Патент на изобретение №2245348
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) ИНЕРТНЫЙ НОСИТЕЛЬ ДЛЯ СУШКИ ПРОДУКТОВ В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ (“БИНАРНЫЙ ИНЕРТ”)
(57) Реферат:
Изобретение относится к инертному носителю для сушки дисперсий, суспензий, пастообразных материалов, коллоидных и истинных кристаллообразующих растворов, полимеризующихся эмульсий и их смесей в псевдоожиженном слое. Инертный носитель представляет собой инертные тела, находящиеся в сушильной камере, является бинарным и состоит из смеси приблизительно 50% фторопластовых и приблизительно 50% алюминиевых инертных частиц. Частицы имеют близкие плотности и размеры, но сильно различаются по теплофизическим, адгезионным, физико-механическим и электрофизическим свойствам. Изобретение позволяет увеличить скорость сушки, улучшить отслаиваемость высушенного материала, уменьшить разброс времени пребывания частиц продукта в сушилке, что ведет к повышению качества продукта. 10 ил., 1 табл.
Изобретение относится к сушильной технике и может быть использовано для сушки различных дисперсий (суспензий, пастообразных материалов, коллоидных и истинных кристаллообразующих растворов, полимеризующихся эмульсий и их смесей) во взвешенном (в том числе с дополнительным перемешиванием) или фонтанирующем слое инертных частиц в химической, нефтехимической, пищевой, фармацевтической и в других отраслях промышленности, производящих из дисперсий порошкообразные, гранулированные или формованные конечные продукты. Известны инертные частицы – носители (инерт) в виде стеклянных шариков, крошки капрона, крупного кварцевого песка (см. Романков П.Г., Рашковская Н.Б. Сушка во взвешенном состоянии. – Л.: Химия, 1968. – С.230-242; Тимонин А.С. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования: Справочник. Т. 2. – Калуга: Изд-во Н. Бочкаревой, 2002. – С.828-831; Mujumdar A.S. (Ed.) Handbook of Industrial Drying. 1995, Vol.2. – New York: Dekker, pp.1095-1100.) Наиболее близким к настоящему изобретению по достигаемому результату является инертный носитель, представляющий собой частицы фторопласта (см. Романков П.Г., Рашковская Н.Б. Сушка во взвешенном состоянии. – Л.: Химия, 1968. – С.230-242). Недостатками такого инертного носителя являются: относительно невысокая скорость сушки, сложность отслаивания с их поверхности и со стенок сушилки высушенных материалов, связанное с этим разное время пребывания частиц продукта в сушилке и ухудшение его качества, а также возникновение и накопление статического электричества, что представляет собой серьезную проблему для пожаро- и взрывоопасных производств. Технический результат заявленного изобретения заключается в увеличении скорости сушки, улучшении отслаиваемости высушенного материала с поверхности инертных тел и со стенок сушилки, уменьшении при этом разброса времени пребывания частиц продукта в сушилке и соответственно повышении качества продукта, устранении накопления заряда статического электричества на инертных телах. Указанный результат достигается тем, что инертный носитель (“бинарный инерт”) представляет собой смесь фторопластовых и алюминиевых частиц, причем выбор алюминия в качестве дополнительного к фторопласту материала в бинарном инерте вызван большой разницей в важнейших для инертных частиц теплопроводных, электропроводных, физико-механических и других свойствах при близкой плотности. 1. Теплопроводность алюминия примерно в 1000 раз выше теплопроводности фторопласта (см. таблицу). Поэтому скорость сушки на горячих алюминиевых частицах выше, чем на фторопласте, примерно на 20-30%. Это подтверждается результатами экспериментов, проведенных на конвективной сушилке. Для проверки осуществлялась сушка типичных и разнородных продуктов тонкого органического синтеза: суспензий Р-соли (2-нафтол-3,6-дисульфокислота, динатриевая соль) и Гамма-кислоты (2-амино-8-нафтол-6-сульфокислота) при условиях сушки, принятых в промышленности.
Суспензии Р-соли и Гамма-кислоты с концентрацией твердой фазы в дистиллированной воде 25% (по массе на сухой остаток) помещались на фторопластовой или на алюминиевой подложках (размером 35×45 мм и толщиной 2 мм), нагретых предварительно до температуры сушильного агента t=80°С и располагались в сушилке параллельно потоку воздуха, имеющему скорость 5-7 м/с. На фиг.1-4 представлены протоколы экспериментов, из которых видно, что время сушки этих продуктов на фторопласте составляет ~300 с, а на алюминии ~240 с, т.е. в 300_240=1,25 раза или на 25% меньше. 2. Улучшение отслаивания высушенного материала с инерта происходит вследствие столкновений алюминиевых частиц с фторопластовыми частицами, обладающими сильно разнящимися твердостью, коэффициентами температурного расширения, теплофизическими свойствами, смачиваемостью и адгезией высушиваемого материала к поверхности инертных частиц (см. таблицу). 3. Коэффициент трения фторопласта по металлу в 3-4 раза меньше, чем коэффициент трения алюминия по алюминию или фторопласта по фторопласту (см. таблицу), что также способствует отслаиванию высохшего материала и одновременно уменьшает истирание инертных частиц. 4. Алюминий является одним из лучших проводников электричества, а фторопласт – хорошим изолятором. Удельное электрическое сопротивление алюминия в 1010 раз меньше, чем у фторопласта (см. таблицу). Поэтому электропроводные частицы алюминиевого инерта, сталкиваясь с фторопластовыми частицами, снимают и переносят электрический заряд с фторопластового инерта к металлическому заземленному корпусу сушилки. 5. Алюминий и фторопласт являются материалами с близкой плотностью (см. таблицу). Это необходимо для устранения расслоения (сегрегации) псевдоожиженного слоя неоднородных инертных частиц. При необходимости дополнительно устранять сегрегацию можно перемешиванием мешалкой, погруженной в псевдоожижаемый слой, например, в серии типовых сушилок конструкции НИИхиммаша с диаметром от 0,25 до 2,8 м, с производительностью от 5 до 1000 кг/час по испаренной влаге (Сушильные аппараты и установки: Каталог. 6-е изд. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1992, с.72-76). Проведенная экспериментальная проверка бинарного инертного носителя на лабораторной сушилке взвешенного слоя полностью подтвердила технический результат изобретения. В протоколах экспериментов (см. фиг.5-10) приведены данные по кинетике совмещенного процесса сушки, скола и уноса высушиваемого продукта для 25%-ных суспензий Р-соли и Гамма-кислоты. Использовалась смесь ~50% фторопластовых и ~50% алюминиевых частиц с размерами ~3-5 мм. Из таблиц протоколов видно, что скорость сушки на бинарном инерте на 20-30% выше, чем на фторопласте (время сушки составляет 270 и 330 с соответственно для Р-соли и 210 и 270 с для Гамма-кислоты, т.е. в 330_270=1,22 и в 270_210=1,29 раза меньше). В ходе экспериментов наблюдалась хорошая отслаиваемость и скол высохшего материала с поверхности частиц инерта и корпуса сушилки. Предлагаемый бинарный инертный носитель для сушки продуктов в псевдоожиженном слое позволяет интенсифицировать процесс сушки за счет увеличения скорости сушки, повысить качество высушенного продукта за счет улучшения отслаиваемости высушенного материала с поверхности инертных частиц и со стенок сушилки, а также устранить накопление заряда статического электричества на инертных телах.
Формула изобретения
Инертный носитель для сушки дисперсий, суспензий, пастообразных материалов, коллоидных и истинных кристаллообразующих растворов, полимеризующихся эмульсий и их смесей в псевдоожиженном слое, представляющий инертные тела, находящиеся в сушильной камере, отличающийся тем, что он является бинарным и состоит из смеси приблизительно 50% фторопластовых и приблизительно 50% алюминиевых инертных частиц, которые имеют близкие плотности и размеры, но сильно различаются по теплофизическим, адгезионным, физико-механическим и электрофизическим свойствам.
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 19.08.2005
Извещение опубликовано: 27.12.2006 БИ: 36/2006
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
, Вт/(м·К)
, кг/м3
, м2/с
, 1/К
, град.
