農(nóng)藥干燥設備的現(xiàn)狀及未來趨勢

WDG水分散粒劑WDG的工藝與設備流程：

原料-----混合（干物料）---氣流粉碎機---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）---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)藥干燥設備的現(xiàn)狀及今后的發(fā)展趨勢，為從事農(nóng)藥干燥設備開發(fā)研究的有關人員提供參考。


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）42.35萬噸。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國每年所耗用農(nóng)藥的費用高達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)化學技術的發(fā)展，國際上相關組織規(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)，有機磷類和有機氯類農(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重要的技術指標。

    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，避開了兩者的缺點。該劑型粒子均勻、便于使用、無粉塵、經(jīng)皮毒性低、對使用者安全、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)藥的應用性能。許多農(nóng)藥的加工離不開干燥設備，對農(nóng)藥劑型的高要求，也給干燥設備帶來了新的發(fā)展空間，。過去，農(nóng)藥行業(yè)的干燥設備都以烘箱、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、新的干燥技術對開發(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

    農(nóng)藥干燥設備與其它化工產(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備比較復雜。其次，有毒、有味是農(nóng)藥產(chǎn)品的基本特征，干燥現(xiàn)場作業(yè)人員的安全保護十分重要。第三，干燥操作時氣體的排放物也要嚴格控制。比如高效除草劑的干燥，如果生產(chǎn)現(xiàn)場周圍有農(nóng)田時要保證農(nóng)作物的安全。最后，干燥盡可能選用經(jīng)濟型熱源，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)藥的干燥設備基本采用對流干燥，而且以轉(zhuǎn)筒干燥機、箱式干燥機、氣流干燥機、立窯等為主。隨著制劑技術的提高，噴霧干燥機等設備也開始裝備到農(nóng)藥生產(chǎn)中。旋轉(zhuǎn)快速干燥機、槳葉干燥機也相繼使用。

3、農(nóng)藥生產(chǎn)的干燥設備

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備之一，箱式干燥器具有設備制造簡單、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)的場合。但它是屬于靜態(tài)間歇式干燥，傳統(tǒng)的設備工作條件較差，勞動強度也較大，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)熱風通過濕物料的表面進行干燥。當熱風通過濕物料表面時，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，不斷重復上述過程使物料最后被干燥。穿流式箱式干燥器是熱風垂直穿過物料，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，定時人工翻動物料，在靜態(tài)下加熱干燥的方法。這種方法必然勞動強度高，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，干燥設備廠對箱式干燥器進行了技術改造，主要在以下幾個方面做了改進。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，也降低勞動強度。其次，采用部分強制熱風循環(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、最古老的干燥設備，但也是最實用不可淘汰的，它具有其它干燥設備不可比擬的優(yōu)點。因此，雖然現(xiàn)在開發(fā)出許多新型的干燥設備，但它仍無退出使用的跡象。應進一步開發(fā)箱式干燥器的自動調(diào)溫系統(tǒng)和通風系統(tǒng)。在氣體排出口安裝氣體相對濕度測量儀，采用部分熱風循環(huán)等方式，盡可能改正它的缺點，使這一古老的設備發(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備，原藥和各種助劑、填加劑按要求捏合均勻后，進入擠出造粒機造粒，然后進入流化床進行干燥，目痢在農(nóng)藥干燥中普通流化床和振動流化床均有應用。干燥較大顆粒時用振動流化床，而粒子較小時用普通流化床。

    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驗選定。

    振動流化床干燥器靠機械振動使物料在床板上流化并向前或向上拋擲，調(diào)整振動電機的振動狀態(tài)可以控制物料的停留時間，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也開始應用。在此之后，引進了離心盤（轉(zhuǎn)盤）式噴霧干燥設備并進行國產(chǎn)化，至此，三種噴霧干燥型式在工業(yè)化中都有應用。

    噴霧干燥的特點是產(chǎn)品在干燥過程中維持低溫狀態(tài)，既使熱空氣進入干燥器的溫度比較高時也是如此。干燥時間很短，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，然后進入砂磨機濕粉碎，當微觀粒子粒徑達到5μm以下時與研磨介質(zhì)分離后出料，進入噴霧干燥器干燥。目前這種干燥設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

   氣流干燥器是對流式干燥器，當濕物料與熱空氣接觸時，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，這是一個熱量傳遞過程。與此同時，濕物料中的水分從內(nèi)部經(jīng)液態(tài)或氣態(tài)擴散到物料表面，由物料表面通過氣膜擴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進行干燥，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，一面進行干燥，從而得到分散的粉狀產(chǎn)品。

    由于氣流速度較高，對粒子有一定的磨損和破碎，對于要求有一定形狀的物料不宜采用這種方法。另外，對于易粘壁、粘結性較強、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

   回轉(zhuǎn)圓筒干燥機目前多用于農(nóng)藥填料的干燥。臥式放置的筒體與水平方向有一個傾斜的角度，回轉(zhuǎn)圓筒干燥機是物料加入到回轉(zhuǎn)的主機之中，也是連續(xù)干燥設備，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、錯流式等幾種傳熱方式。一般主要以對流傳熱為主要形式，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、導熱油和熱水等。在實際生產(chǎn)過程中，常常把兩種加熱形式同時運用，形成了第三種傳熱方式的干燥機，既復式加熱回轉(zhuǎn)干燥機。這種干燥機的一部分熱量由傳導傳熱的方式通過壁面?zhèn)鬟f給物料，另一部分由對流傳熱的熱風傳遞給物料，同時又帶走了物料中的濕分，它是傳導傳熱和對流傳熱的組合形式，因此熱效率較高。

     回轉(zhuǎn)干燥機的主要特點是生產(chǎn)能力大、適用范圍廣、流體阻力小、操作彈性較大、操作方便。但設備復雜龐大，占地面積較大。一次性投資較高，傳動機構需要經(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

    旋轉(zhuǎn)快速干燥機是處理膏狀物料比較理想的干燥設備。自80年代末引進我國后，首先在染料工業(yè)中使用。它的優(yōu)點迅速被使用者所認識，此技術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)的安全性非常關鍵，旋轉(zhuǎn)快速干燥機的優(yōu)點決定了它對一些膏狀農(nóng)藥的干燥比較適合。但它也是干燥是對流干燥的一種，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。所以常把流程設計成尾氣部分循環(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)藥干燥設備的發(fā)展趨勢

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

4.1干燥設備的定型化、系列化

    對于已經(jīng)使用多年而且仍然很有效果較成熟的干燥機，為了便于推廣和使用，應進行定型化、系列化工作，應制定相應的標準為使用廠選型提供方便。

4.2干燥設備的大型化

    國內(nèi)雖然干燥機的種類比較齊全，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以上的干燥機很少，從技術上也缺乏大型干燥機設計的實踐。小型干燥機對產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性有不良影響，運轉(zhuǎn)費用也較高。從提高產(chǎn)品質(zhì)量角度出發(fā)，干燥機應向大型化方向發(fā)展。

4.3操作系統(tǒng)自動化

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

4.4提高干燥機熱效率

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

①提高農(nóng)藥的耐熱溫度。 增大干燥機進出口溫差是提高熱效率的主要方法。然而，降低出口溫度會導致產(chǎn)品含水率超過規(guī)定標準，提高進口溫度又受到物料耐熱性的限制。也就是說，提高進口溫度農(nóng)藥有凝聚的傾向。但是，通過對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之一。

②采用組合型干燥機 有人說過，干燥技術發(fā)展多年，就干燥機的基本型式幾乎沒有新的變化，干燥機理沒有新的突破，只是干燥機結構上的改變。利用現(xiàn)有的干燥機進行優(yōu)化組合，如噴霧氣流、噴霧流化干燥。采用多級干燥，使不同類型的干燥機發(fā)揮各自的優(yōu)勢，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 對流傳熱的干燥機，熱效率一般都比較低，大部分熱量都從尾氣中帶走，有實例證明，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)、熱管及熱泵技術等。國內(nèi)也在開發(fā)這項技術，若投入工業(yè)化會有重要的經(jīng)濟意義。

4.5 開發(fā)專用干燥機

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

    在今后一個時期內(nèi)，熱風循環(huán)烘箱、噴霧干燥器、旋轉(zhuǎn)快速干燥機、耙式干燥機、氣流干燥器、槳葉干燥機仍然是農(nóng)藥廠的主要干燥設備，對其技術還應進一步研究。噴霧干燥器的大型化研究，旋轉(zhuǎn)快速干燥機的結構研究、分級效率的研究。耙式干燥機結構研究，空心槳葉干燥機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)藥干燥設備的設計要點

5．1如果能達到一定的經(jīng)濟規(guī)模，應盡可能采用連續(xù)干燥方法，一方面減輕勞動強度，另一方面減少對環(huán)境的污染，也減少產(chǎn)品的損耗。

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

5．3對于一些非水溶性農(nóng)藥有時干燥前應進行濕式粉碎，應注意加工配方的選擇，為適應干燥過程，應選擇耐熱性較好的助劑。同時濕粉碎一定要達到規(guī)定的細度要求。

5．4對于對流干燥設備，在進行氣固分離時一定要注意尾氣中農(nóng)藥粉塵的排放,一方面是環(huán)境保護的需要，另一方面也是生產(chǎn)區(qū)域附近農(nóng)田保護的需要。系統(tǒng)中尾氣的處理應認真解決，否則將造成污染，甚至發(fā)生生產(chǎn)事故。

5．5為防止對流干燥器排放的尾氣超標，如生產(chǎn)廠有條件獲取可燃氣體，可以采取半閉路循環(huán)的工藝流程，對尾氣中部分含塵氣體進行焚燒處理，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，當氧氣含量低于8%時，干燥含溶劑類農(nóng)藥比較安全。

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