高分子微球乳液喷雾干燥工艺设计(附件)
喷雾干燥法是一种可简单快速地获得干燥的粉料的生产工艺，此工艺节省了乳液聚合后产物的离心、洗涤、干燥等一系列后处理工序，极大地缩短了工艺流程，简化了工艺，节约成本；另外通过调整整体的工艺参数，能够有效地控制产物的产率。本论文拟以YC-1000型实验室喷雾干燥机处理干燥高分子微球乳液为模型，设计日处理量达10吨乳液的喷雾干燥工艺，为高分子微球喷雾干燥工业化生产做基础研究。设计完整的喷雾干燥处理高分子微球乳液的工艺，主要涉及雾化压力控制工段、喷嘴温度控制工段、乳液输送流量控制工段、高分子微球粉末收集工段以及废水的回收处理工段等。关键词 高分子微球，喷雾干燥，粉体
目 录
1 绪论 1
1.1 高分子微球粉体概述 1
1.2 喷雾干燥概况 1
1.3 喷雾干燥的应用 3
1.4 喷雾干燥的基本流程 3
1.5 本课题的研究内容和意义 6
2 实验部分 7
2.1 实验原料与仪器 7
2.2 实验步骤 7
3 生产工艺设计 9
3.1 工艺对比及选择 9
3.2 工艺流程 11
3.3 物料衡算 11
3.4 热量衡算 12
3.5 “三废”治理和环境保护措施 14
3.6 安全措施 16
3.7 全厂经济评价 16
结论 18
致谢 19
参考文献 20
1 绪论
1.1 高分子微球粉体概述
高分子微球的起源非常悠久，最早的天然高分子微球来自天然的橡胶树的树液，被称为乳胶。也许由于这个原因，最早的合成高分子微球被应用于橡胶制品或橡胶制品的添加剂。随着微球技术的发展，高分子微球材料被应用到其他方面。正因为如此，很多不同领域的国际学会都专门设立高分子微球的讨论会场，以便不同领域的学者都能学习微球技术。
高分子微球是指直径在纳米级至微米级，形状为球形或其他几何体的高分子材料或高分子复合材料。高分子微球材料的制备方法有多种，以聚合物为原料的方法有乳化固化法、单凝聚法、喷雾干燥法、自乳化固化法和页面展开 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
法。
1.2 喷雾干燥概况
喷雾干燥技术已有100多年的历史。从1865年首次将喷雾干燥用于鸡蛋加工以来，这种由液态经雾化和干燥在极短的时间内直接变成固体粉末的过程取得了相当大的进展[1,2]。它极大地延长了很多不易保存但价值高的材料的保质期，使得包装，使用和运输一些珍贵的材料变得更加容易，同时还简化了一些材料的加工工艺。由于喷雾干燥具有“瞬时干燥”，“干燥产品质量好”和“简单干燥过程”等的特点，明显优于其他干燥方法，使它得到了广泛的青睐，到20世纪三四十年代，喷雾干燥技术已被广泛地应用于乳制品、洗涤剂、脱水食品以及化肥、染料和水泥的生产之中，目前最常见于速溶咖啡、奶粉和速食汤等方便食品中[3,4]。在中国，喷雾干燥首先在乳品工业中用于工业规模生产，其次是洗涤剂和染料产业等。如今，它已被广泛应用于上述的所有产业之中，特别是陶瓷和制药行业的喷雾干燥工艺的应用尤为普遍。
1.3 喷雾干燥的应用
喷雾干燥最早的应用是20世纪初脱脂牛奶的开发，并且已经被广泛地应用于医药，食品，化工，环保等领域。随着现代科技的快速发展，与此同时对生物、精细陶瓷、化学工业、微电子工业、润滑油、添加剂等原材料功能密切相关的高科技产业的要求越来越高，其对原材料的要求也越来越严格，从而促进功能粉体材料制造技术的快速发展。在制药领域，由于喷雾干燥材料的加热时间短，脱水迅速。该产品具有良好的流动性和分散性。广泛应用于制药行业[5]，特别是中药液体和提取物的干燥。喷雾干燥可以直接将中草药稀释液稀释成干燥颗粒，大大简化和缩短了中药提取物转化成品或半成品所需的时间，并且有效地改善生产效率和产品质量。在食品添加剂的应用中，喷雾干燥技术最早的应用是微胶囊香料。该技术的使用改善了香料的耐光性，耐热性和耐氧性，改善了各种调味剂和调味剂的可加工性，延长了保质期，并且扩大了香料和香料的使用范围。另外喷雾干燥可用于修复土壤污染，该技术的优点是成本低，单缸操作，效果好，对土壤环境无破坏，无二次污染[6]。
最近几年，随着国民经济的快速发展，人们对生活质量的要求也越来越高，许多产品不仅对干燥有严格要求，还要求其颜色，香味，味道和重构特性（冷溶或速溶），维生素活性保留率等提出了更高的要求，对一些有价值的药物的总收率也是非常苛刻的。这些要求是入世后中国国际市场的要求。以下概述了我国在喷雾干燥机领域开发的新设备以满足客观市场的要求。这些设备的共同特点是，使用喷雾干燥器作为核心而不是将单个喷雾干燥器用作待售商品[7,8]。根据物料的特点，采用其他干燥装置或辅助设备联合干燥设备系统，使其最终产品满足用户需求。此外，还有大规模，高强度，高经济性和喷雾干燥机发展的基本趋势，以提高原材料和产品质量的适应性。同时，喷雾干燥机的开发应注重节能与能源的综合利用，以及干燥机自动控制技术的发展，以保证实现最佳运行条件。另外，作为人类对环境保护的高度重视，还将在深度方向上研究改进的喷雾干燥器以减少灰尘和废气泄漏的环保措施[9,10]。
中国陶瓷喷雾干燥技术和设备的研发始于20世纪70年代后期。工业生产中使用的2000型压力喷雾干燥机始于20世纪80年代中期，目前国内陶瓷工业用喷雾干燥机已达到国家标准，并序列化。多年来，世界陶瓷行业一直在争论喷雾干燥机理粉末和直接干磨两种技术工艺的发展。政府有关部门还建立了干式工程项目，并组织了成果鉴定。目前，喷雾干燥器是大量干燥设备中使用最广泛的干燥器之一，并且是用于处理溶液，悬浮液或泥状物质的干燥设备[11]。直接从液体干燥成粉末的能力是喷雾干燥机的最大优点;其缺点包括热效率低，体积大，生产率低，投资高。喷雾干燥具有可从溶液或悬浮系统直接获得的粉状产品的特殊优点。它广泛应用于化工，轻工，食品等行业，染料行业是化工行业应用最广泛的行业。? ?
目前，中国的干燥产品生产工艺已经步入更加成熟的阶段，能够更好地满足各领域不同用户的各种实际需求，而且价格便宜，仅相当于国外同类产品价格的三分之一，这几点使得中国的干燥设备在市场竞争中取得更加明显的价格优势。另一方面，由于干燥设备数量大，体积大，其中大部分的设备都需要现场安装，调试和提供优质的售后服务[18]。因此，对于国内的用户来说，使用国产设备比使用进口设备更方便，更加节约成本。在国际竞争中，中国干燥设备制造商的主要竞争对手是瑞士、日本、美国、德国、英国和丹麦。与竞争对手相比，中国干燥设备的优势在于价格低廉，降低厂商的投资成本[12]。?
目 录
1 绪论 1
1.1 高分子微球粉体概述 1
1.2 喷雾干燥概况 1
1.3 喷雾干燥的应用 3
1.4 喷雾干燥的基本流程 3
1.5 本课题的研究内容和意义 6
2 实验部分 7
2.1 实验原料与仪器 7
2.2 实验步骤 7
3 生产工艺设计 9
3.1 工艺对比及选择 9
3.2 工艺流程 11
3.3 物料衡算 11
3.4 热量衡算 12
3.5 “三废”治理和环境保护措施 14
3.6 安全措施 16
3.7 全厂经济评价 16
结论 18
致谢 19
参考文献 20
1 绪论
1.1 高分子微球粉体概述
高分子微球的起源非常悠久，最早的天然高分子微球来自天然的橡胶树的树液，被称为乳胶。也许由于这个原因，最早的合成高分子微球被应用于橡胶制品或橡胶制品的添加剂。随着微球技术的发展，高分子微球材料被应用到其他方面。正因为如此，很多不同领域的国际学会都专门设立高分子微球的讨论会场，以便不同领域的学者都能学习微球技术。
高分子微球是指直径在纳米级至微米级，形状为球形或其他几何体的高分子材料或高分子复合材料。高分子微球材料的制备方法有多种，以聚合物为原料的方法有乳化固化法、单凝聚法、喷雾干燥法、自乳化固化法和页面展开 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
法。
1.2 喷雾干燥概况
喷雾干燥技术已有100多年的历史。从1865年首次将喷雾干燥用于鸡蛋加工以来，这种由液态经雾化和干燥在极短的时间内直接变成固体粉末的过程取得了相当大的进展[1,2]。它极大地延长了很多不易保存但价值高的材料的保质期，使得包装，使用和运输一些珍贵的材料变得更加容易，同时还简化了一些材料的加工工艺。由于喷雾干燥具有“瞬时干燥”，“干燥产品质量好”和“简单干燥过程”等的特点，明显优于其他干燥方法，使它得到了广泛的青睐，到20世纪三四十年代，喷雾干燥技术已被广泛地应用于乳制品、洗涤剂、脱水食品以及化肥、染料和水泥的生产之中，目前最常见于速溶咖啡、奶粉和速食汤等方便食品中[3,4]。在中国，喷雾干燥首先在乳品工业中用于工业规模生产，其次是洗涤剂和染料产业等。如今，它已被广泛应用于上述的所有产业之中，特别是陶瓷和制药行业的喷雾干燥工艺的应用尤为普遍。
1.3 喷雾干燥的应用
喷雾干燥最早的应用是20世纪初脱脂牛奶的开发，并且已经被广泛地应用于医药，食品，化工，环保等领域。随着现代科技的快速发展，与此同时对生物、精细陶瓷、化学工业、微电子工业、润滑油、添加剂等原材料功能密切相关的高科技产业的要求越来越高，其对原材料的要求也越来越严格，从而促进功能粉体材料制造技术的快速发展。在制药领域，由于喷雾干燥材料的加热时间短，脱水迅速。该产品具有良好的流动性和分散性。广泛应用于制药行业[5]，特别是中药液体和提取物的干燥。喷雾干燥可以直接将中草药稀释液稀释成干燥颗粒，大大简化和缩短了中药提取物转化成品或半成品所需的时间，并且有效地改善生产效率和产品质量。在食品添加剂的应用中，喷雾干燥技术最早的应用是微胶囊香料。该技术的使用改善了香料的耐光性，耐热性和耐氧性，改善了各种调味剂和调味剂的可加工性，延长了保质期，并且扩大了香料和香料的使用范围。另外喷雾干燥可用于修复土壤污染，该技术的优点是成本低，单缸操作，效果好，对土壤环境无破坏，无二次污染[6]。
最近几年，随着国民经济的快速发展，人们对生活质量的要求也越来越高，许多产品不仅对干燥有严格要求，还要求其颜色，香味，味道和重构特性（冷溶或速溶），维生素活性保留率等提出了更高的要求，对一些有价值的药物的总收率也是非常苛刻的。这些要求是入世后中国国际市场的要求。以下概述了我国在喷雾干燥机领域开发的新设备以满足客观市场的要求。这些设备的共同特点是，使用喷雾干燥器作为核心而不是将单个喷雾干燥器用作待售商品[7,8]。根据物料的特点，采用其他干燥装置或辅助设备联合干燥设备系统，使其最终产品满足用户需求。此外，还有大规模，高强度，高经济性和喷雾干燥机发展的基本趋势，以提高原材料和产品质量的适应性。同时，喷雾干燥机的开发应注重节能与能源的综合利用，以及干燥机自动控制技术的发展，以保证实现最佳运行条件。另外，作为人类对环境保护的高度重视，还将在深度方向上研究改进的喷雾干燥器以减少灰尘和废气泄漏的环保措施[9,10]。
中国陶瓷喷雾干燥技术和设备的研发始于20世纪70年代后期。工业生产中使用的2000型压力喷雾干燥机始于20世纪80年代中期，目前国内陶瓷工业用喷雾干燥机已达到国家标准，并序列化。多年来，世界陶瓷行业一直在争论喷雾干燥机理粉末和直接干磨两种技术工艺的发展。政府有关部门还建立了干式工程项目，并组织了成果鉴定。目前，喷雾干燥器是大量干燥设备中使用最广泛的干燥器之一，并且是用于处理溶液，悬浮液或泥状物质的干燥设备[11]。直接从液体干燥成粉末的能力是喷雾干燥机的最大优点;其缺点包括热效率低，体积大，生产率低，投资高。喷雾干燥具有可从溶液或悬浮系统直接获得的粉状产品的特殊优点。它广泛应用于化工，轻工，食品等行业，染料行业是化工行业应用最广泛的行业。? ?
目前，中国的干燥产品生产工艺已经步入更加成熟的阶段，能够更好地满足各领域不同用户的各种实际需求，而且价格便宜，仅相当于国外同类产品价格的三分之一，这几点使得中国的干燥设备在市场竞争中取得更加明显的价格优势。另一方面，由于干燥设备数量大，体积大，其中大部分的设备都需要现场安装，调试和提供优质的售后服务[18]。因此，对于国内的用户来说，使用国产设备比使用进口设备更方便，更加节约成本。在国际竞争中，中国干燥设备制造商的主要竞争对手是瑞士、日本、美国、德国、英国和丹麦。与竞争对手相比，中国干燥设备的优势在于价格低廉，降低厂商的投资成本[12]。?
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