一、 喷雾干燥器
喷雾干燥器是处理溶液、悬浮液或泥浆状物料的
干燥设备。它是用喷雾的方法，使物料成为雾滴分散在热空气中，物料与热空气呈并流、逆流或混流的方式互相接触，使水分迅速蒸发，达到干燥目的。采用这种
干燥方法，可以省去浓缩、过滤、粉碎等单元操作，可以获得30~500μm的粒状产品。而干燥时间极短，一般干燥时间为5~30s。适用于高热敏性物料和料液浓缩过程中易分散的物料的干燥，产品流动性和速溶性好。
喷雾干燥器分类：如按气液流向分有并流式（顺流式）、逆流式和混流式；按雾化器的安装方式分有上喷下式、下喷上式；按系统分有开放式，部分循环式和密闭式等等。众所周知，喷雾干燥的雾分器有多种，但按其雾化基理，雾化器分为离心式、压力式和气流式三种。习惯上，人们对喷雾干燥器按雾化方式进行分类，也就是按雾化器的结构分类。将喷雾干燥分为转盘式（离心式）、压力式（机械式）、气流式等三种型式。
喷雾干燥的基本流程如下，料液通过雾化器，喷成雾滴分散在热气流中。空气经鼓风机送入空气加热器加热，然后进入喷雾干燥器，与雾滴接触干燥。产品部分落入塔底，部分由一级引风机吸入一级旋风分离器，经分离后，将尾气放空。塔底的产品和旋风分离器收集的产品，由二级抽风机抽出，经二级旋风分离器分离后包装。
喷雾干燥的产品为细粒子，为了适应环境保护的要求，
喷雾干燥系统只用旋风分离器分离产品、净化尾气还是不够的，一般还要用袋式除尘器净化。使尾气中的含尘量低于50mg/Nm3气体，或用湿式洗涤器，可将尾气含尘量降到15～35mg/Nm3气体。
喷雾干燥因其可直接由溶液或悬浮体制得成分均匀的粉状产品的特殊优点，目前在化工、轻工、食品等工业中仍有广泛的应用，化学工业中以染料行业应用最为普遍。我国虽然和国外相比还有明显的差距，但喷雾干燥装置的制造和操作水平也都有较大幅度的提高。近20年来喷雾
干燥技术和设备的改进和革新主要有以下几个方面：
▲解决粘壁问题
▲改善产品物性
▲开发多目标过程
▲开发组合干燥装置
喷雾干燥器适用的工业产品
聚合物和树脂制品；催化剂的干燥；染料、颜料、色料；陶瓷制品、玻璃、瓷器；碳水化合物类似产品；除锈剂、杀真菌剂、杀虫药；奶制品和蛋类；食品和食品提炼品；药品和生化制品；屠宰场的副产品、血和鱼制品；洗涤剂和表面活性剂；肥料；有机化合物；无机化合物；矿物、 纤维素、 副产品和其他物料的干燥
二、喷雾干燥器原理与组成
喷雾干燥器是能将溶液、乳浊液、悬浮液或浆料在热风中喷雾成细小的液滴，在它下落过程中，水分被蒸发而成为粉末状或颗粒状的产品的
干燥设备。
喷雾干燥器的工作原理
喷雾干燥器的工作原理是在干燥塔顶部导入热风，同时将料液泵送至塔顶，经过雾化器喷成雾状的液滴，这些液滴群的表面积很大，与高温热风接触后水分迅速蒸发，在极短的时间内便成为干燥产品，从干燥塔底部排出。热风与液滴接触后温度显著降低，湿度增大，它作为废气由排风机抽出。废气中夹带的微粉用分离装置回收。
喷雾干燥器中物料干燥阶段
喷雾干燥器中物料干燥分等速阶段和减速阶段两部分进行。等速阶段，水分蒸发是在液滴表面发生，蒸发速度由蒸发汽通过周围气膜的扩散速度所控制。主要的推动力是周围热风和液滴的温度差，温度差越大蒸发速度越快，水分通过颗粒的扩散速度大于蒸发速度。当扩散速度降低而不能再维持颗粒表面的饱和时，蒸发速度开始减慢，干燥进入减速阶段。此时，颗粒温度开始上升，干燥结束时，物料的温度接近于周
喷雾干燥器的主要部件
喷雾干燥器的主要部件为干燥室、雾化器。喷雾干燥器附属设备较多，包括换热器、泵或压缩机、旋风分离器等。
1）喷雾干燥器的干燥室
根据采用的喷雾干燥方式不同和处理量大小的差异，喷雾干燥器的干燥室的种类也不一样。一般处理量比较小，采用并流干燥的干燥室其高度都不大，多数采用金属板材制造。
对于大型喷雾干燥，逆流干燥方式，干燥室比较高大，多采用钢筋混凝土结构，所以也称为干燥塔或造粒塔，如化肥厂的硝酸铵造粒塔高达60米，塔径16米，日产量可达1000吨。
2）喷雾干燥器的雾化器 喷雾干燥器的雾化器是喷雾干燥装置中的关键部件，它决定产品质量的优劣。 围空气的温度。
喷雾干燥器的雾化器常用型式及特点
◆气流式雾化器 气流式雾化器是我国应用最广的一种，也称为气流式喷嘴。气流式雾化器有二流式、三流式和四流式等几种类型。特点是：气流式雾化器的结构简单，喷嘴磨损小，对不同黏度的液体均可雾化。适用范围很广，操作弹性较大，即处理量有一定伸缩性，而且通过调节气液比可控制雾滴大小，从而控制成品粒度。
◆压力式雾化器 压力式雾化器也称压力式喷嘴或机械式喷嘴。压力式雾化器工作原理：压力式雾化器由液体切向入口、液体旋转室、喷嘴孔等组成。利用高压泵将液体压力提高到96～19.6MPa。高压液体沿切向入口进入放置室中，液体在旋转室内作旋转运动。旋转半径与旋转速度成反比，愈靠近轴心，旋转速度愈快，其静压则愈小，结果在喷嘴轴心形成一个低压旋流，使喷出液体成为一个绕轴线旋转的环形液膜，液膜向前运动时，逐渐伸长变薄，最后分裂成小雾滴，这样形成的液雾为空心圆锥形，又称空心锥喷雾。
◆旋转雾化器 常见的旋转雾化器为圆盘型。
三、三种喷雾干燥器简介
■气流式
喷雾干燥器
由于气流式雾化器的动力（压缩空气）消耗比压力式和旋转式大，故一般用于干燥小批量的产品。气流式喷嘴能很方便地产生极细的或较大的雾滴，雾化器用压力为0.2～0.5Mpa的压缩空气或过热蒸汽，通过喷嘴将料液喷成雾滴，是实验室或中间工厂的一种较为理想的
干燥设备。对非牛顿型料液的雾化，气流式优于其他型式。三流体雾化器用于雾化高粘度的糊状物或滤饼等非常有效。
■压力式雾干燥器
由于颗粒状产品如速溶奶粉、空心颗粒染料、球状催化剂、白炭黑、颗粒状铁氧体等需要量日益增多，促使压力式喷雾干燥装置也随之发展。我国已设计、制造出多台各种规格的压力喷雾干燥装置，现已掌握了此种型式的设计、制造和操作技术。压力式雾化是用高压泵将料液加压到2~20Mpa，送入雾化器将料液喷成雾状。小时喷雾量可达几吨至十几吨，能够满足各行业的需要。在工业生产上，一个塔内可装入几个乃至十几个喷嘴，可保持与实验条件完全相符，基本上不存在放大问题。
■离心式
喷雾干燥器 离心式喷雾干燥器是依靠雾化盘的高速旋转产生的离心力，离心式雾化器其回转速度一般为4000~20000r/min，最高可达50000r/min。将料液水平甩出而雾化，故此种雾化器的喷雾干燥器外形为短而粗（L/D=1.5~2，L为塔高，D为塔径），旋转盘的圆周速度是雾化好坏的主要参数，设计的圆周速度为90~160m/s。
雾化盘除了直接加工成圆形孔和矩形通道外，为了抗磨损，将通道衬上耐磨材料，如陶瓷、硬质合金等。对大喷雾量（每小时几吨至百吨）的工业喷雾干燥，如火力发电厂的烟道气脱硫等，可采用旋转雾化器，通常只需要一个雾化器便可完成。
四、几种喷雾干燥器
▲离心式
喷雾干燥器
因配备有离心式雾化器,而得名。离心式
喷雾干燥器是目前工业生产中使用最广泛的干燥器之一，通过高速旋转的分散盘上加入料液，液体受离心力作用被甩成雾滴后在干燥器中干燥。在分散盘的表面，液体呈薄膜状扩散，并且在圆周处以高速甩出，雾化效果取决于圆周线速度和加料速率，还与料液的某些物理特性等因素有关。
离心式喷雾干燥器的特点基本是由雾化器的特点决定的：
⑴离心式喷雾干燥不需要严格的过滤设备，料液中如无纤维状液体基本不堵塞料液通道；
⑵可以适应较高粘度的料液（与压力式喷雾干燥相比）；
⑶因雾化器的转速很容易调节，所以比较容易空制产品粒度，粒度分布也较窄；
⑷在调节处理量时，不需要改变雾化器的工作状态，对进料率在±25％的变动可以获得相同的产品；
⑸因离心式雾化器产生的雾群基本在同一水平面上，雾滴沿径向和切向的合成方向运动，几乎没有轴向的初速度，所以干燥器的直径相对较大。径、长比较小,可以最大限度地利用干燥室的空间；
离心式喷雾干燥器有如下缺点：
⑴雾滴与气体的接触方式基本属于并流形式，分散盘不能垂直放置；
⑵分散盘的加工精度要求较高，要有良好的动平衡性能，如平衡状态不佳,主轴及轴承容易被损坏；
⑶产品的堆密度压力式喷雾干燥低一些。
离心式雾化器的雾化机理
当向高速旋转的分散盘上注入液体时，液体受离心力和重力作用，在两种力的作用下得到加速分裂雾化，同时在液体和周围空气的接触面处，由于存在摩擦力也促使形成雾滴。为此，前者称为离心雾化，以离心力起主要作用。后者称为速度雾化，离心力只起给液体加速作用。这两种雾化作用只是在研究雾化基理时有意识分开介绍，实际操作中，两种雾化现象同时存在很难区分。当进料量较小而且转速较低时，以离心雾化为主，采用离心式雾化产生的产品粒度分布要比压力式和气流式都窄一些。
离心式雾化基本可以归纳为料液直接分裂成液滴、丝状割裂成液滴和膜状分裂成液滴三种情况。 三种雾化机理可能出现在不同的操作阶段，也可能同时出现，但总有一种是主要的雾化形式。以哪一种雾化为主则与分散盘的形状、直径、转速、进料量、料液的表面张力和粘度有关。
对于大型的机械传动雾化器，因工作环境的关系，必须采用冷却系统以排出雾化器因机械传动和干燥过程传入的热量。目前，冷却方式主要有水冷和气冷。水冷的结构要求有良好的密闭性，通过水泵打循环水。风冷是通过风机进行通风强制冷却。一个口进入冷风，另一个口排出，结构比较简单。
▲气流式喷雾干燥器
气流式喷雾干燥也是几种典型的喷雾干燥型式之一，是以气流式雾化器(喷嘴)而得名。该喷雾干燥器的性能以及干燥器主体形状主要是由气流式雾化器的特点决定的，主要应用在要求产品粒度较细，如医药等行业。气流式喷雾干燥器直径较小（与其它两种干燥器相比），特别对一些粘度较高而有触变性的物料更合适。气液两相的接触也比较灵活，并流、混流、逆流均可以操作。但由于气流式雾化器的雾距较长，如果采用上喷下并流操作时干燥器的高度要适当加长，以保证雾滴有足够的停留时间。通常气流式雾化器消耗的动力要高于其它二种，一般是另两种的6～8倍。但由于它可以雾化较高粘度的料液，是其它型式雾化器所不及的，还可以处理较高含固率的料液，降低了干燥能耗，在某种程度上弥补了它的缺点，使这种最早出现的机型到目前仍在工业化中大量使用。
气流式雾化器的工作原理
气流式雾化器的工作原理是利用高速气流使液膜产生分裂，高速气流可以采用压缩空气，也可以采用蒸汽，使用蒸汽要比压缩空气经济。使用蒸汽受物料耐热温度等限制，所以只有当物料的耐热温度允许的情况下才可以使用。当压缩空气或蒸汽以很高的环隙速度（一般在200m/s左右,有时甚至达到超声速）从雾化器喷出时，料液的流速很低，因此两者存在着很大的相对速度差，使气液之间产生摩擦力和剪切力，液体在瞬间被拉成一条条细长的丝，接着这些液丝在较细处很快断裂而形成微小的雾滴。丝状体的存在时间取决于气液间的相对速度和料液的物理性质。相对速度越高，产生的液丝愈细，存在时间就愈短，喷雾的分散度也愈高。如果料液的粘度愈大，丝状体存在的时间就增长。为此，当以气流式喷雾干燥处理某些高粘度料液时，所得到的产品往往是粉状或絮状，絮状产品就是产生液丝直接干燥得到的。
气流式雾化器的基本结构
气流式雾化器基本结构是不变的。是由进气管、进料管、调节部件以及气体分散器组成。在雾化器中，调节部件主要是调节气管端面与料管端面的相对位置，以调节气液两相的混合状态。气体分散器是对进入气管的气体进行均匀分布，以保证在气管出口处均匀射出。另外，气体还可以通过气体分散器调整流向，可以使气体产生旋转，以强化料液的分散效果和干燥过程。
气流喷雾干燥的特点
是结构简单、加工方便、操作弹性大、易于调节。但在安装时要注意雾化器与干燥器的同心度，否则会出现粘壁等现象。
▲压力式喷雾干燥器
压力式喷雾干燥器（因设备高大而呈塔形，又称
喷雾干燥塔）在生产中使用最为普遍。压力式喷雾干燥器的产品成微粒状，一般平均粒度可以达到150～200m左右。产品有良好的流动性、润湿性等应用性能，所以深受用户的欢迎。
压力式喷雾干燥主要是由压力式雾化器的工作原理所决定的，使这一干燥系统有自己的特点。由于压力式喷雾干燥所得产品是微粒状，不论是雾滴还是产品的粒径都比其它二种型式大，造成了雾滴干燥时间比较长。另外，喷出的雾化角也较小，一般在20°～70°之间，所以干燥器的外形也以高塔形为主，这样才能使雾滴有足够的停留时间。给料液施加一定的压力,通过雾化器雾化，所以系统中要有高压泵。另外，因雾化器孔径很小，为防杂物堵塞雾化器孔道，一定要在料液进入高压泵前进行过滤。采用压力式喷雾干燥，多以获得颗粒状产品为目的，因此，经压力式喷雾干燥的最终产品都有其独特的应用性能。
压力式雾化器（有些专著中称压力式喷嘴）是压力式喷雾干燥器的重要部件，压力式雾化器在有些文献中也称单流体雾化器或机械式雾化器。雾化机理是液体在高压泵的压力下从雾化器的切向通道高速进入旋转室，使液体在旋转室内产生高速旋转运动。根据旋转动量矩守恒定律，旋转速度与旋转室的半径成反比，因此越靠近轴心处旋转速度愈大，静压力也愈小。当旋转速度达到某一值时，雾化器中心处的压力等于大气压力时，喷出的液体就形成了绕空气心旋转的锥形环状液膜。随着液膜的延长，空气的剧烈扰动所形成的波不断发展，液膜分裂成细线。并受湍流径向分速度和周围空气相对速度的影响，最后导致液膜破裂成丝。液丝断裂后受表面张力的作用，最后形成由无数雾滴组成的雾群，水分蒸发后形成微粒状产品。
压力式雾化器的共同特点是使液体在高压下进入雾化器进行高速旋转，获得足够的离心力后从雾化器孔喷出。因其结构较多，为设计和使用方便，又把压力式雾化器分为旋转压力式和离心压力式两大类，这两类雾化器都能使液体在雾化器内部产生旋转，只是产生旋转的结构不同。
压力式喷雾干燥也有自身的缺点：
①在生产过程中流量无法调节。流量的决定因素主要取决于雾化器出口的孔径和操作压力，而操作压力的改变会影响产品的粒度，因此，如果想改变流量，只有更换雾化器孔径或调节操作压力；
②压力式喷雾干燥不适用于处理带有纤维状或颗粒状物料，这些物料易堵塞雾化器孔道；
③不适于处理高粘度物料或有固液相分界面的悬浮液，它会造成产品含量的严重不均；
④与其它二种型式相比，压力式喷雾干燥的体积蒸发强度较低。
压力式喷雾干燥造粒技术应用：
化工类：催化剂、树脂、合成洗衣粉、油脂类、硫酸铵、染料、染料中间体、白炭黑、石墨、硫酸铵、农药、氟化钾、增白剂CXT。
食品类：氨基酸、调味料、蛋白质、淀粉、乳制品、咖啡提取油、全脂奶粉、胳朊、可可奶粉、乳粉、蛋清（黄）、燕麦、鸡汁、速溶茶、调味香料肉、蛋白质、大豆、花生蛋白、玉米浆、玉米淀粉、葡萄糖、果胶、麦芽糖、山梨酸钾、南瓜粉。鱼粉、肉精。
药品类：中成药、抗生素、中药冲剂、中药浸膏、药胶、酵母、维生素、抗生素、淀粉酶、脂肪酶。
陶瓷类：氧化镁、瓷土、各种金属氧化物、白云石、高岭土、氧化铝、滑石。
塑料类：ABS乳液、尿醛树脂、密胶（脲）甲醛树脂、聚乙烯、聚氯乙烯。
