物料特性与干燥难点分析
1. 三硫酸钠（Na?S?O?，连三硫酸钠）
性质：白色晶体，易溶于水，水溶液呈碱性，高温下易分解为硫酸钠和二氧化硫（分解温度约 200-250℃），具有还原性。
干燥难点：需控制温度避免分解，干燥过程中可能释放 SO?气体，设备需耐腐蚀性气体，且需处理废气防止污染。
2. 碳酸钍（Th (CO?)?）
性质：白色粉末，不溶于水，具有放射性（钍 - 232 半衰期长，α 辐射源），高温下分解为氧化钍和 CO?（分解温度约 500℃）。
干燥难点：放射性防护是核心，需防止粉尘泄漏；干燥温度需控制在分解点以下，且设备需密封、易清洁，避免放射性残留。
3. 四氯化钛（TiCl?）
性质：无色发烟液体，熔点 - 25℃，沸点 136.4℃，遇水剧烈水解生成 TiO?和 HCl 气体，具有强腐蚀性，易挥发。
干燥难点：严禁与水接触，需在惰性气体（如 N?）环境下干燥；水解产生的 HCl 气体腐蚀性极强，设备材质需耐强酸，且需回收 HCl 气体。
喷雾干燥设备设计核心要点
1. 通用设备结构与工作原理
原理：料液经雾化后与热风（或惰性气体）接触，水分瞬间蒸发形成干粉，适用于溶液、悬浮液的干燥。针对三类物料需定制化改造。
2. 分物料设备优化设计
（1）三硫酸钠专用干燥设备
材质选择：
塔体、管道：316L 不锈钢（耐 SO?气体腐蚀），内壁抛光（Ra≤0.6μm）减少物料粘附。
尾气处理：采用玻璃钢（FRP）或 PP 材质洗涤塔，用 NaOH 溶液吸收 SO?，达标后排放。
温度控制：
入口热风温度≤200℃，出口温度≤90℃，通过 PLC 实时监控，避免三硫酸钠分解。
雾化系统：
采用压力式喷嘴（Y 型），材质为陶瓷或碳化钨，耐料液磨损，压力 10-15MPa，雾化粒径 50-100μm。
（2）碳酸钍专用干燥设备（放射性防护型）
安全防护设计：
全封闭结构：设备主体采用304 不锈钢 + 铅板屏蔽层（厚度 5-10mm），各接口处双道密封（氟橡胶 + 金属波纹管）。
放射性监测：塔体各部位安装α 射线探测器，实时监测粉尘泄漏，联动排风系统。
远程操作：PLC 控制系统置于隔离操作间，设备维护需穿戴防辐射服，配备专用去污装置。
防粘壁与清洁：
塔内壁设置自动脉冲气扫装置（压缩空气吹扫），锥段角度加大至 70°，避免物料堆积；停机后可通入惰性气体 + 去污剂（如 EDTA 溶液）在线清洗。
尾气处理：
废气经高效粒子空气过滤器（HEPA）+ 活性炭吸附塔处理，放射性粉尘过滤效率≥99.97%，达标后高空排放。
（3）四氯化钛专用干燥设备（惰性气体保护型）
惰性环境系统：
全流程通入高纯氮气（纯度≥99.99%），干燥塔、料液储罐、管道均需严格气密性测试（泄漏率≤10??Pa?m3/s）。
配置氮气循环系统：热风由电加热器加热氮气（入口温度 150-180℃），出口氮气经冷凝回收 HCl 后循环使用。
防腐蚀设计：
核心部件（塔体、喷嘴、旋风分离器）采用钛合金（TA2）或哈氏合金 C-276，内壁喷涂聚四氟乙烯（PTFE） 涂层。
水解产物处理：干燥过程中产生的 HCl 气体经列管冷凝器（钛材） 冷凝成盐酸溶液（浓度约 31%），再通过石墨降膜吸收器回收，剩余废气用 NaOH 溶液中和。
雾化与防堵塞：
料液需预先用惰性溶剂（如四氯化碳）稀释，雾化压力 20-30MPa，喷嘴采用双通道离心式设计，避免高粘度料液堵塞。
3. 关键技术参数（参考范围）
参数 三硫酸钠 碳酸钍 四氯化钛
处理量 50-100 kg/h（水溶液） 20-50 kg/h（悬浮液） 30-80 kg/h（有机溶液）
干燥介质 热风（空气） 热风（空气）+ 惰性气体保护 高纯氮气
入口温度 180-200℃ 300-450℃（避免分解） 150-180℃（惰性气体）
出口温度 80-90℃ 60-80℃ 60-70℃（控制水解）
雾化压力 10-15 MPa 8-12 MPa（悬浮液） 20-30 MPa（有机溶液）
塔体材质 316L 不锈钢 304 不锈钢 + 铅屏蔽层 钛合金 / 哈氏合金
防爆 / 防护等级 非防爆，防腐蚀 放射性防护（符合 GB 18871） 防爆 Ex d IIC T6 + 防腐蚀
尾气处理效率 SO?去除率≥95% 放射性粉尘过滤率≥99.97% HCl 回收率≥98%
工艺流程与安全注意事项
1. 典型工艺流程（示意）
plaintext
[三硫酸钠]：
料液储罐 → 高压泵 → 压力喷嘴 → 干燥塔（热风）→ 旋风分离器 → 成品储罐
       ↑                                  ↓
       └───────────────────────────────┘
               ↑
               └── 尾气 → 洗涤塔（NaOH）→ 风机排空

[碳酸钍]：
悬浮液储罐 → 螺杆泵 → 离心喷嘴 → 干燥塔（热风）→ 屏蔽式旋风分离器 → 铅罐收集
       ↑                                  ↓
       └──────────────────────────────────┘
               ↑
               └── 尾气 → HEPA+活性炭 → 放射性监测 → 高空排放

[四氯化钛]：
有机溶液储罐 → 高压柱塞泵 → 双通道喷嘴 → 干燥塔（N?热风）→ 钛材旋风分离器 → 成品收集
       ↑                                  ↓
       └──────────────────────────────────┘
               ↑
               └── 废气 → 钛材冷凝器 → 盐酸回收 → 石墨吸收器 → N?循环
2. 安全操作要点
三硫酸钠：定期检查洗涤塔 NaOH 浓度，防止 SO?泄漏；设备停机时需通入惰性气体吹扫，避免空气氧化物料。
碳酸钍：
开机前检测设备密封舱放射性本底，操作人员需持证上岗，穿戴铅围裙、手套；
干燥后的废料按放射性废物处理，需交由专业机构处置。
四氯化钛：
严禁设备内进入水分，开机前用氮气置换系统（氧含量≤0.1%）；
盐酸回收装置需定期检查防腐层，避免 HCl 泄漏腐蚀厂房。