Способ распылительной сушки жидкотекучих материалов Советский патент 1980 года по МПК F26B3/12 

1

Изобретение относится к области сушки жидкотекучих гомогенных и гетерогенных систем, например растворов солей, соответственио не содержащих и содержащпх частицы твердого вещества, и может быть ис- 5 пользовано в производстве различных органических и неорганических продуктов в химической, горнорудной, строительной и других отраслях промышленности.

Известеи способ сушки 1, по которому ю жидкотекучие материалы нагревают под давлением, например 80-150 атм, до температур ниже темиературы кипения (т. е. 250-350°С), затем диспергируют сбросом давления в сушильном аппарате и подвер- i5 гают сушке. Интеисивиость сушки по этому способу достигает 24 .

Недостаток данного способа состоит в том, что повысить влагосъем более 24 кг/см -ч ие представляется возможным. 20

Другим недостатком этого способа является то, что при высоких температурах идет инкрустация внутренней поверхности перегревателя, что приводит к увеличению термического сопротивления теилооб- 25 менника, постоянному снижению тепловосприятия и интенсивности Hafpesa жидкости и производительности, т. е. снижению влагосъема с единицы объема сушильиой камеры.30

ЦельЕо изобретеиия является интенсификация процесса сушки.

Поставленная цель достигается тем, что перед нагревом в высушиваемый материал вводят поверхностно-активные вещества (ПАВ), а нагрев ведут до температуры на превышающей температуру кипения исходного материала.

При этом в качестве поверхиостно-активпых веществ используют соли этиленднаминтетрауксусной и/или нитролотриуксусной кислот.

Нагрев жидкотекучих материалов выше те.мпературы кииения ириводит к испарению жидкой фазы и образованию паровой. В результате этого имеется возможность увеличить количеетво теила, подводимого к материалу.

Введение ПАВ ириводит к тому, что из-за большой поверхностной актнвности они (ПАВ) абсорбируются в виде моиомолекулярной иленки на поверхности зародышевых кристаллов, находящихся иа поверхности стенки иерегревателя, препятствует росту кристаллов, паходящихся в жидкой фазе, что затрз дияет адгезию их на иоверхности теилообменника-иерегревателя. Введение ПАВ не может сказаться на качестве получаемого иродукта из-за малых их количеств. Конкретная доза вводимого ПАВ будет зависеть от количества содерл ащейся твердой фазы в жидкотекучем материале, его давления, температуры иагрева и от количества образовавшейся паровой фазы. Таким образом, количество ПАВ должно оиределяться заранее экепериментальиым путем, ио не превышать 0,5% от веса исходной жидкой фазы, что исключит загрязнеиие готового высушенного продукта.

Для конкретного жидкотекучего матернала с известным иачпльным содержанием жидкой фазы ири заданном давлеиии существует определс1 иая температура кииеиия.

Нагрев жидкотекучего материала выше этой температуры приводит к тому, что чаеть жидкой фазы переходит в паровую.

При этом коицеитрация жидкой фазы в материале падает, а температура кипения ее растет. При определенном пагреве жидкотекучего материала под давлением можно достичь такого состояния, что более 50% жидкой фазы может быть нереведено в паровую.

При последующем диспергпрованин (при сбросе давления) часть избытка тепла жидкотекучего материала затрачивается иа испарение (еамовскипанне) какого-то количества оставшейся жидкой фазы. В сушильной камере завершается дальнейшая сушка жидкотекучего материала. Удельная производительноеть сушильного агрегата может достигать 25-35 кг/ч с 1 м объема сушильной камеры. При этом в иределе можио в перегревателе нагреть исходную жидкотекучую систему так, что ири диспергировании во время сброса давления вся оставшаяся часть жидкой фазы будет непарен а из системы за счет самовскипания. Прн этом будет получен продукт или в виде сухого порошка, или илава.

Миннмальиая величина иагрева выше температуры кипения должна составлять 2°С. Это для жндкотекучего матернала, нмеюшего незначительную конпентраиню раетворенного вещества, поскольку для непарения даже зиачительиых количеств растворителя требуется незначительное повышение температуры выше температуры кнпения.

Максимальное значение нагрева выше температуры кинення иеходной жидкотекучей системы составляет . При этом будет обеспечепо полное испарение жидкой фазы нз жидкотекучего материала в ироцессе ее диспергироваппя при ебросе давлеиия. Поэтому нагрев выше этой температуры уже не целесообразен, так как ведет к лишним затратам тепла, что иеэкономично.

Зиачеиия давлеиии, при которых можио вести иагрев жидкотекучих материалов но предлагаемому способу, зависит от свойств ее жидкой фазы. Максимальное давление, при котором будет происходить нагрев, должно быть чиже критического на 5% от его

величины, но не менее. Минимальное значение давления должно выбираться из условия обеспечения удовлетворительного диспергирования нагретого жидкотекучего материала. Для материалов, содержаш,их в качеетве жидкой фазы воду, данный способ позволяет вести нагрев при давлениях 2-210 атм.

Пример I. Па 1 кг жидкотекучей гомогенной сиетемы, нредставляющей собой водный раствор йодистого бария, добавляют 0,1 г двунатриевой еоли этилеидиаминтетрауксусной кислоты. Раствор, содержащий 50% влаги, нагревают под давлением 210 ата до температуры 395°С, что на 2°С выше температуры кипения, затем распыливают со снижением давления в сушильной камере и досушивают в ее объеме, например в потоке греющих газов. Удельный влагосъем составляет 30 .

Пример 2. На 1 кг жидкотекучей гетерогенной системы, являющейся водным раствором хлористого лития, содержащим 50% воды и 5% твердой фазы, вводят 1 г нитрилтриуксусиой кислоты. Затем нагревают раствор нри давлении 2 ата до температуры 185°С, что превышает на 50°С температуру кипения исходного раствора. Затем нри раснылении ео сбросом давления раствор обезвоживается без подвода тепла в сзшильиой камере. Производительность сушильиого аппарата достигает 35 кг/см -ч.

Пример 3. На 1 кг жидкотекучей гомогеииой системы, представляющей собой раствор азотнокислого натрия, содерл ащего 40% воды, добавляют 0,05 г двунатрневой соли этилеидиаминтетрауксусиой кислоты и 0,05 г иитрилтриуксусной кислоты. Раствор иагревают под давлением 15 ата до температуры 235°С, т. е. на 15°С выше температуры кипення исходиого раствора. Затем при ебросе давления раствор распыливают в сушильной камере, где производится дальнейшее обезвол нвание, нанример, в токе сушильных газов. Влагосъем составляет 30 кг/мз-ч.

Ф о р м у л а и 3 о б р е г е н и я

1.Способ распылительной сушки жидкотекучих материалов п тем их нагрева под давлением и последующего диспергирования со сбросом давления, отличающийс я тем, что, е целью интенеификации нроцесса сушки, перед нагревом в высущиваемый материал вводят новерхностно-активиые вещества, а нагрев ведут до температуры, иа 2-50°С превышающей температуру кипения исходиого материала.

2.Сиособ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве поверхностно-активных BCHiecTB используют соли этнлендиаминтетрауксусиой и/или иитрилотриуксусной кислот.: 5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 769243 6 1. Лыков М. В. Сушка в химической промышленности.-М.: Химия, 1970, с. 301