CN205448637U - 一种射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备，包括设备的外箱体11，设备的内胆12，设备的自动控制装置13，惰性气体进入设备内胆的鼓入通道14，设备的射频发生器15，设备内胆内气体进入回收系统和三废处理系统的抽出通道16，设备的监测装置17，设备内胆内的履带输送装置19，干燥设备的改善热风分布的均风网22，供热系统预热的惰性气体进入设备内胆的鼓入通道23；内胆12上有通道，可与设备外围的惰性气体系统3、供热系统4、回收系统5、三废处理系统6贯通或关闭。本实用新型可用于气凝胶粉体、颗粒、毡、板、布、薄膜等多种形态产品的干燥，具有极高的生产效率和自动化程度，将有力提升气凝胶行业制造水平。

Description

一种射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备

技术领域

本实用新型涉及一种制备气凝胶的干燥设备，特别涉及一种射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备。

背景技术

气凝胶是一种新型的纳米多孔材料，因具有超低导热系数、低密度、低介电常数、低折射率和高比表面积、高绝缘性、高透光性等奇特性能，在热学、光学、电学、化学、声学等领域显示出许多神奇的特性，被称为改变世界的神奇材料。

当前气凝胶的生产技术主要包括超临界干燥生产技术和常压干燥生产技术，尽管经过10多年的发展，生产工艺不断改进和完善，生产效率不断提高，但不论国内还是国外企业基本都还是间歇式的半自动化生产，行业内还没有企业可以做到连续式的全自动生产。究其原因，一是超临界干燥生产中需要超临界高压萃取釜，常压干燥生产工艺中也需要采用干燥釜，气凝胶毡和气凝胶板等产品无法通过管道输送，必须将釜盖打开，通过行车吊装物料；二是传统气凝胶生产工艺的工段时间较长，特别是老化工段和改性工段，往往长达10几小时乃至数天，这给各工段的衔接带来很大阻碍。因此，当前各气凝胶生产企业主要是通过调整各生产工段设备数量组合和优化各工段的衔接来提升整个气凝胶生产的效率，进而降低成本。

间歇式半自动生产方式，不仅阻碍生产效率的提升，由于工段衔接环节多，现场操作工人多，还不利于产品质量的控制、人工成本的控制，生产过程中容易因人员误操作或乙醇等有机物泄露或设备故障引发的安全事故对现场人员生命安全的保障构成威胁。

为解决以上问题，本实用新型提出了一种全新的气凝胶快速生产干燥设备技术。

发明内容

一种射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备，包括设备的外箱体，设备的内胆，设备的自动控制装置，惰性气体进入设备内胆的鼓入通道，设备的射频发生器，设备内胆内气体进入回收系统和三废处理系统的抽出通道，设备的监测装置，设备内胆内的履带输送装置，干燥设备的改善热风分布的均风网，供热系统预热的惰性气体进入设备内胆的鼓入通道；监测装置中的金属监测装置和有机气体监测装置位于设备外箱体1和设备的内胆之间，温度监测装置、氧浓度监测装置和视频监视装置位于设备内胆内；设备上工作电机均为防爆电机；内胆上有通道，可与设备外围的惰性气体系统、供热系统、回收系统、三废处理系统贯通或关闭。

所述的惰性气体系统，向干燥设备供给惰性气体，确保干燥设备内的氧浓度低于干燥设备内可燃气体燃烧或爆炸需要的最低氧含量，惰性气体包括氮气、二氧化碳、氦气、氩气、氖气中的一种或几种。

所述的供热系统，由换热器和热介质组成，其中热介质包括热水、蒸汽、导热油、空气、惰性气体和电热丝中一种或几种。

所述回收系统，用于回收干燥设备中的可循环使用的原辅料以及惰性气体系统注入干燥设备的惰性气体，回收方式包括冷凝、蒸发、精馏、浓缩、吸附、过滤、筛分中一种或几种方式。

所述三废处理系统用于处理生产过程中产生的不可循环使用的废液、废气和废固。

所述的射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备，可以仅采用射频辐射干燥，也可以仅采用惰性气体热风干燥，还可以采用射频辐射干燥与惰性气体热风干燥组合干燥。

所述的射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备，具有射频发生器，射频发生器发出射频的工作频率为300KHz~300GHz，射频输出功率为250W~1000kW。

所述的射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备，具有监测装置和自动控制装置；监测装置包括金属监测装置、温度监测装置、氧浓度监测装置、有机气体监测装置和视频监视装置中的一种或几种，金属监测装置监测的金属粒径范围为大于0.1mm，温度监测装置监测的温度范围为-50~300℃，氧浓度监测装置监测的氧浓度范围为0.01%~25%；自动控制装置包括PLC控制系统装置或DCS控制系统装置或安全连锁装置，自动控制装置的控制界面可以远离工作现场；射频发生器、设备工作电机可以通过监测装置和自动控制装置实现远程或现场自动控制、安全连锁或紧急停车。

所述的射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备，具有前后贯通的内胆，能够阻隔生产过程中水分或酸组分或碱组分或有机组分与内胆外的干燥设备其他工作部件直接接触，内胆材质为聚合物或陶瓷或玻璃，内胆可以是一个整体也可以是多段拼接。

所述的射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备，内胆内具有履带输送装置，该输送装置的材质为聚合物或陶瓷或玻璃，输送装置在干燥设备内可以是一整条也可以是多段拼接，履带速度为0.1m/min~25m/min可调，履带输送装置可以是实心的，也可以是网孔的。

所述的射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备，内胆上有通道，可以与惰性气体系统、供热系统、回收系统、三废处理系统贯通或关闭。

所述的惰性系统，在射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备的入口和出口处设置有惰性气体封闭气幕，在干燥设备的其他部位有惰性气体鼓入通道和抽出通道，鼓入通道和抽出通道的风量基本相当并维持设备内部处于微正压。

所述的改善热风分布的均风网在履带输送装置的下方，并与设备内胆的底面构成气流可自由流动的空腔，供热系统预热的惰性气体进入设备内胆的鼓入通道23与设备内胆的底部相连。

所述的惰性气体系统、供热系统、回收系统和三废处理系统除了与射频辐射快速制备气凝胶设备相互连接贯通外，上述系统彼此之间也有通道和泵连接，可以进行物料或热量的相关交换。如供热系统可以为惰性气体系统、回收系统和三废处理系统提供热量，经回收系统处理过的惰性气体再回归到惰性气体系统。

所述的射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备，具有监测装置和自动控制装置，显著提升了生产的自动化水平和安全控制水平。

所述的射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备的内胆，材质为聚合物或陶瓷或玻璃，既起到有效的隔离内胆内的有机气体和酸、碱组分等进入设备内胆外，消除安全隐患，改善射频发生器等部件的工作环境，还能让射频发生器发出射频有效穿透而作用于气凝胶制备的相关物料，提升射频辐射利用率。

所述的在射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备入口和出口处设置惰性气体封闭气幕，有助于确保本实用新型设备连续式自动化安全生产，排除外部空气及物料进出对设备的内胆内气氛的影响。

射频辐射对气凝胶快速干燥启动加速的作用。因气凝胶制备的原辅料中往往含有水分、乙醇稀释剂等极性分子，在快速变化的射频场(300KHz~300GHz)作用下，其极性取向将随着外部射频场的变化而变化，造成极性分子的自旋运动效应，此时射频场的场能转化为介质内的热能，使物料温度升高，而达到射频加热的目的。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备具有以下显著优势。

1）生产效率显著提升。传统超临界干燥工艺或常压干燥工艺干燥气凝胶往往需要几到数十小时时间，采用本实用新型可以在0.5~2h内完成全部干燥流程。

2）可以实现连续式全自动生产。本实用新型克服了传统干燥设备只能间歇式半自动化生产的难题，可与气凝胶生产的溶胶-凝胶、老化、置换改性等工序无缝对接，实现连续式全自动生产，乃至实现生产的无人化，将极大促进气凝胶行业生产水平的自动化和智能化，实现高端新材料的高端制造。

3）有利于产品质量的控制和生产安全保障。本实用新型的高度自动化，易于确保产品各批次质量的一致性，极大减少车间现场操作人员，避免人员误操作、减少人员与乙醇等危险化学品的接触几率，极大提升了现场操作人员的生命安全保障。

）可以适用于多种形态气凝胶产品的生产。传统干燥设备一般仅能使用于单一形态产品的生产，本实用新型可以适用于气凝胶粉体、气凝胶颗粒、气凝胶毡、气凝胶板、气凝胶布和气凝胶薄膜等多种形态的产品的生产，极大扩宽的生产的柔性度和适用性，非常利于企业扩展产品应用、节省设备投资。

附图说明

图1射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备结构示意图；

图2射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备与外围系统组成示意图。

图中，其中11为设备的外箱体，12为设备的内胆，13为设备的自动控制装置，14为惰性气体进入设备内胆的鼓入通道，15为设备的射频发生器，16为设备内胆内气体进入回收系统和三废处理系统的抽出通道，17为设备的监测装置，19为设备内胆内的履带输送装置，22为干燥设备的改善热风分布的均风网，23为经供热系统预热的惰性气体进入设备内胆的鼓入通道；10为射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备，3为惰性气体系统，4为供热系统，5为回收系统，6为三废处理系统。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体的实施方式对本实用新型的射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备进行更加详细的描述。

如图1所示，射频辐射快速制备气凝胶置干燥设备，包括干燥设备的外箱体11，干燥设备的内胆12，干燥设备的自动控制装置13，惰性气体进入干燥设备内胆的鼓入通道14，干燥设备的射频发生器15，干燥设备内胆内气体进入回收系统和三废处理系统的抽出通道16，干燥设备的监测装置17，干燥设备内胆内的履带输送装置19，干燥设备的改善热风分布的均风网22，供热系统预热的惰性气体进入干燥设备内胆的鼓入通道23。

上述图1中的履带输送装置可以是实心履带或网孔履带，根据产品情况不同，履带形态优选会有不同。如生产气凝胶颗粒和粉体的所有设备履带优选实心履带；如生产气凝胶毡或气凝胶板，优选网孔履带。

根据生产气凝胶产品形态的不同，射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备10的物料入口或出口处还有相应的放料或收料装置。

如图2所示，射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备与外围系统组成，包括射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备10，惰性气体系统3，供热系统4，回收系统5，三废处理系统6。

下面结合二氧化硅气凝胶绝热毡的一项生产实例，进一步说明本实用新型。

首先进行干燥设备内胆12内的惰性气体置换。在投料前应先通过惰性气体进入干燥设备内胆的通道14，将惰性气体系统3中的二氧化碳气体注入干燥设备内胆12，在干燥设备10的入口和出口处的内胆12设置二氧化碳气体封闭风幕阻断外部空气进入内胆，然后开启干燥设备内胆内气体进入回收系统和三废处理系统的通道16，对干燥设备内胆12内气体进行回收或三废处理，控制鼓入通道14的进风量和通道16的出风量，保持干燥设备内胆12内为微正压，当内胆12内的监测装置17氧浓度监测装置反馈氧浓度低于2%时，启动自动控制装置13和监测装置17，准备生产投料。

将经供热系统4预热的温度为105℃二氧化碳气体从干燥设备10的鼓入通道23导入，经过均风网22吹扫凝胶物料，同时启动干燥设备10的射频发生器15，射频发生器15的工作频率为2450MHz，功率为60~150kw之间，确保监测装置17的温度检测装置反馈的温度为70~120℃，调节干燥设备10的气体抽出通道16的抽风量，使干燥设备10内胆12内的气压为微正压且略低于干燥设备10出口处通过鼓入通道14鼓入的二氧化碳气体封闭风幕的气压，抽出通道16抽出的气体进入回收系统5回收利用或进入三废处理系统6处理达标后排放，约30分钟后，干燥完成，通过干燥设备出口的收料装置（收卷机）将气凝胶绝热毡收卷待检。

生产过程中，监测装置17全程工作，一旦监测到干燥设备10的内胆12内的有机气体逸出，或内胆内气体温度超标或氧浓度超标或监测到金属颗粒，自动控制装置13将启动安全连锁或紧急停车。

由此，通过本实用新型可以实现连续式的高度自动化水平的快速完成气凝胶生产的干燥过程。

上述实施例仅用于解释说明本实用新型的发明构思，而非对本实用新型权利保护的限定，凡是依据本实用新型的技术和方法实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术和方法方案的范围内。

Claims (9)

1.一种射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备，其特征是，包括设备的外箱体（11），设备的内胆（12），设备的自动控制装置（13），惰性气体进入设备内胆的鼓入通道（14），设备的射频发生器（15），设备内胆内气体进入回收系统和三废处理系统的抽出通道（16），设备的监测装置（17），设备内胆内的履带输送装置（19），干燥设备的改善热风分布的均风网（22），供热系统预热的惰性气体进入设备内胆的鼓入通道（23）；监测装置（17）中的金属监测装置和有机气体监测装置位于设备外箱体（11）和设备的内胆（12）之间，温度监测装置、氧浓度监测装置和视频监视装置位于设备内胆（12）内；设备上工作电机均为防爆电机。

2.如权利要求1所述的射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备，其特征是，仅采用射频辐射干燥，或仅采用惰性气体热风干燥，或采用射频辐射干燥与惰性气体热风干燥组合干燥。

3.如权利要求1所述的射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备，其特征是，具有射频发生器（15），射频发生器发出射频的工作频率为300KHz~300GHz，射频输出功率为250W~1000kW。

4.如权利要求1所述的射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备，其特征是，具有监测装置（17）和自动控制装置（13）；监测装置（17）包括金属监测装置、温度监测装置、氧浓度监测装置、有机气体监测装置和视频监视装置中的一种或几种，金属监测装置监测的金属粒径范围为大于0.1mm，温度监测装置监测的温度范围为-50~300℃，氧浓度监测装置监测的氧浓度范围为0.01%~25%；自动控制装置（13）包括PLC控制系统装置或DCS控制系统装置或安全连锁装置；射频发生器（15）、设备工作电机通过监测装置（17）和自动控制装置（13）实现远程或现场自动控制、安全连锁或紧急停车。

5.如权利要求1所述的射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备，其特征是，具有前后贯通的内胆（12），能够阻隔生产过程中水分或酸组分或碱组分或有机组分与内胆外的设备其他工作部件直接接触，内胆材质为聚合物或陶瓷或玻璃，内胆是一个整体或是多段拼接。

6.如权利要求1所述的射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备，其特征是，内胆内具有履带输送装置（19），该输送装置的材质为聚合物或陶瓷或玻璃，输送装置在设备内是一整条或是多段拼接，履带速度为0.1m/min~25m/min可调，履带输送装置是实心的，或是网孔的。

7.如权利要求1所述的射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备，其特征是，在射频辐射快速干燥设备的入口和出口处设置有惰性气体封闭气幕，在设备的其他部位有惰性气体鼓入通道和抽出通道，鼓入通道和抽出通道的风量基本相当并维持设备内部处于微正压。

8.如权利要求1所述的射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备，其特征是，改善热风分布的均风网（22）在履带输送装置（19）的下方，并与设备内胆（12）的底面构成气流可自由流动的空腔，供热系统预热的惰性气体进入设备内胆的鼓入通道（23）与设备内胆（12）的底部相连。

9.如权利要求1所述的射频辐射快速制备气凝胶的干燥设备，其特征是，内胆上有通道，可与设备外围的惰性气体系统（3）、供热系统（4）、回收系统（5）、三废处理系统（6）贯通或关闭。