CN104949483A - 一种无机颗粒和粉末的干燥设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无机颗粒和粉末的干燥设备及方法，所述干燥设备包括加热介质出口、进气口、夹套、耳座、釜体、进料口、密封机构、传动轴、联轴器、变速器、电动机、机架、出气口、螺杆、螺杆机筒、加热介质进口、出料口、密封机构、轴承座和分隔式加热板。由于设置了螺杆和螺杆机筒，湿无机颗粒和粉末在螺杆转动下会被强制从下到上进行输送，并依靠自身重力下落，在这个周而往复的过程中无机颗粒和粉末被不断的翻新，其表面可以充分暴露，且与流经的干燥气体充分接触，在较短的时间内水分和挥发分便可以快速脱除；沿圆周均匀分布的分隔式加热板既有分隔导流以重力方式下落的无机颗粒和粉末的作用，又可以最大程度地提高釜内物料的受热面积。
Description
技术领域
本发明涉及无机物干燥处理技术领域，尤其涉及一种无机颗粒和粉末的干燥设备及方法。
背景技术
很多无机物颗粒和粉末在使用前均需彻底的干燥处理，如各种分子筛颗粒在使用和再生前进行彻底干燥是必须的环节，又如用作聚合物填料的碳酸钙和滑石粉粉末的含水率必须低于1％才能进行使用。因此干燥是无机物颗粒和粉末使用前十分重要的环节，直接关系到最终使用的效果和质量。在无机工业领域，可以广泛采用各种成熟的设备和方法对无机物颗粒和粉末进行干燥处理，有些无机物(如重质碳酸钙)甚至可以利用煅烧的方法。目前常采用干燥方法包括：烘房干燥、厢式烘干机、网带式干燥机、远红外、隧道式干燥机、翻版式干燥机、真空干燥机和振动流化床干燥等。
但是，现有的干燥设备由于具有结构复杂、造价高、不易维护、能耗高和操作复杂等确定，很难推广到无机工业领域。
发明内容
一、要解决的技术问题
本发明的目的是针对现有技术所存在的上述问题，特提供一种无机颗粒和粉末的干燥设备及方法。该干燥设备及方法具有结构简单、造价低、容易维护、能耗低和操作简便等优点，很容易推广到无机工业干燥工艺领域。
二、技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种无机颗粒和粉末的干燥设备，所述干燥设备包括加热介质出口、进气口、夹套、耳座、釜体、进料口、密封机构、传动轴、联轴器、变速器、电动机、机架、出气口、螺杆、螺杆机筒、加热介质进口、出料口、密封机构、轴承座和分隔式加热板，电动机和变速器安装固定于机架的顶端，而机架固定于釜体外部的顶端中心位置，电动机驱动变速器，由变速器通过联轴器再通过传动轴驱动螺杆，传动轴下部的螺杆上装有密封机构，螺杆的另一端连接于固定在釜体外部底端中心的轴承座上，从而被精确地安装在螺杆机筒内，轴承座上部的螺杆上装有密封机构，螺杆机筒依靠多个分隔式加热板的一端固定于釜体内部的中心位置，而分隔式加热板的另一端则固定连接于釜体筒体内部的中部并垂直于水平面，在釜体顶部机架的外缘连接固定有进料口和出气口，同时在釜体底部轴承座的外缘连接固定有出料口和进气口，夹套包裹连接于除釜体外部的顶部和底部部分区域以外的所有部分，加热介质进口固定连接于夹套筒体上顶端的外部，且靠近于出气口，加热介质出口固定连接于夹套最底端的外部，耳座固定连接于夹套筒体上部居中的外部，并沿夹套筒体圆周均匀分布。
其中，在上述的无机颗粒和粉末的干燥设备中，螺杆机筒的圆柱轴中心线、螺杆的圆柱轴中心线、釜体的圆柱轴中心线三者完全重合。
其中，在上述的无机颗粒和粉末的干燥设备中，螺杆上的输送片之间的螺距完全等距或螺距从下到上逐渐减小。
其中，在上述的无机颗粒和粉末的干燥设备中，分隔式加热板在螺杆机筒的外部和釜体的内部之间沿圆周均匀分布，沿圆周均匀分布的分隔式加热板的总数量在2-35块之间，每块分隔式加热板的芯部为中空，并与夹套直接相通，依靠夹套流来的加热介质进行加热。
进一步地，本发明还提供一种依靠上述干燥设备而实施的无机颗粒和粉末的干燥方法，包括：先将干燥设备加热到40-300℃；然后将含水量低于40％的无机颗粒和粉末投入到干燥设备中，同时关闭进料口；启动电机，湿无机颗粒和粉末在5-200r/min的螺杆转速下被强制从下到上进行输送，在干燥设备釜底的无机颗粒和粉末被不断地输送到釜顶，并依靠自身重力落入设备釜体、螺杆机筒和分隔式加热板之间，在干燥中整个过程周而往复；启动电机的同时打开进气口和出气口，温度在5-300℃干燥气体从进气口进入，并经过无机颗粒和粉末把水分和挥发分源源不断的从出气口迅速带走；物料在干燥5-600min后，关闭进气口和出气口，打开出料口出料。
其中，在上述的无机颗粒和粉末的干燥方法中，用于加热设备的加热介质为热水、蒸汽、导热油、乙二醇、丙二醇、液体聚乙二醇和液体聚丙二醇中的任一种。
其中，在上述的无机颗粒和粉末的干燥方法中，从进气口进入的干燥气体为空气、氮气、氦气、氩气、二氧化碳中的任一种或几种之组合。
其中，在上述的无机颗粒和粉末的干燥方法中，在进行干燥时或干燥过程的后期还可以将进气口关闭，在出气口处抽真空，以迅速把橡胶颗粒中的水分和挥发分抽走，干燥设备内的真空度需≤-0.06MPa。
其中，在上述的无机颗粒和粉末的干燥方法中，对于无机粉末更适合在干燥过程中一直将进气口关闭，而在出气口处抽真空，通过高的真空度将无机粉末中的水分和挥发分抽走，干燥设备内的真空度需≤-0.07MPa。
三、本发明的有益效果
与现有技术相比，本发明的一种无机颗粒和粉末的干燥设备及方法，结构简单、造价低、容易维护。由于在干燥设备釜体中部设置了螺杆和螺杆机筒，湿无机颗粒和粉末在螺杆转动下会被强制从下到上进行输送，在干燥设备釜底的无机颗粒和粉末被不断地输送到釜顶，并依靠自身重力落入设备釜体、螺杆机筒和分隔式加热板之间，这个过程在干燥中周而往复。无机颗粒和粉末被不断的翻新，其表面可以充分暴露，且与流经的干燥气体充分接触，在较短的时间内水分和挥发分便可以快速脱除。
沿圆周均匀分布的分隔式加热板既有分隔导流以重力方式下落的无机颗粒和粉末的作用，又可以最大程度地提高釜内无机颗粒和粉末的受热面积。干燥气体流的引入及抽真空手段的配合，可以进一步强化干燥效果，充分发挥干燥设备的优势。在通常条件下，本发明提供的干燥设备可以采用化工易取得的蒸汽来进行加热，能耗小，运行成本低。
本发明提供的干燥设备及方法操作简便，很容易推广到无机工业的干燥工艺领域。
附图说明
图1为本发明实施例的无机颗粒和粉末的干燥设备的结构示意图；
图2为图1的A—A剖视图；
图3为图1中Ⅰ部放大图；
图4为图1中Ⅱ部放大图；
图5为图2中Ⅲ部放大图；
图6为图2中Ⅳ部放大图；
图7为图1中A向示意图；
图8为图1中B向示意图；
图中：1、加热介质出口；2、进气口；3、夹套；4、耳座；5、釜体；6、进料口；7、密封机构；8、传动轴；9、联轴器；10、变速器；11、电动机；12、机架；13、出气口；14、螺杆；15、螺杆机筒；16、加热介质进口；17、出料口；18、密封机构；19、轴承座；20、分隔式加热板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
本发明提供了一种与以往干燥设备和方法完全不同思路的无机颗粒和粉末干燥的设备及方法。该干燥设备具有结构简单、造价低、容易维护、能耗低和操作简便等优点，很容易推广到无机工业领域。该干燥方法可以在10-30min内使无机颗粒和粉末的含水量从10-40％降低至0.5％以下。
本发明实施例的无机颗粒和粉末的干燥设备的结构如图1至图8所示包括：加热介质出口1、进气口2、夹套3、耳座4、釜体5、进料口6、密封机构7、传动轴8、联轴器9、变速器10、电动机11、机架12、出气口13、螺杆14、螺杆机筒15、加热介质进口16、出料口17、密封机构18、轴承座19和分隔式加热板20。电动机11和变速器10安装固定于机架12的顶端，而机架12固定于釜体5外部的顶端中心位置，电动机11驱动变速器10，由变速器10通过联轴器9再通过传动轴8驱动螺杆14，传动轴8下部的螺杆14上装有密封机构7，螺杆14的另一端连接于固定在釜体5外部底端中心的轴承座19上，从而被精确地安装在螺杆机筒15内。本实施例中，螺杆机筒15的圆柱轴中心线、螺杆14的圆柱轴中心线、釜体5的圆柱轴中心线三者完全重合，螺杆14上的输送片(桨)之间的螺距完全等距或螺距从下到上逐渐减小，当输送片(桨)之间的螺距从下到上逐渐减小时，输送的无机颗粒和粉末在螺杆机筒15内被逐渐压缩，当运动至螺杆机筒15顶部出口时无机颗粒和粉末会以喷射状散开。
轴承座19上部的螺杆14上装有密封机构18，螺杆机筒15依靠多个分隔式加热板20的一端固定于釜体5内部的中心位置，而分隔式加热板20的另一端则固定连接于釜体5筒体内部的中部并垂直于水平面。在本实施例中，分隔式加热板20在螺杆机筒15的外部和釜体5的内部之间沿圆周均匀分布，沿圆周均匀分布的分隔式加热板20的总数量在2-35块之间，每块分隔式加热板20的芯部为中空，并与夹套3直接相通，依靠夹套3流来的加热介质进行加热。利用沿圆周均匀分布的分隔式加热板20可以充分地提高釜体内无机颗粒和粉末的受热面积。
在釜体5顶部机架12的外缘连接固定有进料口6和出气口13，同时在釜体5底部轴承座19的外缘连接固定有出料口17和进气口2，夹套3包裹连接于除釜体5外部的顶部和底部部分区域以外的所有部分，加热介质进口16固定连接于夹套3筒体上顶端的外部，且靠近于出气口13，加热介质出口1固定连接于夹套3最底端的外部，并非常靠近于进气口2，耳座4固定连接于夹套3筒体上部居中的外部，并沿夹套3筒体圆周均匀分布。
由于在干燥设备釜体中部设置了螺杆和螺杆机筒，湿无机颗粒和粉末在螺杆转动下会被强制从下到上进行输送，在干燥设备釜底的无机颗粒和粉末被不断地输送到釜顶，并依靠自身重力落入设备釜体、螺杆机筒和分隔式加热板之间，这个过程在干燥中周而往复。无机颗粒和粉末被不断的翻新，其表面可以充分暴露，且与流经的干燥气体充分接触，在较短的时间内水分和挥发分便可以快速脱除。
沿圆周均匀分布的分隔式加热板既有分隔导流以重力方式下落的无机颗粒和粉末的作用，又可以最大程度地提高釜内无机颗粒和粉末的受热面积。干燥气体流的引入及抽真空手段的配合，可以进一步强化干燥效果，充分发挥干燥设备的优势。在通常条件下，本发明提供的干燥设备可以采用化工易取得的蒸汽来进行加热，能耗小，运行成本低。
进一步，本发明的通过上述干燥设备而实施的合成橡胶生产干燥方法包括：先将干燥设备加热到40-300℃；然后将含水量低于40％的无机颗粒和粉末投入到干燥设备中，同时关闭进料口；启动电机，湿无机颗粒和粉末在5-200r/min的螺杆转速下被强制从下到上进行输送，在干燥设备釜底的无机颗粒和粉末被不断地输送到釜顶，并依靠自身重力落入设备釜体、螺杆机筒和分隔式加热板之间，在干燥中整个过程周而往复；启动电机的同时打开进气口和出气口，温度在5-300℃干燥气体从进气口进入，并经过无机颗粒和粉末把水分和挥发分源源不断的从出气口迅速带走；物料在干燥5-600min后，关闭进气口和出气口，打开出料口出料。其中，用于加热设备的加热介质为热水、蒸汽、导热油、乙二醇、丙二醇、液体聚乙二醇和液体聚丙二醇中的任一种，当干燥温度在100-180℃时，优先采用蒸汽作为加热介质，蒸汽加热形式在化工企业被广泛采用，易于取得和使用。从进气口进入的干燥气体为空气、氮气、氦气、氩气、二氧化碳中的任一种或几种之组合，一般优先使用廉价的干燥空气，若物料在干燥过程中极其容易氧化，则优先使用普通干燥氮气或高纯氮气，在容易获得和价格适中的条件下，氩气也是不错的选择。
另外，在进行干燥时或干燥过程的后期还可以将进气口关闭，在出气口处抽真空，以迅速把橡胶颗粒中的水分和挥发分抽走，干燥设备内的真空度需≤-0.06Mpa，如果要求无机颗粒和粉末干燥后的含水量特别低(如<0.3％)，在一个干燥过程的末期采用上述抽真空的工艺方法就显得很有必要。
此外，对于无机粉末更适合在干燥过程中一直将进气口关闭，而在出气口处抽真空，通过高的真空度将无机粉末中的水分和挥发分抽走，干燥设备内的真空度需≤-0.07MPa。
下面通过具体实施例，来介绍本发明的无机颗粒和粉末的干燥方法。
实施例1
先将干燥设备加热到160℃，然后将含水量为40％的分子筛颗粒投入到干燥设备中，同时关闭进料口；启动电机，湿分子筛颗粒在80r/min的螺杆转速下被强制从下到上进行输送，在干燥设备釜底的颗粒被不断地输送到釜顶，并依靠自身重力落入釜体、螺杆机筒和分隔式加热板之间，在干燥中整个过程周而往复；启动电机的同时打开进气口和出气口，温度在170℃的氮气从进气口进入，并经过分子筛颗粒把水分和挥发分源源不断的从出气口迅速带走，气体流量为50m3/min。干燥设备中的螺杆14上的输送片(桨)之间的螺距完全等距，沿圆周均匀分布的分隔式加热板20的总数量为8块，干燥设备的加热介质为蒸汽。物料在干燥30min后，关闭进气口和出气口，打开出料口出料。利用恒重法测得干燥后分子筛颗粒的含水量为1.2％。
实施例2
先将干燥设备加热到300℃，然后将含水量为10％的碳酸钙粉末投入到干燥设备中，同时关闭进料口；启动电机，湿碳酸钙粉末在200r/min的螺杆转速下被强制从下到上进行输送，在干燥设备釜底的物料被不断地输送到釜顶，并依靠自身重力落入釜体、螺杆机筒和分隔式加热板之间，在干燥中整个过程周而往复；启动电机的同时打开进气口和出气口，温度在300℃的干燥空气从进气口进入，并经过物料把水分和挥发分源源不断的从出气口迅速带走，气体流量为3m3/min。干燥设备中的螺杆14上的输送片(桨)之间的螺距从下到上逐渐减小，沿圆周均匀分布的分隔式加热板20的总数量为16块，干燥设备的加热介质为导热油。物料在干燥30min后，关闭进气口，在出气口抽真空，釜内真空度为-0.09MPa，继续干燥20min后打开出料口出料。利用恒重法测得干燥后碳酸钙粉末的含水量为0.5％。
实施例3
先将干燥设备加热到240℃，然后将含水量为30％的分子筛颗粒投入到干燥设备中，同时关闭进料口；启动电机，湿分子筛颗粒在95r/min的螺杆转速下被强制从下到上进行输送，在干燥设备釜底的颗粒被不断地输送到釜顶，并依靠自身重力落入釜体、螺杆机筒和分隔式加热板之间，在干燥中整个过程周而往复；启动电机的同时打开进气口和出气口，温度在220℃的干燥空气从进气口进入，并经过分子筛颗粒把水分和挥发分源源不断的从出气口迅速带走，气体流量为200m3/min。干燥设备中的螺杆14上的输送片(桨)之间的螺距从下到上逐渐减小，沿圆周均匀分布的分隔式加热板20的总数量为32块，干燥设备的加热介质为导热油。物料在干燥10min后，关闭进气口，在出气口抽真空，釜内真空度为-0.09MPa，继续干燥10min后打开出料口出料。利用恒重法测得分子筛颗粒的含水量为0.2％。
实施例4
先将干燥设备加热到45℃，然后将含水量为15％的滑石粉粉末投入到干燥设备中，同时关闭进料口；启动电机，湿滑石粉粉末在10r/min的螺杆转速下被强制从下到上进行输送，在干燥设备釜底的物料被不断地输送到釜顶，并依靠自身重力落入釜体、螺杆机筒和分隔式加热板之间，在干燥中整个过程周而往复；启动电机的同时打开进气口和出气口，温度在5℃的干燥空气从进气口进入，并经过滑石粉粉末把水分和挥发分源源不断的从出气口迅速带走，气体流量为5m3/min。干燥设备中的螺杆14上的输送片(桨)之间的螺距从下到上逐渐减小，沿圆周均匀分布的分隔式加热板20的总数量为2块，干燥设备的加热介质为热水。物料在干燥600min后，关闭进气口和出气口，打开出料口出料。利用恒重法测得干燥后滑石粉粉末的含水量为6.5％。
实施例5
先将干燥设备加热到175℃，然后将含水量为12％的滑石粉粉末投入到干燥设备中，同时关闭进料口；启动电机，湿滑石粉粉末在20r/min的螺杆转速下被强制从下到上进行输送，在干燥设备釜底的物料被不断地输送到釜顶，并依靠自身重力落入釜体、螺杆机筒和分隔式加热板之间，在干燥中整个过程周而往复；启动电机的同时在出气口抽真空，并保证进气口关闭，釜内真空度为-0.075MPa。干燥设备中的螺杆14上的输送片(桨)之间的螺距从下到上逐渐减小，沿圆周均匀分布的分隔式加热板20的总数量为16块，干燥设备的加热介质为蒸汽。物料在干燥300min后，关闭进气口和出气口，打开出料口出料。利用恒重法测得干燥后滑石粉粉末的含水量为0.83％。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种无机颗粒和粉末的干燥设备，所述干燥设备包括加热介质出口(1)、进气口(2)、夹套(3)、耳座(4)、釜体(5)、进料口(6)、密封机构(7)、传动轴(8)、联轴器(9)、变速器(10)、电动机(11)、机架(12)、出气口(13)、螺杆(14)、螺杆机筒(15)、加热介质进口(16)、出料口(17)、密封机构(18)、轴承座(19)和分隔式加热板(20)，其特征在于：电动机(11)和变速器(10)安装固定于机架(12)的顶端，而机架(12)固定于釜体(5)外部的顶端中心位置，电动机(11)驱动变速器(10)，由变速器(10)通过联轴器(9)再通过传动轴(8)驱动螺杆(14)，传动轴(8)下部的螺杆(14)上装有密封机构(7)，螺杆(14)的另一端连接于固定在釜体(5)外部底端中心的轴承座(19)上，从而被精确地安装在螺杆机筒(15)内，轴承座(19)上部的螺杆(14)上装有密封机构(18)，螺杆机筒(15)依靠多个分隔式加热板(20)的一端固定于釜体(5)内部的中心位置，而分隔式加热板(20)的另一端则固定连接于釜体(5)筒体内部的中部并垂直于水平面，在釜体(5)顶部机架(12)的外缘连接固定有进料口(6)和出气口(13)，同时在釜体(5)底部轴承座(19)的外缘连接固定有出料口(17)和进气口(2)，夹套(3)包裹连接于除釜体(5)外部的顶部和底部部分区域以外的所有部分，加热介质进口(16)固定连接于夹套(3)筒体上顶端的外部，且靠近于出气口(13)，加热介质出口(1)固定连接于夹套(3)最底端的外部，耳座(4)固定连接于夹套(3)筒体上部居中的外部，并沿夹套(3)筒体圆周均匀分布。
2.根据权利要求1所述的无机颗粒和粉末的干燥设备，其特征在于，螺杆机筒(15)的圆柱轴中心线、螺杆(14)的圆柱轴中心线、釜体(5)的圆柱轴中心线三者完全重合。
3.根据权利要求1所述的无机颗粒和粉末的干燥设备，其特征在于，螺杆(14)上的输送片之间的螺距完全等距或螺距从下到上逐渐减小。
4.根据权利要求1所述的无机颗粒和粉末的干燥设备，其特征在于，分隔式加热板(20)在螺杆机筒(15)的外部和釜体(5)的内部之间沿圆周均匀分布，沿圆周均匀分布的分隔式加热板(20)的总数量在2-35块之间，每块分隔式加热板(20)的芯部为中空，并与夹套(3)直接相通，依靠夹套(3)流来的加热介质进行加热。
5.一种依靠权利要求1所述干燥设备而实施的无机颗粒和粉末的干燥方法，其特征在于，包括：先将干燥设备加热到40-300℃；然后将含水量低于40％的无机颗粒和粉末投入到干燥设备中，同时关闭进料口；启动电机，湿无机颗粒和粉末在5-200r/min的螺杆转速下被强制从下到上进行输送，在干燥设备釜底的无机颗粒和粉末被不断地输送到釜顶，并依靠自身重力落入设备釜体、螺杆机筒和分隔式加热板之间，在干燥中整个过程周而往复；启动电机的同时打开进气口和出气口，温度在5-300℃干燥气体从进气口进入，并经过无机颗粒和粉末把水分和挥发分源源不断的从出气口迅速带走；物料在干燥5-600min后，关闭进气口和出气口，打开出料口出料。
6.根据权利要求5所述的无机颗粒和粉末的干燥方法，其特征在于，用于加热设备的加热介质为热水、蒸汽、导热油、乙二醇、丙二醇、液体聚乙二醇和液体聚丙二醇中的任一种。
7.根据权利要求5所述的无机颗粒和粉末的干燥方法，其特征在于，从进气口进入的干燥气体为空气、氮气、氦气、氩气、二氧化碳中的任一种或几种之组合。
8.根据权利要求5所述的无机颗粒和粉末的干燥方法，其特征在于，在进行干燥时或干燥过程的后期还可以将进气口关闭，在出气口处抽真空，以迅速把橡胶颗粒中的水分和挥发分抽走，干燥设备内的真空度需≤-0.06MPa。
9.根据权利要求5所述的无机颗粒和粉末的干燥方法，其特征在于，对于无机粉末更适合在干燥过程中一直将进气口关闭，而在出气口处抽真空，通过高的真空度将无机粉末中的水分和挥发分抽走，干燥设备内的真空度需≤-0.07MPa。
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