農(nóng)藥干燥設(shè)備的現(xiàn)狀及未來趨勢(shì)

WDG水分散粒劑WDG的工藝與設(shè)備流程：

原料-----混合（干物料）---氣流粉碎機(jī)---捏合（濕物料） ---制粒 ----烘干（本頁面介紹）---過篩----不合格（大顆粒）----粉碎（搖擺顆粒機(jī)）---再次制粒  如果：不合格（小顆粒）-----再次制粒；合格--------包裝！     

本文介紹了目前農(nóng)藥干燥設(shè)備的現(xiàn)狀及今后的發(fā)展趨勢(shì)，為從事農(nóng)藥干燥設(shè)備開發(fā)研究的有關(guān)人員提供參考。


1、序言

    我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)藥的產(chǎn)量和施用量都很大。近年來，中國的農(nóng)藥產(chǎn)量居世界第二， 1999年農(nóng)藥產(chǎn)量（按100%有效成份計(jì)）42.35萬噸。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國每年所耗用農(nóng)藥的費(fèi)用高達(dá)200億元人民幣。目前擁有農(nóng)藥廠家1600多家，其中原藥生產(chǎn)廠500多家，農(nóng)藥加工及分裝廠1000多家，我國已成為農(nóng)藥生產(chǎn)大國。農(nóng)藥是我國國際競爭力較強(qiáng)的一類產(chǎn)品，近幾年國際貿(mào)易指數(shù)一直在0.27左右，農(nóng)藥的銷售額也擠身世界前十位。銷售收入占世界農(nóng)藥市場(chǎng)總銷售額的8%，是凈出口國，目前出口量已占總量的25%以上。

    隨著農(nóng)業(yè)化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國際上相關(guān)組織規(guī)定了許多禁止使用的農(nóng)藥品種，由于種種原因，我們?nèi)栽诖罅可�產(chǎn)，有機(jī)磷類和有機(jī)氯類農(nóng)藥大多是被限制生產(chǎn)的品種。生產(chǎn)高效、低毒、低殘留、施用方便安全的農(nóng)藥是今后的發(fā)展方向。許多殺蟲劑、除草劑，都將施用安全方便、不起粉塵、高懸浮率、分散性能好作為一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)。

    水分散粒劑的出現(xiàn)，具備了可濕性粉劑和懸浮劑的共同優(yōu)點(diǎn)，避開了兩者的缺點(diǎn)。該劑型粒子均勻、便于使用、無粉塵、經(jīng)皮毒性低、對(duì)使用者安全、穩(wěn)定性好、可加工成高含量制劑。

    緩釋劑、微囊劑的開發(fā)更加提高了農(nóng)藥的應(yīng)用性能。許多農(nóng)藥的加工離不開干燥設(shè)備，對(duì)農(nóng)藥劑型的高要求，也給干燥設(shè)備帶來了新的發(fā)展空間，。過去，農(nóng)藥行業(yè)的干燥設(shè)備都以烘箱、烘房等靜態(tài)干燥為主，烘干后打粉。不但生產(chǎn)條件十分惡劣，藥的使用和藥效的發(fā)揮都受到一定的限制。采用新的干燥方法、新的干燥技術(shù)對(duì)開發(fā)新的農(nóng)藥劑型將起到非常重要的作用。

2、農(nóng)藥干燥的特點(diǎn)

    農(nóng)藥干燥設(shè)備與其它化工產(chǎn)品的干燥有許多不同之處。首先，農(nóng)藥的劑型較多，除液體劑型之外，固體劑型有粉狀、粒狀、塊狀、條狀、片狀。對(duì)于農(nóng)藥，干燥絕不僅僅是蒸發(fā)水分，而是在干燥過程中形成不同的固體形態(tài)，還要保證藥的作用，所以干燥過程也是劑型制造的過程。因此所使用的干燥設(shè)備比較復(fù)雜。其次，有毒、有味是農(nóng)藥產(chǎn)品的基本特征，干燥現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的安全保護(hù)十分重要。第三，干燥操作時(shí)氣體的排放物也要嚴(yán)格控制。比如高效除草劑的干燥，如果生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)周圍有農(nóng)田時(shí)要保證農(nóng)作物的安全。最后，干燥盡可能選用經(jīng)濟(jì)型熱源，特別是附加值較低的農(nóng)藥更要控制生產(chǎn)成本。

    農(nóng)藥干燥主要有兩部分內(nèi)容，一部分是對(duì)農(nóng)藥加工助劑和填料的干燥，另一部分是在制劑過程中干燥而得到最終產(chǎn)品。因農(nóng)藥產(chǎn)品的含水率要求比較嚴(yán)格，填料所含的水分直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，所以填料的干燥也是農(nóng)藥粉劑加工的重要環(huán)節(jié)。

    因農(nóng)藥的用量較大，考慮到產(chǎn)品價(jià)格，農(nóng)藥粉劑的填料主要以粘土、陶土、高嶺土、白炭黑等礦物質(zhì)為主。為此，農(nóng)藥的干燥設(shè)備基本采用對(duì)流干燥，而且以轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)、箱式干燥機(jī)、氣流干燥機(jī)、立窯等為主。隨著制劑技術(shù)的提高，噴霧干燥機(jī)等設(shè)備也開始裝備到農(nóng)藥生產(chǎn)中。旋轉(zhuǎn)快速干燥機(jī)、槳葉干燥機(jī)也相繼使用。

3、農(nóng)藥生產(chǎn)的干燥設(shè)備

3.1箱式干燥器

    箱式干燥器是農(nóng)藥廠使用最多的干燥設(shè)備之一，箱式干燥器具有設(shè)備制造簡單、投資小、操作容易、更換品種方便，尾氣處理量小。適用小批量、經(jīng)常更換品種、間歇式生產(chǎn)的場(chǎng)合。但它是屬于靜態(tài)間歇式干燥，傳統(tǒng)的設(shè)備工作條件較差，勞動(dòng)強(qiáng)度也較大，生產(chǎn)周期長。雖然操作溫度不高，但由于物料長時(shí)間受同一溫度的作用也易造成被干燥物料過熱而變質(zhì)。一般產(chǎn)品干燥后還要經(jīng)過粉碎，也不適合大噸位產(chǎn)品的生產(chǎn)。

    箱式干燥器也有并流和穿流式兩種型式。前者主要用于膏糊狀物料的干燥，并流式箱式干燥器主要經(jīng)熱風(fēng)通過濕物料的表面進(jìn)行干燥。當(dāng)熱風(fēng)通過濕物料表面時(shí)，表層物料被加熱，水分首先汽化。由于物料內(nèi)外產(chǎn)生濕度差，內(nèi)部水分向外表遷移并隨之汽化，不斷重復(fù)上述過程使物料最后被干燥。穿流式箱式干燥器是熱風(fēng)垂直穿過物料，主要用于塊狀和粒狀物料的干燥。與并流箱式干燥器相比，干燥時(shí)間較短，生產(chǎn)效率較高。

    多數(shù)農(nóng)藥廠采用在蒸汽排管上放置料盤，定時(shí)人工翻動(dòng)物料，在靜態(tài)下加熱干燥的方法。這種方法必然勞動(dòng)強(qiáng)度高，更重要的是物料干燥的不均勻性不可避免，產(chǎn)品質(zhì)量也無法保證，能量損失也非常大，這種箱式干燥器的熱效率不超過20%。

    近年來，干燥設(shè)備廠對(duì)箱式干燥器進(jìn)行了技術(shù)改造，主要在以下幾個(gè)方面做了改進(jìn)。首先，箱式干燥器的料盤采用推車式，在推車上放置多層料盤，提高了工作效率，也降低勞動(dòng)強(qiáng)度。其次，采用部分強(qiáng)制熱風(fēng)循環(huán)方式，使干燥器內(nèi)每一角落的溫度基本一致，不但保證產(chǎn)品水分和質(zhì)量的均一性，還大大提高了工作效率和熱效率。

    箱式干燥器雖然是最原始、最古老的干燥設(shè)備，但也是最實(shí)用不可淘汰的，它具有其它干燥設(shè)備不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。因此，雖然現(xiàn)在開發(fā)出許多新型的干燥設(shè)備，但它仍無退出使用的跡象。應(yīng)進(jìn)一步開發(fā)箱式干燥器的自動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)。在氣體排出口安裝氣體相對(duì)濕度測(cè)量儀，采用部分熱風(fēng)循環(huán)等方式，盡可能改正它的缺點(diǎn)，使這一古老的設(shè)備發(fā)揮新的作用。

3．2流化床干燥器

    流化床干燥器是農(nóng)藥粒劑加工的主要設(shè)備，用流化床生產(chǎn)粒劑有幾種情況。一種是用流化床作為純干燥設(shè)備，原藥和各種助劑、填加劑按要求捏合均勻后，進(jìn)入擠出造粒機(jī)造粒，然后進(jìn)入流化床進(jìn)行干燥，目痢在農(nóng)藥干燥中普通流化床和振動(dòng)流化床均有應(yīng)用。干燥較大顆粒時(shí)用振動(dòng)流化床，而粒子較小時(shí)用普通流化床。

    噴霧流化造粒干燥器是流化床干燥器的另一種型式，采用噴霧流化干燥器造粒時(shí)一般有兩種方法，一種方法是床層先加晶種，然后用氣流式或壓力式噴嘴噴出液體，液體落到晶種上使晶種粘結(jié)粉體形成顆粒，干燥后排出干燥器。干燥器內(nèi)不能形成顆粒的細(xì)粉又成為新的晶種，這種造粒方法通常為連續(xù)操作。另一種造粒方法是干法造粒。在床板上事先加入干粉，噴嘴噴入粘合劑，用粘合劑粘結(jié)干粉形成顆粒，這種方法通常是間歇式操作，粘合劑的用量和種類需要事先通過實(shí)驗(yàn)選定。

    振動(dòng)流化床干燥器靠機(jī)械振動(dòng)使物料在床板上流化并向前或向上拋擲，調(diào)整振動(dòng)電機(jī)的振動(dòng)狀態(tài)可以控制物料的停留時(shí)間，大多數(shù)流化床是連續(xù)工作。流化床干燥器的種類很多，目前流化床干燥器已用于草甘磷的干燥中。

3．3噴霧干燥器

    在我國，噴霧干燥始于60年代末至70年代初。最初采用下噴上氣流式噴霧干燥器。從80年代初壓力式噴霧干燥技術(shù)也開始應(yīng)用。在此之后，引進(jìn)了離心盤（轉(zhuǎn)盤）式噴霧干燥設(shè)備并進(jìn)行國產(chǎn)化，至此，三種噴霧干燥型式在工業(yè)化中都有應(yīng)用。

    噴霧干燥的特點(diǎn)是產(chǎn)品在干燥過程中維持低溫狀態(tài)，既使熱空氣進(jìn)入干燥器的溫度比較高時(shí)也是如此。干燥時(shí)間很短，所以特別適用于農(nóng)藥這種熱敏性化工產(chǎn)品的干燥。在干燥過程中，工作溫度差越大，表面積越大，傳質(zhì)越好，則干燥時(shí)間就越短。

     農(nóng)藥目前用噴霧干燥并不多，但前景十分看好，特別是顆粒狀劑型的推廣使噴霧干燥器又有了用武之地。根據(jù)加工配方按比例投入水中打漿分散，然后進(jìn)入砂磨機(jī)濕粉碎，當(dāng)微觀粒子粒徑達(dá)到5μm以下時(shí)與研磨介質(zhì)分離后出料，進(jìn)入噴霧干燥器干燥。目前這種干燥設(shè)備已用于某除草劑的干燥，產(chǎn)品呈微粒狀。潤濕性、懸浮率都優(yōu)于粉狀產(chǎn)品。對(duì)使用效果或使用者的安全都有一定好處。

3.4氣流式干燥器

   氣流干燥器是對(duì)流式干燥器，當(dāng)濕物料與熱空氣接觸時(shí)，熱空氣將熱量傳遞給濕物料的表面，由表面?zhèn)鬟f給物料內(nèi)部，這是一個(gè)熱量傳遞過程。與此同時(shí)，濕物料中的水分從內(nèi)部經(jīng)液態(tài)或氣態(tài)擴(kuò)散到物料表面，由物料表面通過氣膜擴(kuò)散到熱空氣中完成傳質(zhì)過程。

    氣流式干燥器是利用在氣流管中的高速氣流分散物料的同時(shí)進(jìn)行干燥，干燥器適合處理固體形態(tài)的物料。是連續(xù)式高效固體流態(tài)化干燥方式，它把潮濕且松散的物料送入熱氣流中與之并流使物料浮翔，一面用熱氣流輸送，一面進(jìn)行干燥，從而得到分散的粉狀產(chǎn)品。

    由于氣流速度較高，對(duì)粒子有一定的磨損和破碎，對(duì)于要求有一定形狀的物料不宜采用這種方法。另外，對(duì)于易粘壁、粘結(jié)性較強(qiáng)、易產(chǎn)生靜電的物料也不宜采用氣流干燥。

3．5回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)

   回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)目前多用于農(nóng)藥填料的干燥。臥式放置的筒體與水平方向有一個(gè)傾斜的角度，回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)是物料加入到回轉(zhuǎn)的主機(jī)之中，也是連續(xù)干燥設(shè)備，通過筒體的傾斜和氣體的作用輸送物料。

    濕物料由一端通過加料器定量加入干燥機(jī)內(nèi)，通過筒內(nèi)的熱空氣或加熱壁面的接觸傳熱干燥。加熱形式主要有直接加熱式和間接加熱式兩種。直接加熱式又分為并流式、逆流式、錯(cuò)流式等幾種傳熱方式。一般主要以對(duì)流傳熱為主要形式，常以熱空氣、煙道氣為傳熱介質(zhì)。間接加熱式就是熱量通過壁面?zhèn)鬟f給物料，傳熱介質(zhì)主要有蒸汽、導(dǎo)熱油和熱水等。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，常常把兩種加熱形式同時(shí)運(yùn)用，形成了第三種傳熱方式的干燥機(jī)，既復(fù)式加熱回轉(zhuǎn)干燥機(jī)。這種干燥機(jī)的一部分熱量由傳導(dǎo)傳熱的方式通過壁面?zhèn)鬟f給物料，另一部分由對(duì)流傳熱的熱風(fēng)傳遞給物料，同時(shí)又帶走了物料中的濕分，它是傳導(dǎo)傳熱和對(duì)流傳熱的組合形式，因此熱效率較高。

     回轉(zhuǎn)干燥機(jī)的主要特點(diǎn)是生產(chǎn)能力大、適用范圍廣、流體阻力小、操作彈性較大、操作方便。但設(shè)備復(fù)雜龐大，占地面積較大。一次性投資較高，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)需要經(jīng)常維修保養(yǎng)。已廣泛用于農(nóng)藥藥和填加劑白碳黑、高嶺土、膨潤土的干燥。

3．6旋轉(zhuǎn)快速干燥機(jī)

    旋轉(zhuǎn)快速干燥機(jī)是處理膏狀物料比較理想的干燥設(shè)備。自80年代末引進(jìn)我國后，首先在染料工業(yè)中使用。它的優(yōu)點(diǎn)迅速被使用者所認(rèn)識(shí)，此技術(shù)也很快得到消化和吸收。目前也開始用于農(nóng)藥的干燥。眾所周知，農(nóng)藥生產(chǎn)的安全性非常關(guān)鍵，旋轉(zhuǎn)快速干燥機(jī)的優(yōu)點(diǎn)決定了它對(duì)一些膏狀農(nóng)藥的干燥比較適合。但它也是干燥是對(duì)流干燥的一種，物料和空氣的混合接觸使操作后期必然有一個(gè)氣固分離過程，盡管如此，尾氣中帶出少量的農(nóng)藥也在所難免。所以常把流程設(shè)計(jì)成尾氣部分循環(huán)式、直燃式、自惰式或半閉路流程。尾氣通過高溫處理或明火燃燒除掉有害成份，以避免尾氣中含帶有害物質(zhì)，已成功用于殺蟲單的干燥中。

4、農(nóng)藥干燥設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)

    根據(jù)干燥技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及農(nóng)藥行業(yè)的裝備水平，可以說國產(chǎn)干燥機(jī)的類型基本齊全，能夠滿足農(nóng)藥干燥的需要，干燥機(jī)在未來的發(fā)展可能集中在以下幾個(gè)方面：

4.1干燥設(shè)備的定型化、系列化

    對(duì)于已經(jīng)使用多年而且仍然很有效果較成熟的干燥機(jī)，為了便于推廣和使用，應(yīng)進(jìn)行定型化、系列化工作，應(yīng)制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)為使用廠選型提供方便。

4.2干燥設(shè)備的大型化

    國內(nèi)雖然干燥機(jī)的種類比較齊全，但生產(chǎn)規(guī)模都比較小。據(jù)了解，農(nóng)藥廠蒸發(fā)水量在1000kg/h以上的干燥機(jī)很少，從技術(shù)上也缺乏大型干燥機(jī)設(shè)計(jì)的實(shí)踐。小型干燥機(jī)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性有不良影響，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用也較高。從提高產(chǎn)品質(zhì)量角度出發(fā)，干燥機(jī)應(yīng)向大型化方向發(fā)展。

4.3操作系統(tǒng)自動(dòng)化

    干燥設(shè)備的自動(dòng)化是今后的發(fā)展方向，主要操作參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)化控制，最大限度地消除人為因素。農(nóng)藥干燥系統(tǒng)在操作時(shí)可變因素比較多，如果生產(chǎn)中系統(tǒng)產(chǎn)生波動(dòng)，容易影響產(chǎn)品質(zhì)量。提高設(shè)備的自動(dòng)化水平，采用先進(jìn)的電腦控制系統(tǒng)，降低或消除人為因素，能保證產(chǎn)品的穩(wěn)定。

4.4提高干燥機(jī)熱效率

提高干燥機(jī)的熱效率是今后干燥技術(shù)開發(fā)的主要任務(wù)，國內(nèi)外對(duì)提高熱效率主要從以下幾個(gè)方面入手：

①提高農(nóng)藥的耐熱溫度。 增大干燥機(jī)進(jìn)出口溫差是提高熱效率的主要方法。然而，降低出口溫度會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品含水率超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，提高進(jìn)口溫度又受到物料耐熱性的限制。也就是說，提高進(jìn)口溫度農(nóng)藥有凝聚的傾向。但是，通過對(duì)加工配方的研究可以提高其耐熱性，這也是農(nóng)藥加工工作者的重要任務(wù)之一。

②采用組合型干燥機(jī) 有人說過，干燥技術(shù)發(fā)展多年，就干燥機(jī)的基本型式幾乎沒有新的變化，干燥機(jī)理沒有新的突破，只是干燥機(jī)結(jié)構(gòu)上的改變。利用現(xiàn)有的干燥機(jī)進(jìn)行優(yōu)化組合，如噴霧氣流、噴霧流化干燥。采用多級(jí)干燥，使不同類型的干燥機(jī)發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，也是提高熱效率、節(jié)約能源的方法之一。

③采用余熱回收技術(shù) 對(duì)流傳熱的干燥機(jī)，熱效率一般都比較低，大部分熱量都從尾氣中帶走，有實(shí)例證明，尾氣帶走的熱量約占總量的34%，熱效率很低。國外回收尾氣中帶出熱量的方法主要是半閉路循環(huán)、熱管及熱泵技術(shù)等。國內(nèi)也在開發(fā)這項(xiàng)技術(shù)，若投入工業(yè)化會(huì)有重要的經(jīng)濟(jì)意義。

4.5 開發(fā)專用干燥機(jī)

針對(duì)農(nóng)藥新劑型的需要，開發(fā)專用干燥設(shè)備，以滿足特殊劑型加工的需要。

    在今后一個(gè)時(shí)期內(nèi)，熱風(fēng)循環(huán)烘箱、噴霧干燥器、旋轉(zhuǎn)快速干燥機(jī)、耙式干燥機(jī)、氣流干燥器、槳葉干燥機(jī)仍然是農(nóng)藥廠的主要干燥設(shè)備，對(duì)其技術(shù)還應(yīng)進(jìn)一步研究。噴霧干燥器的大型化研究，旋轉(zhuǎn)快速干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)研究、分級(jí)效率的研究。耙式干燥機(jī)結(jié)構(gòu)研究，空心槳葉干燥機(jī)系列化和大型化的研究，都是農(nóng)藥生產(chǎn)所急需的。

5、農(nóng)藥干燥設(shè)備的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

5．1如果能達(dá)到一定的經(jīng)濟(jì)規(guī)模，應(yīng)盡可能采用連續(xù)干燥方法，一方面減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，另一方面減少對(duì)環(huán)境的污染，也減少產(chǎn)品的損耗。

5．2干燥器的設(shè)計(jì)要首先確定農(nóng)藥的熱敏性溫度，以防超溫干燥影響懸浮率。

5．3對(duì)于一些非水溶性農(nóng)藥有時(shí)干燥前應(yīng)進(jìn)行濕式粉碎，應(yīng)注意加工配方的選擇，為適應(yīng)干燥過程，應(yīng)選擇耐熱性較好的助劑。同時(shí)濕粉碎一定要達(dá)到規(guī)定的細(xì)度要求。

5．4對(duì)于對(duì)流干燥設(shè)備，在進(jìn)行氣固分離時(shí)一定要注意尾氣中農(nóng)藥粉塵的排放,一方面是環(huán)境保護(hù)的需要，另一方面也是生產(chǎn)區(qū)域附近農(nóng)田保護(hù)的需要。系統(tǒng)中尾氣的處理應(yīng)認(rèn)真解決，否則將造成污染，甚至發(fā)生生產(chǎn)事故。

5．5為防止對(duì)流干燥器排放的尾氣超標(biāo)，如生產(chǎn)廠有條件獲取可燃?xì)怏w，可以采取半閉路循環(huán)的工藝流程，對(duì)尾氣中部分含塵氣體進(jìn)行焚燒處理，以減少粉塵的排放量。另外，采用這種方法也可以使干燥氣體產(chǎn)生惰性，當(dāng)氧氣含量低于8%時(shí)，干燥含溶劑類農(nóng)藥比較安全。

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