Essiccatore a dischi sottovuoto: come l'essiccazione per conduzione con dischi cavi tratta paste, fanghi e solidi umidi di solvente

Un essiccatore orizzontale a dischi sottovuoto è un recipiente sigillato, riscaldato da camicia, con un albero di dischi cavi che portano il fluido di riscaldamento. I dischi aggiungono una superficie di riscaldamento molto superiore a quella della sola camicia, per cui liquidi, fanghi, paste e impasti si essiccano in polvere più in fretta e a temperatura più bassa che in molti essiccatori a rastrello o a palette. La serie ZYG di SINOTHERMO va da 500 a 7.000 L di volume totale, con una fonte di calore tra 50 e 200 °C e un'umidità finale del 3–10 percento.

Contesto rapido: dove si colloca l'essiccatore a dischi

Gli essiccatori a conduzione sottovuoto sono i cavalli da battaglia dell'essiccazione di prodotti chimici fini, intermedi farmaceutici, pigmenti e materiali speciali. All'interno della famiglia, la scelta dipende di solito da quanta superficie di riscaldamento aggiunge l'agitatore e da quanto bene impedisce al prodotto di incollarsi. L'essiccatore a rastrello ha l'agitatore più semplice e la minima superficie aggiunta. L'essiccatore a palette aggiunge palette cave a cuneo. L'essiccatore a dischi aggiunge una pila di dischi cavi su un albero rotante, il che dà, per molti materiali, la maggiore superficie di riscaldamento per litro di recipiente.

Se state ancora confrontando tutte e nove le macchine sottovuoto e a conduzione, leggete prima attrezzature di essiccazione sottovuoto: come scegliere in base al materiale. Questo articolo approfondisce una di esse.

Come funziona un essiccatore orizzontale a dischi sottovuoto

1. 1.Carico. Il materiale umido viene pompato o caricato in un recipiente cilindrico orizzontale, che viene poi sigillato.
2. 2.Evacuazione. Una pompa per vuoto (con un condensatore a monte) abbassa la pressione nel recipiente. Una pressione più bassa abbassa il punto di ebollizione del liquido nel prodotto, per cui acqua o solvente possono evaporare a una temperatura molto più bassa.
3. 3.Riscaldamento. Vapore, acqua calda o olio diatermico scorre nella camicia, nei dischi cavi e nell'albero cavo. Il calore si trasmette per conduzione direttamente al prodotto da tutte queste superfici.
4. 4.Agitazione. L'albero ruota lentamente, tra 6 e 30 giri/min sulla gamma ZYG standard. I dischi sollevano e rivoltano la carica, rinnovano la superficie di contatto e frantumano leggermente il prodotto in modo che i grumi non si induriscano.
5. 5.Condensazione. Il vapore esce dal recipiente, passa nel condensatore e viene raccolto come liquido. Se il liquido è un solvente, può essere recuperato.
6. 6.Scarico. Quando il prodotto raggiunge l'umidità obiettivo, viene scaricato come polvere scorrevole con il 3–10 percento di umidità.

Poiché non c'è un flusso d'aria calda, le perdite di prodotto nello scarico sono molto basse, e l'ambiente sigillato a basso contenuto di ossigeno rende la macchina adatta a materiali infiammabili, esplosivi, umidi di solventi organici e facilmente ossidabili.

Perché i dischi contano

In un recipiente a camicia il calore entra solo attraverso la parete. Più il recipiente è grande, più il volume cresce rispetto alla superficie di parete, quindi le grandi cariche si essiccano più lentamente. I dischi cavi risolvono il problema portando superficie riscaldata all'interno della carica. Lo ZYG-7.0 di SINOTHERMO offre 19,2 m² di superficie principale di scambio termico, più altri 5,77 m² sull'albero riscaldato. Lo ZYG-0.5 offre 3,2 m² e 0,9 m².

Maggiore superficie di riscaldamento significa maggiore velocità di evaporazione a parità di carica. La pagina del prodotto indica un'intensità di essiccazione tipica di 15–20 kg di acqua per metro quadrato all'ora. Consideratela un intervallo per materiali adatti, non una garanzia. Le velocità effettive dipendono dal prodotto, dalla sua viscosità durante l'essiccazione e dal vuoto che la pompa riesce a mantenere.

Essiccatore a dischi, a rastrello o a palette

Per il confronto dettagliato tra rastrello e palette, leggete essiccatore sottovuoto a rastrello vs a palette e scelta degli essiccatori a palette. In breve, vale la pena provare l'essiccatore a dischi quando il vostro prodotto si essicca lentamente in una macchina a rastrello, o quando serve un recipiente compatto per un grande carico di evaporazione.

Dimensionamento della serie ZYG

Altre taglie della serie sono ZYG-0.75, 1.5, 4.0 e 6.0. I valori di progetto standard sono una pressione di camicia di 0,8 MPa, un intervallo di pressione del recipiente da -0,1 a 0,15 MPa e un livello di rumore di 65 dB(A) o inferiore. Tutto ciò che esce da questi valori viene specificato all'ordine.

Vedere la tabella completa sulla pagina del prodotto dell'essiccatore orizzontale a dischi sottovuoto.

Come dimensionare: calcolate l'acqua da evaporare per carica (umidità iniziale meno finale, moltiplicata per la massa secca), scegliete un volume utile adatto alla carica e verificate poi che la superficie di riscaldamento possa garantire l'evaporazione in tempi accettabili. Una prova pilota fornisce la velocità di essiccazione reale.

Applicazioni tipiche

L'essiccatore a dischi si usa ovunque un prodotto umido, termosensibile o contenente solventi debba diventare polvere:

• Prodotti chimici fini e intermedi: panelli di filtrazione e paste di sintesi.
• Pigmenti e coloranti: paste in cui devono essere preservati tonalità e qualità delle particelle.
• Intermedi farmaceutici: essiccazione sigillata a bassa temperatura con recupero del solvente.
• Resine e polveri polimeriche: materiali termosensibili che non devono reticolare né degradarsi.
• Additivi alimentari, aromi ed estratti: materiali sensibili all'aroma che richiedono bassa temperatura.

Cosa può andare storto e come evitarlo

Formazione di crosta sulle pareti. Alcune paste formano uno strato duro prima di essiccarsi completamente. Mantenete la velocità dell'agitatore nell'intervallo che tiene il prodotto in movimento e valutate una prova pilota per individuare la fase critica.

Agglomerazione. Il materiale umido può formare palline che si essiccano fuori ma non dentro. L'azione di leggera frantumazione dei dischi aiuta, ma i prodotti molto appiccicosi possono richiedere un'altra macchina, come un essiccatore a palette sottovuoto.

Vuoto limitato dalla pompa. L'essiccatore non essiccherà al di sotto del punto di ebollizione che il sistema del vuoto è in grado di sostenere. Dimensionate pompa e condensatore sul carico di evaporazione, non sul recipiente.

Pulizia tra un prodotto e l'altro. I dischi aggiungono superficie, ottima per essiccare ma più difficile da pulire. Se lavorate molti prodotti, discutete l'accesso per la pulizia con il fornitore fin dall'inizio.

Errori comuni da evitare

1. 1.Scegliere in base al volume totale. Il volume utile è circa il 60 percento del volume totale sulla gamma ZYG.
2. 2.Scegliere l'essiccatore a dischi per una polvere scorrevole. Se l'alimentazione è già una polvere sciolta, di solito è più adatto un essiccatore rotativo sottovuoto a doppio cono o un essiccatore conico a nastro.
3. 3.Usare l'intensità di essiccazione di un'altra macchina. L'intervallo di 15–20 kg/(m²·h) appartiene solo a questa macchina e a questa classe di materiali.
4. 4.Lasciare fuori condensatore e pompa dal preventivo.
5. 5.Saltare la prova pilota per un prodotto appiccicoso o schiumoso.

Un ciclo di carica nella pratica

Una carica tipica in un essiccatore a dischi sottovuoto attraversa quattro fasi, e conoscerle aiuta a leggere i dati di prova.

1. 1.Riscaldamento. La camicia, i dischi e l'albero portano il prodotto alla temperatura di evaporazione. Il vuoto viene fatto nello stesso tempo. Questa fase consuma energia ma rimuove poca acqua.
2. 2.Essiccazione a velocità costante. L'acqua libera evapora rapidamente finché il prodotto è ancora umido e il trasferimento di calore è al meglio. La maggior parte dell'acqua se ne va in questa fase. L'agitatore tiene il prodotto in movimento, quindi nessuna parte della carica resta sulla parete a bruciare.
3. 3.Essiccazione a velocità decrescente. Quando l'umidità superficiale si esaurisce, la velocità cala perché l'umidità deve diffondere dall'interno delle particelle. È qui che gli ultimi punti di umidità prendono una parte sproporzionata del tempo di carica.
4. 4.Finitura e scarico. Il prodotto viene portato all'umidità obiettivo, il vuoto viene rotto con aria o azoto e la polvere viene scaricata.

Poiché la fase a velocità decrescente spesso decide il tempo di ciclo, l'obiettivo di umidità finale conta. Specificare il 3 percento invece dell'8 percento può allungare sensibilmente la carica; fissate l'obiettivo in base a ciò che serve al processo a valle, non per abitudine.

Un esempio di dimensionamento con i numeri

I numeri seguenti sono illustrativi, non dati di clienti.

Un produttore ha 600 kg di pasta umida per carica con il 55 percento di umidità e vuole una polvere con il 5 percento di umidità.

• Solidi secchi: 600 x 0,45 = 270 kg
• Massa finale con il 5 percento di umidità: 270 / 0,95 = circa 284 kg
• Acqua da evaporare: 600 - 284 = circa 316 kg

Se la velocità di essiccazione media fosse di 15 kg di acqua per metro quadrato all'ora (l'estremo inferiore dell'intervallo sulla pagina del prodotto), una macchina con 8,7 m² di superficie principale di riscaldamento richiederebbe circa 316 / (15 x 8,7) = 2,4 ore di evaporazione, più riscaldamento e scarico. In questo esempio, uno ZYG-2.0 (1.200 L utili, 8,7 m²) conterrebbe la carica con ampio margine. Un progetto reale deve confermare la velocità di essiccazione con una prova, perché il comportamento della pasta, la formazione di schiuma e di crosta possono spostare la velocità molto sopra o sotto questa cifra.

Materiali di costruzione e opzioni da discutere

Le parti a contatto con il prodotto sono normalmente in acciaio inox, e la scelta della qualità, della finitura superficiale e delle tenute dipende dal prodotto. Quando discutete un preventivo, sollevate presto questi punti:

• Materiale a contatto con il prodotto: resistenza alla corrosione se l'alimentazione contiene acidi, cloruri o solventi.
• Tipo di tenuta dell'albero: una tenuta per vuoto affidabile è fondamentale, soprattutto con i solventi.
• Fluido di riscaldamento: vapore, acqua calda o olio diatermico, con la sua temperatura e pressione presso il vostro sito.
• Condensatore e pompa per vuoto: dimensionati per il carico di evaporazione e per il solvente.
• Protezione dalle esplosioni: se sono presenti solventi infiammabili, specificate la zona e il metodo di inertizzazione.
• Accesso per la pulizia: passi d'uomo, sfere di lavaggio o altre soluzioni per il cambio prodotto.

Provi prima di acquistare

SINOTHERMO gestisce un laboratorio di prove pilota a pagamento dove gli essiccatori a conduzione sottovuoto possono essere provati sul vostro materiale. Potete richiedere una prova pilota per ottenere tempo di essiccazione, umidità finale, qualità della polvere e osservazioni su adesione o formazione di schiuma. I dati della prova sono vostri, qualunque fornitore scegliate.

Letture correlate

• Guida all'essiccatore industriale sottovuoto
• Tecnologia di essiccazione per conduzione
• Essiccatore sottovuoto a rastrello vs a palette
• Guida agli essiccatori a palette e a dischi

Domande frequenti

A cosa serve un essiccatore orizzontale a dischi sottovuoto?

Essicca sottovuoto liquidi, fanghi, paste e impasti trasformandoli in polvere. Si usa per intermedi chimici, pigmenti, resine e prodotti termosensibili dove contano la bassa temperatura e un recipiente sigillato.

In cosa un essiccatore a dischi sottovuoto differisce da uno a palette sottovuoto?

Entrambi aggiungono superficie di riscaldamento tramite agitatori cavi. L'essiccatore a palette usa palette cave a cuneo con azione autopulente, utile per i prodotti appiccicosi. L'essiccatore a dischi usa dischi cavi su un albero riscaldato, il che dà una grande superficie di riscaldamento in un recipiente compatto.

Quale umidità finale può raggiungere un essiccatore a dischi sottovuoto?

L'intervallo standard è del 3–10 percento di umidità. Valori più bassi dipendono dal prodotto, dal tempo di essiccazione e dal livello di vuoto.

Quale fonte di calore usa un essiccatore a dischi?

Vapore, acqua calda o olio diatermico, con una temperatura della fonte di calore da 50 a 200 °C.

Un essiccatore a dischi sottovuoto può recuperare il solvente?

Sì. Il vapore passa attraverso un condensatore, quindi il solvente può essere raccolto anziché rilasciato.

Come scelgo la taglia ZYG giusta?

Partite dal volume utile della carica e dall'acqua da rimuovere, poi verificate che la superficie di riscaldamento sia sufficiente. Una prova pilota fornisce la velocità di essiccazione reale.

SINOTHERMO offre una prova prima dell'acquisto?

Sì. La prova pilota è un servizio a pagamento. Potete richiederla tramite la pagina dei contatti.