ES2834749T3 - Método continuo de fabricación de un aerogel - Google Patents

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ES2834749T3 ES17765204T ES17765204T ES2834749T3 ES 2834749 T3 ES2834749 T3 ES 2834749T3 ES 17765204 T ES17765204 T ES 17765204T ES 17765204 T ES17765204 T ES 17765204T ES 2834749 T3 ES2834749 T3 ES 2834749T3
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Abstract

Un método para producir un aerogel granulado (1) a partir de un precursor (2), que comprende las siguientes etapas: - mezclar el precursor (2) con un disolvente sintético (3) y un agente de hidrólisis tal como agua, y si es necesario, un catalizador (4), para obtener un gel, - granular el producto obtenido, en particular cortando un chorro de dicho gel, para producir gránulos, - mantener los gránulos en contacto con el disolvente sintético (3) y el agente de hidrólisis, - lavar los gránulos añadiendo un disolvente de lavado para extraer en particular el agente de hidrólisis y, si es apropiado, el catalizador (4), - secar los gránulos para extraer los disolventes sintético (3) y/o lavar los disolventes mediante el envío en exceso de CO2 supercrítico, caracterizado porque las etapas de granulación, mantenimiento, lavado y secado realizan a una presión superior a la del punto crítico del CO2, y estas condiciones se mantienen entre estas etapas.

Description

DESCRIPCIÓN
Método continuo de fabricación de un aerogel
La presente invención está en el campo de los materiales. Se refiere más precisamente de un método continuo de fabricación de un aerogel.
El aerogel es un material sólido cuya estructura consiste en una matriz porosa en la que la mayoría de los poros presentan un diámetro comprendido entre 2 y 50 nm (mesoporos). Gracias a estos, podemos esperar obtener propiedades excepcionales, tales como una porosidad elevada (“ 95 %), un área superficial específica elevada (hasta 1000 m2/g), una baja conductividad térmica (“ 0,01 W/mK), un bajo índice de refracción (“ 1,05), y una transmisión óptica elevada (90 %). Por ejemplo, es muy eficiente como aislamiento térmico. La producción de aerogel se basa en la transformación de una solución molecular coloidal o similar en un gel reticulado. Dependiendo de la naturaleza de los precursores, los aerogeles pueden ser inorgánicos (por ejemplo, precursores a base de óxido de silicio, zirconio o titanio), orgánicos (a base de polímeros de resorcinol-formaldehído, de poliuretano o de celulosa) o híbridos (obtenidos a partir de precursores órgano-minerales o por combinación)
El aerogel es obtenido por reemplazo de la parte líquida de un gel por un gas, durante una etapa denominada secado. Esta transformación necesita un método y una instalación considerable, y por lo tanto conlleva a un coste de producción elevado. En efecto, con el fin de producir una aerogel de calidad, la etapa de secado debe ser realizada sin generar un sistema bifásico con las fuerzas capilares asociadas, las cuales ocasionarían la destrucción parcial o total de la nanoestructura del gel. Por lo tanto debe realizarse en un ambiente supercrítico (SCD), a temperatura y presión elevadas. Éste no está adaptado para una producción industrial eficaz, principalmente porque la introducción de productos en un módulo de secado supercrítico se debe realizar por lotes. Con el fin de producir cantidades industriales de aerogel a un coste razonable, la etapa de secado puede ser realizada a presión ambiente (APD, Secado a presión ambiental), pero debido a la evaporación del disolvente, la calidad del producto está directamente comprometida, y esto implica otras dificultades relacionadas con la necesidad de la modificación química del producto. Además, la producción de aerogel a partir de un precursor necesita de diferentes etapas, estas a menudo se llevan a cabo de forma individual, y en ocasiones, por diferentes actores en lugares diferentes, lo que aumenta aún más los tiempos y el coste de producción, así como los riesgos inducidos por los cambios de estado en la calidad final del producto.
El documento US6670402B1 propone un método de producción de aerogel acelerado a través de la inyección de CO2 supercrítico durante la etapa de secado, el envío de ondas de presión, y la utilización de un gas no reactivo y no condensable (NRNC) durante la despresurización. Sin embargo, el método descrito utiliza un extractor que funciona de forma discontinua en modo por lotes.
La presente invención tiene por objetivo compensar al menos parcialmente estas desventajas. Para este propósito, propone un método de fabricación de un aerogel granulado a partir de un precursor, que comprende las siguientes etapas:
- mezclar el precursor con un disolvente sintético y un agente de hidrolisis tal como el agua, y en el caso necesario un catalizador, para obtener un gel,
- granular el producto obtenido, en particular cortando un chorro de dicho gel, para producir los gránulos, - mantener los gránulos en contacto con el disolvente sintético y el agente de hidrólisis,
- lavar los gránulos añadiendo un disolvente de lavado para extraer el agente de hidrólisis particular, y si es apropiado, el catalizador,
- secar los gránulos para extraer el disolvente sintético y/o lavar los disolventes mediante el envío en exceso de CO2 supercrítico,
Este proceso es particular debido a que las etapas de granulación, mantenimiento, lavado y secado se realizan a una presión superior a la del punto crítico del CO2 , y estas condiciones se mantienen entre estas etapas.
Gracias a estas disposiciones, el método de fabricación de aerogel puede llevarse a cabo de manera continua, el aumento de presión puede realizarse en una etapa en la cual los productos aún son fluidos. De hecho, tan pronto como los productos estén sólidos (justo después de la granulación), no es posible un aumento de presión de manera continua.
Gracias a la invención, los productos no requieren ningún aumento de presión una vez que estén sólidos, ni despresurización, aparte de la despresurización final. El tiempo de fabricación, así como los costes, son reducidos significativamente, y la calidad del producto se mejora, debido a la reducción de etapas arriesgadas de cambio de estado y despresurización.
Según otras características:
- la etapa de mezclado puede ser igualmente realizada a una presión superior a la del punto crítico del CO2 , lo que permite una ligera aceleración de esta etapa,
- durante la etapa de secado, los gránulos cargados con disolvente pueden someterse a un chorro de CO2 supercrítico para someterlos a condiciones de lecho fluidizado, en condiciones de temperatura y de presión tales que el CO2 sea supercrítico, y que las partículas cargadas con disolvente sean más pesadas que las partículas cargadas con CO2 , lo que permite que la etapa de secado se lleve a cabo de manera continua y acelere la etapa de secado, - el disolvente sintético y/o lavado puede ser un disolvente orgánico y la etapa de secado se puede llevar a cabo a una presión de entre 100 y 200 bares y una temperatura entre 35 y 50 °C, siendo el etanol un producto económico y adecuado para el proceso, y las condiciones entre 100 y 200 bares y 35 y 50 °C, lo que permite que a ciertas velocidades de inyección de CO2 en el lecho fluidizado, las partículas que contienen etanol no sean arrastradas, mientras aquellas que sólo contienen CO2 supercrítico sean arrastradas por la parte superior de la torre, y puedan ser recuperadas para el procesamiento adicional,
- - el método de fabricación del aerogel puede incluir, después de la etapa de secado, una etapa de reemplazo del CO2 supercrítico por un gas inerte, preferiblemente nitrógeno, y luego una etapa de descompresión, preferiblemente incremental, esta etapa adicional permite una rápida descompresión sin dañar los gránulos del aerogel,
- durante la etapa de reemplazo de CO2 supercrítico por un gas inerte, los gránulos cargados con CO2 supercrítico pueden someterse a un chorro de dicho gas inerte para someterlos a condiciones de lecho fluidizado, en condiciones de temperatura y de presión tales que el CO2 sea supercrítico, y que las partículas cargadas de CO2 supercrítico sean más pesadas que las partículas cargadas con gas inerte, lo que permite por lo tanto realizar una etapa de reemplazo de CO2 supercrítico por un gas inerte de manera continua y acelerar esta etapa.
La presente invención se refiere además una instalación para la fabricación de un aerogel en gránulos a partir de un precursor, que comprende:
- un reactor de mezcla
- un dispositivo de granulación capaz de formar gránulos a partir de un chorro de líquido gelificado procedente del reactor de mezcla, si es necesario ubicado en el interior del reactor de envejecimiento,
- un reactor de envejecimiento
- un reactor de lavado
- un dispositivo de secado
- un dispositivo de descompresión
Esta instalación es particular porque el reactor de envejecimiento, el reactor de lavado y el reactor de secado, así como los medios de transferencia de producto entre estos reactores, están configurados para operar y permitir el mantenimiento de dichos productos desde un reactor al otro a una presión superior a la del punto crítico de CO2.
Gracias a estas disposiciones, la instalación hace posible la fabricación continua de gránulos de aerogel, el aumento de presión se puede realizar en una etapa en la que los productos aún son fluidos.
Según otras características:
- el reactor de mezcla puede configurarse además para funcionar y permitir el mantenimiento de dichos productos de un reactor al otro a una presión superior a la del punto crítico de CO2 ; esto permite en particular reducir aún más el tiempo de reacción,
- la instalación puede comprender además una primera torre de lecho fluidizado configurada para permitir que el solvente contenido en los gránulos sea reemplazado por CO2 supercrítico, lo que hace posible llevar a cabo el secado de los gránulos de manera continua y acelerar la etapa de secado,
- la instalación puede comprender además una segunda torre de lecho fluidizado configurada para permitir que el CO2 supercrítico contenido en los gránulos sea reemplazado por un gas inerte presurizado, preferiblemente nitrógeno, para una rápida descompresión sin dañar los gránulos de aerogel.
La presente invención se entenderá mejor leyendo la descripción detallada que sigue, con referencia a las figuras adjuntas en las que:
- La figura 1 es un diagrama que ilustra una instalación capaz de llevar a cabo el método de acuerdo con la invención.
El método de acuerdo con la invención consiste en la producción de un aerogel 1 de manera continua. Para ello, todas las etapas de fabricación del aerogel 1 se producen bajo una presión superior a la del punto crítico de CO2 requerido para la etapa de secado, desde la etapa de granulación, desde la cual el aerogel se vuelve sólido, hasta la etapa de secado. La producción del precursor, si se incluye en el método, también se puede realizar a una presión superior a la del punto crítico de CO2. La etapa de mezcla puede o no realizarse a una presión superior a la del punto crítico de CO2. El punto crítico de CO2 se encuentra a una temperatura de aproximadamente 31 °C, y una presión de aproximadamente 73 bares. Dado que los productos de base de la producción de aerogel son líquidos, es posible presurizarlos de manera continua, por ejemplo, por medio de una bomba. Esto evita la necesidad de presurizar el gel (sólidos) durante la etapa de secado, que solo se puede hacer por lotes (proceso por lotes).
El producto de base usado para la producción del aerogel 1 es el precursor. Para la producción del aerogel de sílice 1, el precursor se puede producir a partir de una fuente rica en sílice, como la arena. Puede ser un alcoxisilano, y más particularmente TMOS (ortosilicato de tetrametilo) o TEOS (ortosilicato de tetraetilo), que se puede preferir debido a que el metanol y etanol son subproductos de sus respectivas reacciones; o de un ácido silíceo acuoso y sus oligómeros (ácidos polisilícicos), también llamados silicatos de sodio. Se pueden usar otros tipos de precursores sin apartarse del alcance de la invención, para producir, por ejemplo, carbono, alúmina, aerogeles de óxido metálico 1 o precursores orgánicos tales como celulosa o poliuretano. o productos derivados de ellos.
La siguiente descripción se refiere a la producción de aerogel 1 de sílice, pero es fácil, para el experto en la técnica, transferir estos métodos para la producción de otros tipos de aerogeles 1.
El método de acuerdo con la invención puede comprender la producción de un precursor 2, en cuyo caso los productos necesarios para la producción del precursor 2 se introducen por medio de una bomba.
El precursor 2 también se puede producir fuera del método, en cuyo caso el precursor 2 se introduce antes de mezclar.
El precursor 2 es mezclado con un agente hidrolizante tal como agua, un disolvente sintético 3 tal como el etanol, por ejemplo, metanol o acetona al 95 %,, y si es necesario, un catalizador 4. Esta mezcla se realiza en un reactor de mezcla 5. Se da lugar a dos reacciones: la hidrólisis y la condensación. La hidrólisis está provocada por la presencia del agente hidrolizante, y permite formar, a partir de un precursor 2, por ejemplo, el dióxido de silicio. El dióxido de silicio forma una solución coloidal con el disolvente sintético 3. La condensación consiste en la aglomeración de partículas coloidales en una red continua tridimensional llamada gel; a lo que se denomina gelificación. Las velocidades relativas de reacciones de condensación y de hidrólisis pueden ser contraladas por la introducción de un catalizador 4. El tipo de catalizador 4 elegido, y más precisamente su pH, influye en el tipo de red producida por la condensación y, por lo tanto, en el tipo de aerogel 1 como producto final. El amoníaco, por ejemplo, puede ser elegido como el catalizador 4 básico. Las reacciones de hidrólisis y condensación pueden tener lugar simultáneamente, mezclando todos los productos, o sucesivamente, preparando soluciones intermedias y luego mezclando estas soluciones intermedias juntas; estas se denominan síntesis de una etapa o dos etapas.
Después de la mezcla se produce la etapa de granulación. El gel, cuando su viscosidad ha aumentado suficientemente, se corta para obtener gránulos. Esto se logra mediante un dispositivo de granulación 6, como, por ejemplo, un cortador de chorro, o mediante otra solución conocida por los expertos en la técnica, por ejemplo un goteo o por pulverización. El tipo de dispositivo de granulación 6 puede influir en la granulometría de los gránulos obtenidos, el cortador de chorro produce en particular gránulos más grandes, típicamente por encima de 50 micrones y hasta el milímetro o incluso por encima, y los gránulos más finos de pulverización, hasta dimensiones de aproximadamente 5 micrones o incluso menos; tales gránulos finos a veces también se denominan polvo, pero también se les denominará gránulos en el alcance de la presente invención.
En el contexto de la presente invención, la etapa de mezcla puede llevarse a cabo, o no, a una presión superior a la del punto crítico de CO2, pero la etapa de granulación debe realizarse a una presión superior a la del punto crítico de CO2. Esto no impide su buen funcionamiento y tiende a acelerar ligeramente esta operación. La granulación a alta presión es conocida por los expertos en la técnica, no plantea ningún problema particular.
La etapa siguiente a la granulación es la etapa de envejecimiento. Después de que se forme el gel, aún queda una gran cantidad de partículas que aún no han completado su reacción. La etapa de envejecimiento puede consistir, por ejemplo, en una larga maceración del gel en una solución, en un reactor de envejecimiento 7 que puede comprender el mismo disolvente, agente hidrolizante y catalizador durante la síntesis. Después de la etapa de envejecimiento, sustancialmente todas las partículas han reaccionado, todas las conexiones entre las moléculas se finalizan y el gel es más sólido. El tipo de estructura así obtenida varía según diferentes parámetros, como el tiempo, el pH de la solución, el tipo de disolvente sintético y la temperatura.
En una realización preferida de la invención, las etapas de granulación y envejecimiento tienen lugar en el mismo reactor de envejecimiento 7. El gel se introduce entonces por la parte superior del reactor de envejecimiento 7, o se corta en gránulos, antes de caer en el reactor de envejecimiento 7, donde la reacción de hidrólisis y de condensación pueden continuar.
Después de la etapa de envejecimiento, la etapa de lavado se lleva a cabo para eliminar impurezas y residuos de compuestos sin reaccionar de los gránulos. La mayoría de las impurezas consisten en catalizador y agua. La etapa de lavado es importante porque la presencia de agua u otros componentes en la etapa de secado puede causar la degradación de la estructura del aerogel 1 ya que la mezcla puede no ser completamente soluble en el CO2 supercrítico, conllevando, por lo tanto, a un producto final de mala calidad. El lavado puede llevarse a cabo por inmersión en una solución de disolvente de lavado en un reactor de lavado 8. El disolvente usado para la etapa de lavado puede ser etanol, u otro disolvente soluble en el CO2 supercrítico como, por ejemplo, acetona, isopropanol o metanol.
La etapa de lavado puede ser una oportunidad para introducir un agente hidrofugante, como por ejemplo hexametildisiloxano (HMDSO) o el hexametildisilazano (HMDZ). Este agente interactúa con la superficie del gel para hacerlo hidrofóbico. Esto es necesario para ciertas aplicaciones para que el aerogel 1 finalmente producido no se degrade al entrar en contacto con la humedad del aire. El agente hidrofugante también se puede introducir durante la etapa de secado o incluso después.
Finalmente, el disolvente presente en los gránulos, por ejemplo, etanol, debe eliminarse del gel para obtener un aerogel I. El secado por evaporación simple no produce un aerogel 1 de buena calidad, ya que la evaporación puede destruir los enlaces entre moléculas dentro de la red del gel debido a las tensiones capilares creadas por un estado bifásico. Para producir un aerogel 1 de buena calidad, el proceso según la invención comprende una etapa de secado supercrítico. Este tipo de secado hace posible evitar dañar el aerogel durante el secado, al evitar un sistema bifásico y las fuerzas capilares asociadas, y que de otro modo causarían la destrucción parcial o total de la nanoestructura del gel.
Los expertos en la técnica conocen varios métodos de secado con CO2 supercrítico. Acorde con una realización preferida del método de acuerdo con la invención, se propone el siguiente método:
En la primera fase del secado supercrítico, los gránulos se introducen desde abajo en una primera torre de lecho fluidizado 9 en la que también se inyecta desde abajo, el CO2 en estado supercrítico. Se elige el CO2 porque su presión y temperatura supercríticas son relativamente bajas, y el disolvente, por ejemplo, el etanol, es soluble en CO2. El uso de un lecho fluidizado permite un secado rápido, donde cada partícula está en contacto directamente con el chorro de CO2 que disuelve el disolvente a evacuar.
En un lecho fluidizado, se regula la velocidad de inyección del gas. Mientras esta velocidad sea inferior a la velocidad de fluidización, las partículas permanecen asentadas juntas. A partir de esta velocidad, y hasta la velocidad de volatilización, las partículas son elevadas por el chorro de gas, permanecen en movimiento, pero no son arrastradas. Este es el estado que permite que el CO2 entre rápidamente en contacto con cada una de las partículas. Más allá de la velocidad de volatilización, las partículas son arrastradas por el chorro de gas y son evacuadas por la parte superior de la torre.
La velocidad de volatilización no es la misma si la partícula contiene etanol o CO2 supercrítico a la temperatura y presión elegidas para el lecho fluidizado. Para la fabricación de aerogel de sílice 1 y etanol como disolvente, son adecuadas una presión de 130 bar y una temperatura de 45 oC. Esta diferencia de velocidad de volatilización se utiliza para ajustar la velocidad del lecho fluidizado de modo que las partículas que contienen etanol no sean arrastradas, mientras que las que contienen solo CO2 sean arrastradas hasta la parte superior de la torre, y se puedan recuperar para su procesamiento adicional. El CO2 supercrítico se evacua hacia un decantador y luego a un separador del disolvente. Los gránulos que contienen el etanol permanecen en el primer lecho fluidizado 9, y continúan frente al chorro de CO2 , hasta que el etanol es reemplazado por el CO2, y luego son arrastrados.
Para la fabricación de un aerogel de sílice 1 y etanol como disolvente, el lecho fluidizado se puede ajustar, por ejemplo, a 130 bares y 45 °C. Tales condiciones permiten un rango de velocidad favorable para todos los tamaños de partículas relevantes para la producción.
A la salida del primer lecho fluidizado 9, el CO2 supercrítico mezclado con etanol entra en un separador 10 de CO2/etanol, lo que permite reinyectar el CO2 supercrítico puro en el lecho fluidizado 9 y así reemplazar progresivamente todo el disolvente con CO2 supercrítico. El etanol se puede reinyectar en la etapa de mezclado o lavado.
En la segunda fase del secado supercrítico, los gránulos son inyectados en una segunda torre de lecho fluidizado 11, en la que se inyecta nitrógeno en estado supercrítico, o cualquier otro gas inerte, en las condiciones establecidas, como aire seco, argón, criptón. El segundo lecho fluidizado 11 se establece de manera que, al igual que el CO2 ha reemplazado al etanol en el primer lecho fluidizado 9, el nitrógeno reemplace al CO2 en el segundo lecho fluidizado I I .
El nitrógeno se puede producir a partir del aire en una unidad de producción de nitrógeno que forma parte del método de acuerdo con la invención; o puede ser producido fuera de la instalación. Se describe como incompresible en el alcance de la presente invención porque es mucho menos compresible que el CO2.
Un decantador 12 puede ser utilizado a la salida del primer lecho fluidizado 9, para separar el CO2 supercrítico que será devuelto al primer lecho fluidizado 9, los gránulos cargados con CO2 , para ser devuelto al segundo lecho fluidizado 11. En una realización preferida de la invención, el mismo decantador 12 también se usa para separar el CO2 supercrítico y el nitrógeno supercrítico en la salida del segundo lecho fluidizado 11, para devolverlos respectivamente al primer lecho fluidizado 9 y al segundo lecho fluidizado 11. En las condiciones de CO2 supercrítico, la densidad de estos dos gases es muy diferente y la decantación es inmediata.
A la salida del segundo lecho fluidizado 11, el aerogel debe estar despresurizado. Dado que el nitrógeno es mucho menos compresible que el CO2 , la despresurización no daña el aerogel y puede hacerse más rápidamente que si algo de CO2 todavía estuviera presente en los gránulos. Por lo tanto, la fase de despresurización toma solo unos minutos, mientras que la despresurización del aerogel que aún contiene CO2 toma varias horas, ya que la tasa de despresurización debe ser inferior a 0,3 bar por minuto. La despresurización se realiza en un dispositivo de descompresión 13. La despresurización puede ser directa o a través de una serie de reactores de despresurización 13.
En cada nivel, el nitrógeno se puede recuperar y enviar al segundo lecho fluidizado 11. A la salida del primer nivel, el CO2 residual se puede devolver al decantador 12.
Cuando vuelve a las condiciones atmosféricas, el nitrógeno se separa por medios conocidos y el aerogel 1 se recupera. Se puede separar el polvo 14 o gránulos demasiado finos 15 y utilizarlos para aplicaciones específicas. Esto deja el aerogel 1 granulado con un tamaño granulado que corresponde al deseado.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un método para producir un aerogel granulado (1) a partir de un precursor (2), que comprende las siguientes etapas:
- mezclar el precursor (2) con un disolvente sintético (3) y un agente de hidrólisis tal como agua, y si es necesario, un catalizador (4), para obtener un gel,
- granular el producto obtenido, en particular cortando un chorro de dicho gel, para producir gránulos, - mantener los gránulos en contacto con el disolvente sintético (3) y el agente de hidrólisis,
- lavar los gránulos añadiendo un disolvente de lavado para extraer en particular el agente de hidrólisis y, si es apropiado, el catalizador (4),
- secar los gránulos para extraer los disolventes sintético (3) y/o lavar los disolventes mediante el envío en exceso de CO2 supercrítico,
caracterizado porque las etapas de granulación, mantenimiento, lavado y secado realizan a una presión superior a la del punto crítico del CO2 , y estas condiciones se mantienen entre estas etapas.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación anterior, en el que la etapa de mezcla también se lleva a cabo a una presión superior a la del punto crítico de CO2.
3. Un método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que, durante la etapa de secado, los gránulos cargados de disolvente se someten a un chorro de CO2 supercrítico para ponerlos bajo condiciones de lecho fluidizado, bajo condiciones de temperatura y presión tales que el CO2 es supercrítico, y las partículas cargadas con disolvente son más pesadas que las partículas cargadas con CO2.
4. Un método de acuerdo con la reivindicación anterior, en el que la velocidad del lecho fluidizado se ajusta de manera que las partículas cargadas con disolvente no sean arrastradas y permanezcan en contacto con el flujo de CO2 hasta que el disolvente se reemplace por el CO2 , mientras que aquellas que solo contienen CO2 sean arrastradas desde la parte superior de la torre y se puedan recuperar para continuar el método.
5. Un método de acuerdo con la reivindicación anterior, en donde el disolvente es etanol.
6. Un método de acuerdo con la reivindicación anterior, en el que el disolvente sintético (3) y/o el disolvente de lavado es un disolvente orgánico y la etapa de secado se lleva a cabo bajo una presión de entre 100 y 200 es y una temperatura de entre 35 y 50 °C.
7. Un método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que comprende, después de la etapa de secado, una etapa de reemplazo del CO2 supercrítico por un gas inerte, preferiblemente nitrógeno, y luego una etapa de descompresión, preferiblemente en etapas.
8. Un método de acuerdo con la reivindicación anterior, en el que, durante la etapa de reemplazo del CO2 supercrítico por un gas inerte, los gránulos cargados con CO2 supercrítico se someten a un chorro de dicho gas inerte, para ponerlos bajo condiciones de lecho fluidizado, bajo condiciones de temperatura y presión, de modo que el CO2 es supercrítico y las partículas cargadas de CO2 supercrítico son más pesadas que las partículas cargadas con gas inerte.
9. Instalación para la fabricación de un aerogel granulado (1) a partir de un precursor (2) que comprende:
- un reactor de mezcla (5),
- un dispositivo de granulación (6), capaz de formar gránulos a partir de un chorro de líquido gelificado proveniente del reactor de mezcla (5), si es necesario ubicado dentro del reactor de envejecimiento (7). - un reactor de envejecimiento (7),
- un reactor de lavado (8),
- un dispositivo de secado,
- un dispositivo de descompresión (13),
caracterizado porque el reactor de envejecimiento (7), el reactor de lavado (8) y el dispositivo de secado, así como los medios de transferencia de producto entre estos reactores, están configurados para operar y permitir que dichos productos se mantengan de un reactor a otro a una presión superior a la del punto crítico del CO2.
10. Instalación de acuerdo con la reivindicación anterior, en la que el reactor de mezcla (5) también está configurado para funcionar y permitir que dichos productos se mantengan de un reactor a otro a una presión superior a la del punto crítico del CO2.
11. Instalación de acuerdo con la reivindicación anterior, que comprende además una primera torre de lecho fluidizado (9) configurada para permitir el reemplazo del disolvente contenido en los gránulos por CO2 supercrítico.
12. Instalación de acuerdo con la reivindicación anterior, en donde dicha torre comprende un medio para inyectar CO2 supercrítico desde abajo, un medio de entrada de los gránulos cargados con disolvente desde abajo, y un medio de salida de los gránulos cargados con CO2 desde arriba.
13. Instalación de acuerdo con la reivindicación anterior, que comprende además una segunda torre de lecho fluidizado (11) configurada para reemplazar el CO2 supercrítico contenido en los gránulos por un gas inerte presurizado, preferiblemente nitrógeno.
14. Instalación de acuerdo con la reivindicación anterior, en la que dicha torre comprende un medio para inyectar CO2 supercrítico desde abajo, un medio de entrada de los gránulos cargados de CO2 desde abajo, y un medio de salida de los gránulos cargados con gas inerte presurizado desde arriba.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9849512B2 (en) * 2011-07-01 2017-12-26 Attostat, Inc. Method and apparatus for production of uniformly sized nanoparticles
WO2016161348A1 (en) 2015-04-01 2016-10-06 Attostat, Inc. Nanoparticle compositions and methods for treating or preventing tissue infections and diseases
US11473202B2 (en) 2015-04-13 2022-10-18 Attostat, Inc. Anti-corrosion nanoparticle compositions
FR3053263B1 (fr) * 2016-07-04 2018-08-31 Keey Aerogrl Procede continu de fabrication d'un aerogel
US10724132B2 (en) * 2017-04-04 2020-07-28 General Electric Company Method of preparing aerogel particles and aerogel coated component
US11018376B2 (en) 2017-11-28 2021-05-25 Attostat, Inc. Nanoparticle compositions and methods for enhancing lead-acid batteries
US11646453B2 (en) 2017-11-28 2023-05-09 Attostat, Inc. Nanoparticle compositions and methods for enhancing lead-acid batteries
ES2907082T3 (es) 2018-01-23 2022-04-21 Dow Silicones Corp Composición ligante y uso de la misma
US20220041817A1 (en) 2018-09-12 2022-02-10 Basf Se Process for continuous supercritical drying of aerogel particles
CN109794206A (zh) * 2019-03-13 2019-05-24 深圳中凝科技有限公司 无内胆凝胶干燥装置及方法
CN109794207A (zh) * 2019-03-13 2019-05-24 深圳中凝科技有限公司 无内胆凝胶改性装置及方法
KR102655711B1 (ko) * 2020-08-07 2024-04-09 주식회사 엘지화학 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법 및 이의 제조장치
DE102021123824A1 (de) 2021-09-15 2023-03-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Verfahren und Vorrichtung zum Transport von Partikeln unter Druck
FR3141566A1 (fr) * 2022-10-27 2024-05-03 Keey Aerogel Séparateur isolant pour batterie électrique

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2463467A (en) * 1945-09-08 1949-03-01 Socony Vacuum Oil Co Inc Preparation of spheroidal aerogel pellets
DE69415998T2 (de) * 1993-11-08 1999-08-12 Gillette Co Verfahren zur formung von partikeln unter verwendung einer überkritischen flüssigkeit so hergestellte aerogelpartikel und aerogelpartikel enthaltenden antiperspirantien
US5686031A (en) 1995-01-05 1997-11-11 Regents Of The University Of California Method for rapidly producing microporous and mesoporous materials
FR2754464B1 (fr) * 1996-10-14 1998-10-30 Commissariat Energie Atomique Procede et installation d'extraction de composes organiques et/ou inorganiques du bois par un fluide supercritique
FR2763258B1 (fr) 1997-05-15 1999-06-25 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d'oxydes metalliques, simples ou mixtes, ou d'oxyde de silicium
DE19810565A1 (de) 1998-03-11 1999-09-16 Basf Ag Verfahren zur Trocknung und Herstellung von mikroporösen Teilchen
IL149195A0 (en) * 1999-10-21 2002-11-10 Aspen Systems Inc Rapid aerogel production process
US20050238746A1 (en) 2002-12-31 2005-10-27 E.I. Dupont De Nemours & Company Apparatus, system and method for making hydrogel particles
EP1757559A4 (en) 2004-04-28 2011-07-27 Kobe Steel Ltd METHOD FOR MANUFACTURING POROUS OBJECT AND APPARATUS THEREFOR
WO2006016981A2 (en) * 2004-07-12 2006-02-16 Ferro Corporation Production of porous materials by supercritical fluid processing
JP2007198786A (ja) 2006-01-24 2007-08-09 Showa Denko Kk 無機系充填剤の製造方法
WO2012148522A1 (en) * 2011-04-26 2012-11-01 Keller Compainies, Inc. Aerogel with reduced dust, static charge, and having reduced fluidity when in granular form
HUP1100603A2 (en) * 2011-10-28 2013-06-28 Debreceni Egyetem Method and installation for preparation of silicate - alcogels, xerogels, aerogels
CN103130231B (zh) 2011-11-25 2015-09-02 航天特种材料及工艺技术研究所 一种二氧化硅气凝胶材料及其制备方法
CN102583407B (zh) * 2012-03-22 2013-09-04 陕西盟创纳米新型材料股份有限公司 一种二氧化硅气凝胶的制备方法
EP2832690A1 (de) * 2013-08-02 2015-02-04 EMPA Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Verfahren zur Herstellung eines Aerogelmaterials
JP2015067465A (ja) * 2013-09-27 2015-04-13 株式会社村田製作所 粉末材料の製造方法、及び電子部品の製造方法
CN104071797B (zh) * 2014-05-21 2015-12-09 合肥科斯孚安全科技有限公司 一种以水玻璃常压室温制备低密度大比表面积二氧化硅气凝胶涂层的方法
WO2016079040A1 (en) 2014-11-20 2016-05-26 Basf Se Process for preparing a porous inorganic powder
FR3053263B1 (fr) * 2016-07-04 2018-08-31 Keey Aerogrl Procede continu de fabrication d'un aerogel

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