ИНЕРТНЫЙ НОСИТЕЛЬ ДЛЯ СУШКИ СУСПЕНЗИЙ И ПАСТООБРАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ
INERT CARRIER FOR DRYING SUSPENSIONS AND PASTE-LIKE MATERIALS

Изобретение относится к сушильной технике, а именно к сушилкам с активным гидродинамическим режимом, предназначенным для сушки пастообразных материалов и суспензий во взвешенном закрученном слое инертных частиц и может найти применение в производстве красителей, полупродуктов, медицинских препаратов и др.
Известны инертные носители, выполненные из эластичных гидрофобных материалов, которые используются в сушилках с закрученным взвешенным слоем инерта [Плановский А.Н. и др. Сушка дисперсных материалов в химической промышленности. М.: Химия, 1979, с. 200-201].
Недостатками таких инертных носителей являются неизменная форма поверхности, вероятность агрегатирования инерта при нестабильной подаче влажного материала и налипания инерта на стенки аппарата.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результата к изобретению является инертный носитель для сушки суспензий и пастообразных материалов с размещенным внутри термобиметаллическим элементом [SU 1760836 A1, кл. F26В 17/10]. Недостатками такого инерта являются гладкая форма поверхности, что существенно уменьшает количество носимого материала и большая неоднородность по толщине наносимой пленки материала. Кроме того, перераспределение влажного материала между частицами инерта недостаточно интенсивно. Указанные недостатки снижают в целом суммарную поверхность тепломассообмена и ухудшают условия отслаивания высохшего материала с поверхности инерта.
Цель изобретения: интенсификация процессов тепло- и массообмена и улучшение условий отслаивания высохшего материала с поверхности инерта при сопутствующем повышении качества высушенного продукта (фракционный состав). Указанная цель достигается тем, что инертный носитель для сушки суспензий и пастообразных материалов во взвешенном слое, выполненный из эластичного полимерного материала с размещенным внутри частиц инерта термобиметаллическим элементом в виде двойного сферического сегмента, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса сушки путем увеличения удельной поверхности тепломассообмена и удельного количества наносимого влажного материала, а также улучшения качества распределения влажного материала на инерте, поверхность частиц инерта выполнена текстурированной.
На фиг. 1 изображен инертный носитель в виде двойного сферического сегмента. На фиг. 2 изображен разрез Α-A на фиг. 1. На фиг. 3 изображено текстурирование оболочки инерта в виде полусферических углублений. На фиг. 4 изображено текстурирование оболочки инерта в виде выпуклых полусфер. На фиг. 5 - текстурирование в виде микропирамид.
Инертный носитель в виде двойного сферического сегмента содержит (фиг. 1) эластичную оболочку 1 и термобиметаллический элемент 2.
На фиг. 2 изменение формы поверхности инертного носителя в виде двойного сферического сегмента при изменении его температуры показано пунктирной линией (температура 150…20°С). Исходная поверхность (температура 25…40°С) обозначена сплошной линией.
Предлагаемый инертный носитель работает следующим образом. Известно, что при сушке ряда суспензий и подвижных пастообразных материалов на инертных зернистых носителях в кипящем слое высушиваемый влажный материал подается через питающее устройство и образует тонкие пленки на поверхности инертных частиц. Пленка материала по мере высыхания истирается или отделяется при соударении инертных частиц, сухой материала в виде пыли и чешуек удаляется из аппарата с отработанным теплоносителем. Основными параметрами процесса сушки, определяющими производительность сушильных аппаратов, в данном случае являются: поверхность тепломассообмена и особенности истирания и отслаивания высохшего материала с поверхности инерта.
Известно, что основное время сушки суспензий и высоковлажных пастообразных материалов происходит преимущественно при температуре разновесного испарения, близкой к температуре чистого растворителя, и только в конце сушки материал прогревается до температуры сушильного агента. Разность этих температур в зависимости от параметров теплоносителя достигает 150…200°С.
Предлагаемый инертный носитель выполнен в виде двойного сферического сегмента из эластичного материала с внутренним термобиметаллическим элементом, предназначенным для изменения формы поверхности частиц инерта при изменении температуры. В отличие от прототипа с гладкой поверхностью полимерного покрытия, предлагаемый инерт имеет текстурированную поверхность.
При использовании указанного инертного носителя в сушильных аппаратах закрученного кипящего слоя возникают следующие положительные явления:
- указанная форма инерта имеет большую поверхность тепломассобмена, чем поверхность прототипа (на 35…40%);
- коэффициент аэродинамического сопротивления инерта с текстурированной поверхностью несколько выше, чем с гладкой поверхностью, что позволило увеличить при той же гидродинамической обстановке количество носимого инерта на 20…25%;
- значительно улучшаются условия нанесения и перераспределения влажного материала между частицами инерта (эффект «терки»);
- значительная часть высушиваемого материала заполняет неровности текстурированной поверхности, удерживается в них до окончания первого периода сушки и отслаивается в виде чешуек в основном во втором периоде сушки при термической деформации инерта, что положительно сказывается на фракционном составе готового продукта;
- при образовании агрегатов из нескольких частиц гранул инерта или налипания гранул на стенки аппарата пятно контакта между взаимодействующими частицами и стенкой значительно меньше по сравнению с прототипом, что улучшает устойчивость аппарата при нестабильной подаче влажного материала и условия возврата в рабочий режим при аварийной ситуации;
- зачистка поверхности рабочей зоны от налипшего влажного материала текстурированными частицами инерта происходит более активно с захватом материала поверхностью инерта (эффект «терки»).
Реализация способа проверена на сушилке [АС №166898, кл. F26В 17/00, 1984].
В сушилку загружался инертный носитель с гладкой поверхностью, выполненный по прототипу. Потоки теплоносителя, вводимые через барабан, приводили инерт во взвешенное состояние. Влажный материал подавался через боковое фильерное устройство. Распределенный по поверхности инерта влажный материал высушивался, истирался и выносился с отработанным теплоносителем. Часть инерта в зонах отсутствия истирающего действия плотного закрученного слоя налипала на поверхность рабочей камеры. В дальнейшем при высыхании этих частиц проявлялся термобиметаллический эффект и частицы возвращались в слой. При сопоставлении предлагаемого инерта с прототипом установлено, что производительность сушилки при использовании предлагаемого инерта увеличилась на 30…35% за счет увеличения удельной поверхности тепломассообмена и удельного количества носимого материала. Дополнительно анализ выявил улучшение качества распределения влажного материала на инерте (эффект «терки»). Устойчивость аппарата к колебаниям по питанию значительно повысилась. Агрегатообразование наблюдается по сравнению с прототипом при большей нестабильности по подаче влажного материала. Перераспределение материала между частицами инерта приводит к увеличению возобновляемой поверхности тепломассообмена. Фракционный состав готового продукта содержит большее количество чешуйчатых частиц (повышается товарное качество продукта).
Использование предлагаемого инертного носителя обеспечивает по сравнению с существующим инертным носителем следующие преимущества:
- увеличение действующей поверхности тепломассообмена (на 35…40%);
- повышение коэффициента аэродинамического сопротивления инерта за счет текстурирования поверхности позволяет увеличить при той же гидродинамической обстановке количество носимого инерта на 20…25%;
- интенсивное перераспределение влажного слоя материала за счет текстурированной формы поверхности;
- интенсивное истирание высохшего слоя за счет текстурированной формы поверхности (эффект «терки»);
- уменьшение склонности к агрегатообразованию при нестабильной подаче влажного материала (пятно контакта значительно меньше по сравнению с прототипом);
- восстановление инерта при нарушении режима работы и значительном агрегатообразовании без разборки аппарата за счет использования температурной деформации инерта происходит при более низких температурах, что обусловлено меньшим пятном контакта агрегатированных частиц и, следовательно, меньшей механической прочностью агрегатов.