场的作用下,物料内部分子因振动而发热,从而达到干燥目的。电场频率在300MHz以下的称为高频加热,频率在300~300X105MHz的称为微波加热。
在上述四种干燥方法中,以对流干燥在工业生产中应用最为广泛。在对流干燥过程中,最常用的干燥介质是空气,湿物料中的湿分大多为水。因此,本章主要讨论以湿空气为干燥介质、以含水湿物料为干燥对象的对流干燥过程。