Способ сушки водных растворов термопластичных материалов Советский патент 1985 года по МПК F26B3/12 

Изобретение относится к области распылительной сушки различных раст воров термопластичных материалов, н пример водных растворов синтетическ смол, некоторых полимерных материал и может быть использовано в химичес и других отраслях промьшленности при производстве порошкообразных ма териалов, например продуктов микробиологического синтеза, сахаросодер жащих и других, обладающих низкой температурой размягчения ( 60 С) и повьшенной адгезией. Известен способ получения порошкообразных полиамвдоимвдов путем ди пергирования раствора полимера до получения частиц размером 60-80 мкм с последующей термообработкой распы ленной массы в среде нагретого газаС1. Недостатком этого способа является низкая интенсивность процесса сушки из-за образования отложений высушиваемого материала на стенках сушильной камеры. Кроме того, достаточно высокие температурные режимы сушки для указанного полимера отрицательно влияют на процесс отверждения высушенны частиц порошка и их качество, так как данный способ не предусматривае охлаждение частиц непосредственно в сушильной камере. Известен способ сушки распыление растворов полимеров (хлорированный полиизопрен, натуральный хлорированный каучук и др.), при котором температуру в зоне испарения поддерживают 25-55 С, а исходную концентрацию полимера в растворе выбирают менее 5% l2l. Щ)и реализации данного способа используются высоковлажные растворы полимера () и существенно низкая температура теплоносителя, что обусловливает низкую интенсивность процесса сушки. Наиболее близким к изобретению является способ сушки водных раство ров термопластичных материалов, преимущественно смол, путем их распьша в потоке теплоносителя в цилин роконической камере с кондуктивным охлаждением потолочной и конической зон при одновременном обдуве воздухом как этих зон, так и цилиндричес кой 3. Однако без оптимизации параметров процесса описанный способ не позволяет осуществлять качественную cjmiку растворов вязкостью 0,0280,042 Па-с. Цель изобретения - интенсификация процесса сушки при начальной вязкости концентрированш 1х водных растворов, равной 0,028-0,042 Па.-с. Цель достигают тем, что согласно способу сушки водных растворов термопластичных материалов, преимзтцественно смол, путем их распыла в потоке теплоносителя в цилиндроконической камере с ковдуктивным охлаждением по толочной и конической зон при одновременном обдуве воздухом как этих зон, так и цилиндрической, свежий теплоноситель на распыл направляют с температурой 160-240 С, а отработавший удаляют с температурой 7095 с, охлаждение потолочной зоны ведут до 60-90 с, а цилиндрической и конической до 50-70 С, при этом воздух на обдув подают со скоростью 614 м/с и температурой 45-60 С при соответственном увеличении его расхода в конической и цилиндрической зонах по сравнению с потолочной. Диспергирование водного раствора термопластичного материала осуществляется при вязкости 0,028-0,042 Па-с, что обеспечивается либо за счет определенной концентрации (, 50%), либо за счет его предварительного подогрева до 30-56 С. При выборе более высокой вязкости нарушается стабильность процесса диспергирования раствора, а процесс тепломассопереноса в единичной капле при этом лимитируется образующейся на ней пленкой термопластичного материала. Поэтому оптимальную концентрацию раствора термопластичного материала необходшиго определять из анализа зависимости вязкости раствора от концентраций. При сушке капель карбамидных смол как, например, КС-68М с концентрацией ( 50% отмечается увеличение вязкости растворов, которое приводит к резкому возрастанию значения пара., (лm/д) растворитель метра К -7-f-f r----, f (дш/дТ) раствор определянзщего отношение интенсивности обезвоживания из Kanjm чистого растворителя (воды) к интенсивности испарения из капли раствора термопластичного материала. Частицы термопластичных порошкообразных материалов, в том числе и частицы поронжа меламино-формальдегидной смолы размером S 80 мкм проявляет в большей степени адгезионную способность к твердой поверхности, чем частицы меньших размеров. Так, для отрыва частиц размером 80 мкм от твердой поверхности необходимо преодолеть силу в 2-3 раза большую чём для частиц с S 60 мкм. Значительное возрастание сил адгезии наблюдается при температуре стенки tj-T бЗ-УЭ С. При дальнейшем повьшении температуры свыше отмечается переход частиц из твердого аморфного состояния в высокоэластичное. Чтобы предотвратить этот переход, необходимо охлаждать высушиваемые частицы в различных зонах супшль ной камеры для полного завершения формо- и структурообразования частицы с учетом соответствующего термовлажностного состояния. По описываемому способу это обеспечивается термостатированием рабочих зон (стенок I сушильной камеры, Охлаждение потолочной зоны до 6090 с производится снаружи циркуляцие воды в водяной рубашке, а термостати рование конической зоны до ЗО-ТО С осуществляется подачей воздуха или воды в рубашку охлаждения, предусмот ренную в конусе сушильной камеры. Участки зон охлалсцения не связаны между собой и выполнены самостоятель но как в потолочной зоне, так и в ко нусе. При этом влагосодержаиие обезвоженных частиц в зоне факела распьша 0,1-0,25 кг влаги/кг сухого вещества, что значительно меньше критического влагосодержанйя, при котором возможно проявление максимальных адгезионных сил к твердой поверхности Дополнительное охлалздёние потолоч ной, цилиндрической и конической зон сзтшильиой камеры осуществляется тангенциально направленным потоком воздуха, истекающим из щелевидных канавок пиевмоочистительного устройства со скоростью 6-14 м/с и с температурой 45-60 С. Причем поток воздуха для обдува стенок камеры подается в отдельные зоны (потолочная цилиндрическая и коническая) в соопг ношении 1;3:2 в СООТВСТСТРИИ с термовлажностными параметрам1г парогачовоЛ среды в этих зонах. CooTHomcime расходов воздуха, скорость и температура в отдельных зонах сушильной камеры установлены по результатам экспериментов, проведенных на распылительной сушильной установке с дисковым распылом производительностью 15 кг/ч по испаренной влаге при обезвоткивании водного раствора мапамино-формальдегидной смолы. На чертеже схематически показана сушилка, в которой осуществляют описываемый способ. Установка содержит участок I приготовления растворов, примыкающий к нему расходньй бачок 2, соедиенный с сушильной камерой 3, имеющий внутри распылитель 4 и пневматическое очистительное устройство 3, которое также подает внутрь камеры 3 охлаждающий воздух. К сушильной камере 3 последовательно подсоединены циклон 6, бункер 7, система В пневмотранспортера и выгрузочный циклон 9. Установка содержит также вентилятор 10, теплогенератор И, скруббер 12 и вентилятор 13, работающий на линии отсоса. Потолочная зона снабжена рубашкой 14, коническая зона рубашкой 13, а цилиндрическая напорным трубопроводом 16 очистительного устройства 3. Сушилка работает следующим образом. Смола с участка 1 приготовления направляется в расходный бачок 2, обеспечивающий подачу раствора с постоянным напором на диск распылителя 4. Под действием теплоносителя капли раствора высушиваются в объеме сушильной камеры 3. Пневматическое очистительное устройство 3 позволяет производить локальный обдув стенок камеры потоком воздуха для уменьшения отложений и термостатирования стенок. Потолочная коническая зона сушильной камеры снабжена снаружи водяной и воздушной рубашками соответственно для их зонального охлаждения. Дпя термостатирования потолочной зоны подвод охлаждающего агента (воды с помощью водяной рубашки 14, Коническая зона сушилки имеет термостатируемую рубашку 13 воздушного охлаждения. Система гермостатирования может работать как одновременно с очистительным устройством 5, сл5 жапшм также и охлаждения стенок камеры изнутри, так и независимо от него. Высупгенные частицы месте с теплоносителем выносятся в циклон 6, где порошок отделяется от теплоносителя и ссыпается в бункер 7, затем через .пневмозатвор попадает.в систему 8 пневмотранспорта и охлаждения продукта, откуда через выгрузочный циклон 10 поступает на расфасовку и затаривание. Теплоносителем служит воздух, нагреваемый в теплогенераторе 1 Г. Отработавший теплоноситель после циклона 6 направляется в скруббер 12, где очищается от мелких частиц, неуловленных в циклоне, а также от вредных газообразных включений, и вентилятором 13 выбрасывается в атмосферу. Часть водного раствора смолы, рещркулирующего в скруббере 12, в процессе работы Ьушилки постоянно отводится на участок варки приготовления смолы. По данной технологической схеме сушилка позволяет получать 170-190 кг/ч готового продукта. Пример 1. Раствор меламиноформальдегидной смОлы с исходной концентрацией (вязкостью 0,028 Пас) и температурой под на дисковый распылитель. Одновременно к распылителю подают теплоноситель (нагретый воздух) с температурой 160 С, и производят сушку распы лением. При этом производится охлаждение зоны потолка и конуса сушильно камеры локализованной подачей хладоагента в рубашку (в потолочной зоне водой, в конической воздухом). Температура поверхности в потолочной зоне поддерживали 75 С, в цилиндрической ,.B конической . Охлаждение и отверждение частиц порошка осуществляется тангенциально направленньм потоком воздуха в пристенной зоне (потолочной, цилиндрической и конической,) истекающим из щелей в трубопроводах очистительного устройства со скоростью 6 м/с по высоте камеры и с температурой . Направленный приток воздуха к стенка камеры обеспечивает заданные условия теплообмена струи го стенкой и позволяет стабилизировать температуру оабочей поверхности. Расход воздуха, людаваемого на очистительное устройство, при этом регулируется таким образом, чтобы соотношение его составляло 1:3:2 для соответствующих зон: потолочной, цилиндрической и ко нической. Высушенный порошок с тетемпературой эвакуируют из сушильной камеры с помощью системы пневмотранспорта, в которой осуществляют и его дальнейшее охлаждение до 40 С. Затем порошок направляют на сепарирование, выгрузку и затаривание По качественным показателям порошок соответствует техническим требованиям, предъявляемым на товарный продукт. Максимальный размер частиц составляет 60-72 мкм при форме частиц сферической, Пр и м ё р 2. Раствор смолы марки КС с исходной концентрацией 45% (вязкость 0,032 Па-с) и температурой 40 С подают на дисковый распылитель сушильной камеры, осуществляют сушку распьшением при температуре воздуха на входе 240 С и .на выходе 85С. При этом температура стенки в потолочной зоне составляет , Б цилиндрической 70с, конической 65 С. Скорость потока воздуха, подаваемого через очистительное устройство для обдува стенок камеры, составляет 12 м/с, а температура обдувающего потока воздуха . Расход воздуха через отдельные зоны очистительного устройства между потолочной, хщлиндрической и конической зонами соотносится как 1:3:2. Частицы высушенного порошка имеют средний размер 12-15 мкм, а максимальный размер 68-75 мкм. Пример 3. Раствор смолы карбамидной марки КС-М-0,3 с исходной, концентрацией 50% предварительно подогревают до 5бс, что обеспечивает вязкость раствора 0,042 Па-с. Затем осуществляют сушку распьшением при температуре теплоносителя на входе 220 С и выходе с охлаждением порошка, как в примере 1. Термостатирование стенок сушильной камеры осуществляется также по аналогии с примером 1. При этом температура стенки в потолочной зоне составляет 90 С, в цилиндрической 65°С, в конической 50 С. Скорость потока воз111532108

духа для обдува стенок сушилннойдержания, при котором возможно появкамеры принята 14 м/с, температураление адгезии частиц к твердой поверх

обдувающего потока воздуха составля-ности. Готовый продукт удовлетворяет

ет 60 С при том же соотношении расхо-качественным показателям, предъявляедов воздуха для отдельных зон сушиль- на товарный продукт согласно техной камеры, что и в примере 1.нологическому регламенту.

Получают сферическую форму частиц Использование предлагаемого спососо спектром высушенного порошка неба получения порошкообразных смол из более 80 мкм и с таким влагосодер-водных растворов и других полимерных жанием диспергируемых капель-частиц,- материалов обеспечивает по сравнению при котором в момент их попадания нас известным устранение отложений и стенку они не прилипают к твердой по-сокращение потерь порошкообразного верхности. В зоне распыла / влагосодер-продукта, исключение термического жение максимальных диспергирующих ,разложения продукта в наиболее опаскапель-частиц соответствуётО,1-0,25 кгЗных зонах, повышение производительвлаги/кг сухого вицества, что значи-ности установки и увеличение ее нетельно меньше критического влагосо-прерывного цикла работы.

СПОСОБ СУШКИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ, преимущественно смол, путем их распыла в потоке теплоносителя в цилиндроконической камере с кондуктивным охлаждением потолочной и конической зон при одновременном обдуве воздухом как этих зон, так и цилиндрической, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса сушки при начальной вязкости концентрированных водных растворов, равной 0,028-0,042 Па-с,свежий теплоноситель на распыл направляют стемпературой 160240 с, а отработавший удаляют с температурой 70-95С, охлаждение потолоч ной зоны ведут до 60-90 С, а конической и цилиндрической до 50-70С, при этом воздух на обдув подают со скоро- стью 6-14 м/с и температурой 45-60 С (Л при соответственном увеличении его расхода в конической и цилиндрической зонах по сравнению с потолочной. ел 00 tc