Устройство для сушки кристаллогидратов пероксидов металлов

Устройство для сушки кристаллогидратов пероксидов металлов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к технологии получения пероксидов щелочных и щелочноземельных металлов.

Технология получения пероксидов щелочных и щелочноземельных металлов заключается во взаимодействии пероксида водорода с оксидом, гидроксидом или солью соответствующего металла с последующей дегидратацией (сушкой) полученного кристаллогидрата. Термическая дегидратация (сушка) может быть осуществлена в сушильном шкафу путем радиационного или конвективного теплообмена при поддержании соответствующей температуры слоя продукта, помещенного на противнях с определенной высотой слоя (см., например, АС СССР №1778068, С01В 15/043, 1992 г., патент РФ №2069171, С01В 15/04, 1996 г.).

Однако в таком устройстве для сушки не обеспечивается как достаточно высокая производительность процесса, так и требуемое качество конечного продукта. Это обусловлено тем, что сушка в слое требует периодического перемешивания слоя и постоянного отвода выделяющихся водяных паров и выделяющегося при кристаллизации тепла. Кроме того, рыхлый продукт - обладает низкой теплопроводностью, что приводит к снижению качества продукта из-за местного перегрева.

Известно устройство для сушки кристаллогидратов пероксидов, в котором сушка осуществляется в токе разогретого газа в устройств, представляющем собой распылительную сушилку, которая может быть снабжена центрифугой или соплами для распыления суспензии кристаллогидратов пероксидов (см., например, заявки Германии №2918137, С01В 15/043, 1980; №3025682, С01В 15/04, 1982; №3105584, С01В 15/043, 1982; №3203063, С01В 15/047, 1983).

Недостатком такого устройства является низкая производительность сушки, связанная с длительностью сушки кристаллогидратов пероксидов, обусловленной его высокой пористостью и низкой теплопроводностью, а также ограничениями по температуре из-за опасности перегрева продукта, приводящего к снижению пористости, что влечет за собой ухудшение его свойств.

От этих недостатков свободны установки микроволновой вакуумной сушки, в которых продукт подвергается быстрому объемному нагреву (и воды в нем содержащейся) микроволновым излучением и снижается температура кипения воды (до 35-80°С) за счет снижения давления. Установка содержит несущий каркас, в котором установлены вакуумные камеры, снабженные крышками с вакуумными затворами и соединенные с вакуумным насосом и микроволновыми нагревателями, электрически соединенными с блоками питания и управления, и поддон (или контейнер) на (или в) котором помещается обрабатываемый продукт. Вакуумные камеры снабжены реверсируемыми приводами вращения (см., например, Паспорт ВМУ 6.00.00.000 ПС на Установку микроволновой вакуумной сушки «Муссон-2» модульную, выпускаемую ООО «Ингредиент», г.Санкт-Петербург, 2004 г.).

Недостатком известного устройства является низкое качество сушки пылящих кристаллогидратов пероксидов, обусловленное тем, что при использовании загрузочного контейнера, вращающегося в процессе сушки, происходит перемещение кристаллогидратов пероксидов, сопровождающееся выделением пылевидных частиц. В процессе сушки пыль выносится из контейнера производимым в процессе сушки паром, это приводит к потерям продукта. Недостатком загрузочного устройства в виде прямоугольного поддона является неравномерность нагрева продукта по всей его поверхности. Вдоль продольной оси вакуумной камеры, в углах поддона и в его средней части с боков образуются зоны менее интенсивного нагрева, в которых продолжается сушка в тот момент, когда сушка на других участках поддона завершена. Это препятствует получению продукта со стабильными свойствами и снижает производительность при сушке.

Задачей изобретения является повышение стабильности продукта и повышение производительности при его сушке.

Задача решается тем, что в устройстве для сушки кристаллогидратов пероксидов металлов, содержащем несущий каркас, в котором установлены снабженные крышками с вакуумными затворами вакуумные камеры, соединенные с вакуумным насосом и микроволновыми нагревателями, электрически соединенными с блоками питания и управления, и поддон (или контейнер), на (или в) котором помещается обрабатываемый продукт, причем поддон выполнен с центральным бортом, углы поддона выполнены со скруглениями, радиусы которых обращены наружу, а в средней части поддона выполнены скругления, радиусы которых обращены внутрь поддона. Поддон может быть выполнен в виде решетки с газопроницаемым покрытием и снабжен газопроницаемой крышкой и устройством для ее крепления в виде хомута. Поддон может быть выполнен из материала, нагреваемого СВЧ-излучением, а газопроницаемая крышка выполнена из материала, прозрачного для СВЧ-излучения. Вакуумная камера может быть снабжена штуцером с регулирующим запорным органом, соединенным с источником инертного газа, а источник инертного газа снабжен патроном с поглотителем диоксида углерода.

Выполнение поддона с центральной полой вставкой, причем углы поддона выполнены со скруглениями, радиусы которых обращены наружу, а в средней части поддона выполнены скругления, радиусы которых обращены внутрь поддона, обеспечивает распределение продукта на участках с одинаковой интенсивностью СВЧ-нагрева. При этом исключается необходимость проведения сушки в зонах с наименьшим нагревом. За счет этого достигается повышение стабильности продукта и повышение производительности при его сушке.

Выполнение поддона в виде решетки с газопроницаемым покрытием обеспечивает откачку паров воды из нижних слоев продукта, одновременно исключая вынос продукта вместе с парами воды, что обеспечивает повышение производительности при его сушке.

Снабжение поддона газопроницаемой крышкой и устройством для ее крепления в виде хомута обеспечивает отвод паров воды со всей верхней поверхности и исключает вынос продукта в вакуумную линию вместе с парами, тем самым обеспечивая повышение производительности.

Выполнение поддона из материала, нагреваемого СВЧ-излучением обеспечивает дополнительный подвод тепла в заключительный период сушки, когда прогрев продукта из-за снижения его энергоемкости, обусловленный уменьшением количества воды по сравнению с начальным, практически прекращается. Тем самым достигается повышение производительности при сушке.

Выполнение газопроницаемой крышки из материала, прозрачного для СВЧ-излучения, исключает поглощение СВЧ-излучения крышкой, что обеспечивает равномерный прогрев всей поверхности продукта, что обеспечивает повышение стабильности продукта и повышение производительности при его сушке.

Снабжение вакуумной камеры штуцером с регулирующим запорным органом, соединенным с источником инертного газа обеспечивает вакуумную сушку в токе инертного газа, который интенсифицирует процесс эвакуации влаги из вакуумной камеры. Тем самым повышается производительность процесса вакуумной сушки.

Снабжение источника инертного газа патроном с поглотителем диоксида углерода позволяет использовать в качестве инертного газа атмосферный воздух, что обеспечивает снижение затрат при сушке продукта, сохраняя его стабильность.

На представленных чертежах изображены: на фиг.1 показан общий вид устройства для сушки кристаллогидратов пероксидов металлов; на фиг.2 - общий вид поддона, на фиг.3 показан поддон, вид сверху; на фиг.4 показано поперечное сечение поддона; на фиг.5 показан вид поддона снизу (вид по стрелке А, фиг.4); на фиг.6 показана выноска I; на фиг.7 - выноска II, на фиг.8 - выноска III, на фиг.9 показан общий вид устройства для сушки (аналог), на фиг.10 - сушильный барабан (аналог).

Устройство для сушки кристаллогидратов пероксидов металлов содержит несущий каркас 1, в котором установлены вакуумные камеры 2, снабженные крышками 3 с вакуумными затворами 4, соединенные с вакуумным насосом 5 и микроволновыми нагревателями 6, электрически соединенными с блоками питания и управления 7, и поддон 8, на котором помещается обрабатываемый продукт 9. Поддон 8 изготовлен из металлического листа и содержит основание 10, в котором выполнена центральная полая вставка 11. Углы поддона 8 выполнены со скруглениями 12, радиусы которых обращены наружу, а в средней части поддона выполнены скругления 13, радиусы которых обращены внутрь поддона. В нижней части поддона 8 имеется металлическая решетка 14, которая может быть выполнена заодно с бортами поддона, либо закреплена на них. На решетке 14 установлена сетка 15 из металла, либо из минерального волокна (стеклоткань), либо из полимерного материала (например, из фторопласта 4) Сверху поддон 8 закрывается стеклотканевым полотном 16, который фиксируется хомутом в виде рамки 17, выполненной из металлического листа и по конфигурации повторяющей конфигурацию поддона 6.

Вакуумные затворы 4 крышек 3 снабжены штуцером 18 с регулирующим запорным органом в виде дросселя 19, соединенным с источником инертного газа в виде патрона 20 с поглотителем диоксида углерода. Между дросселем 19 и патроном 20 установлен расходомер 21 в виде ротаметра.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Влажный продукт 9 в виде тестообразной массы загружается в основание 10 поддона 8 слоем, не превышающим высоту борта основания 10. На продукт 9 укладывается стеклотканевое полотно 16, которое фиксируется хомутом (рамкой) 17. Снаряженные продуктом поддоны 8 устанавливаются в установленные на несущем каркасе 1 вакуумные камеры 2, крышки 3 и вакуумные затворы 4 закрываются, и включается вакуумный насос 5. После достижения необходимого разрежения в вакуумных камерах 2 блоками питания и управления 7 включаются микроволновые нагреватели 6, при этом микроволновое излучение разогревает продукт 9 за счет взаимодействия высокочастотного излучения с парами воды, которые за счет разрежения поступают в полость вакуумной камеры 2 через газопроницаемое полотно 16 и решетку 14. Для интенсификации процесса сушки осуществляется дозированная подача инертного газа, для чего дроссель 19 открывается и очищенный от диоксида углерода в патроне 20 воздух через ротаметр 21 и вакуумные затворы 4 подается в вакуумные камеры 2, откуда вакуумным насосом 5 вместе с парами воды сбрасывается в атмосферу. По мере уменьшения влажности продукта происходит снижение интенсивности нагрева продукта 9 и на заключительной стадии сушки подвод тепла к продукту осуществляется за счет отбора тепла от металлических элементов поддона. Тем самым достигается термостабилизация продукта на заключительной стадии процесса сушки, при которой из продукта удаляются остатки воды.

После окончания сушки отключается микроволновые нагреватели 6 и вакуумный насос 5, через вакуумные затворы в вакуумные камеры 2 подается воздух, крышки 3 открываются и разборка поддонов выполняется в порядке, обратном сборке.

Предлагаемое устройство просто в аппаратурном исполнении и эксплуатации и обеспечивает создание устройства для сушки кристаллогидратов пероксидов металлов, обеспечивающих стабильность продукта и повышение производительности при его сушке.

1. Устройство для сушки кристаллогидратов пероксидов металлов, содержащее несущий каркас, в котором установлены снабженные крышками с вакуумными затворами вакуумные камеры, соединенные с вакуумным насосом и микроволновыми нагревателями, электрически соединенными с блоками питания и управления и поддон, на котором помещается обрабатываемый продукт, отличающееся тем, что поддон выполнен с центральной полой вставкой, углы поддона выполнены со скруглениями, радиусы которых обращены наружу, а в средней части поддона выполнены скругления, радиусы которых обращены внутрь поддона.

2. Устройство для сушки кристаллогидратов пероксидов металлов по п.1, отличающееся тем, что поддон выполнен в виде решетки с газопроницаемым покрытием.

3. Устройство для сушки кристаллогидратов пероксидов металлов по п.1, отличающееся тем, что поддон снабжен газопроницаемой крышкой и устройством для ее крепления в виде рамки.

4. Устройство для сушки кристаллогидратов пероксидов металлов по п.1, отличающееся тем, что поддон выполнен из материала, нагреваемого СВЧ-излучением.

5. Устройство для сушки кристаллогидратов пероксидов металлов по п.1, отличающееся тем, что вакуумная камера снабжена штуцером с регулирующим запорным органом, соединенным с источником инертного газа.

6. Устройство для сушки кристаллогидратов пероксидов металлов по п.3, отличающееся тем, что газопроницаемая крышка выполнена из материала, прозрачного для СВЧ-излучения.

7. Устройство для сушки кристаллогидратов пероксидов металлов по п.5, отличающееся тем, что источник инертного газа соединен с патроном с поглотителем диоксида углерода.