RU2513623C1 - Superdispersed powder production plant - Google Patents
Superdispersed powder production plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2513623C1 RU2513623C1 RU2012148192/05A RU2012148192A RU2513623C1 RU 2513623 C1 RU2513623 C1 RU 2513623C1 RU 2012148192/05 A RU2012148192/05 A RU 2012148192/05A RU 2012148192 A RU2012148192 A RU 2012148192A RU 2513623 C1 RU2513623 C1 RU 2513623C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drying
- drying chamber
- atomiser
- inlet
- nozzle
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к получению ультрадисперсных порошков с узким гранулометрическим распределением, которые могут быть использованы в химической промышленности для получения сорбентов и носителей катализаторов, в порошковой металлургии, а также в фармацевтике при получении носителей для активных ингредиентов и инкапсулированных препаратов.The invention relates to the production of ultrafine powders with a narrow particle size distribution, which can be used in the chemical industry for the production of sorbents and catalyst supports, in powder metallurgy, and also in pharmaceuticals for the production of carriers for active ingredients and encapsulated preparations.
Известна установка для сублимационной сушки биологически активных веществ, описанная в патенте РФ на полезную модель №98672, опубл. 27.10.2008, в которой обрабатываемый раствор распыляют через ультразвуковую форсунку в камере для замораживания с жидким азотом. В сублимационной камере производится сушка в фонтанирующем слое. Воздух нагнетают компрессором, осушают в осушительной колонне и охлаждают в бесконтактном теплообменнике. Частицы, полученные в этой установке, имеют хорошую сыпучесть, правильную сферическую форму и не слипаются. Недостатком данной установки является использование низкотемпературного оборудования.Known installation for freeze-drying of biologically active substances, described in the patent of the Russian Federation for utility model No. 98672, publ. 10.27.2008, in which the solution to be treated is sprayed through an ultrasonic nozzle in a freezing chamber with liquid nitrogen. In the sublimation chamber, drying is carried out in a gushing layer. Air is pumped by a compressor, drained in a drying column and cooled in a non-contact heat exchanger. Particles obtained in this setup have good flowability, regular spherical shape and do not stick together. The disadvantage of this installation is the use of low-temperature equipment.
Известна установка для получения пористого материала из биосовместимых металлов сплавов, керамики и полимеров путем их распылительной сушки, описанная в патенте США №7163715, опубл. 16.01.2007, в которой распыление осуществляют при помощи ультразвуковой форсунки. Сжатый газ перед подачей в форсунку нагревают, а распыляемый порошок смешивают с частью сжатого газа. Однако данная установка предназначена для напыления на подложку, а не для получения порошка.A known installation for producing porous material from biocompatible metals of alloys, ceramics and polymers by spray drying them is described in US patent No. 7163715, publ. 01/16/2007, in which the spraying is carried out using an ultrasonic nozzle. The compressed gas is heated before being fed into the nozzle, and the sprayed powder is mixed with a portion of the compressed gas. However, this installation is intended for spraying on a substrate, and not for obtaining powder.
Известна установка для получения частиц из, по меньше мере, частично жидкого материала с последующим высушиванием замораживанием, описанная в патенте США №6584782, опубл. 01.07.2003, которая включает три аппарата кипящего слоя с рабочими камерами для диспергирования. Распылительное сопло может быть выполнено в виде ультразвуковой форсунки, в которую по одной линии подают диспергирующий газ, а по другой - нагревающую жидкость. Однако данная установка сложна, т.к. содержит низкотемпературное оборудование и громоздкие аппараты кипящего слоя.Known installation for producing particles from at least partially liquid material, followed by freeze drying, described in US patent No. 6584782, publ. 07/01/2003, which includes three fluidized bed apparatus with working chambers for dispersion. The spray nozzle can be made in the form of an ultrasonic nozzle into which dispersing gas is supplied through one line and a heating liquid through the other. However, this installation is difficult, because contains low temperature equipment and bulky fluidized bed apparatus.
Известно также устройство для диспергирования и сушки, описанное в патенте Японии №56-026501, опубл. 14.03.1981, содержащее ультразвуковую форсунку, во внешний цилиндр которой вводят газ, а жидкость - в направляющую трубу. Это устройство обеспечивает эффективную сушку и тонкое диспергирование. Однако ввод сушильного агента через кольцевой зазор форсунки не позволяет получить его равномерный поток во всем объеме цилиндро-конической сушильной камеры. В этом документе также не описана система предварительной подготовки сушильного агента.A device for dispersing and drying is also known, described in Japanese Patent No. 56-026501, publ. 03/14/1981, containing an ultrasonic nozzle, into the outer cylinder of which gas is introduced, and the liquid into the guide tube. This device provides effective drying and fine dispersion. However, the introduction of the drying agent through the annular gap of the nozzle does not allow to obtain a uniform flow in the entire volume of the cylinder-conical drying chamber. This document also does not describe a pretreatment system for a drying agent.
Наиболее близким аналогом предложенной установки является установка для получения ультрадисперсных частиц, которые могут быть использованы в фармацевтике, медицине, электроэнергетике, описанная в патенте США №5874029, опубл. 23.02.1999. Эта установка содержит линию для подачи около- или сверхкритической жидкости, включающую баллон с жидким диоксидом углерода, шприц-насос, двухходовой клапан и теплообменник. Сжатую жидкость или раствор вводят в ультразвуковую форсунку, на выходе из которой получают ультрадисперсные частицы, которые собирают в нижней части термостатируемой ячейки. Данная установка сложна, т.к. содержит средства для создания потока около- или сверхкритической жидкости и для термостатирования. Формирование твердой фазы порошка происходит за счет изменения растворимости вещества в формируемой смеси и осаждения в антирастворителе, которым в данном случае является диоксид углерода, что, в конечном итоге, приводит к формированию частиц неправильной формы. Кроме того, на этой установке невозможно получать порошки из материалов, растворимых в диоксиде углерода, и из сложных смесей, компоненты которых имеют разную растворимость.The closest analogue of the proposed installation is a device for producing ultrafine particles that can be used in pharmaceuticals, medicine, electric power, described in US patent No. 5874029, publ. 02/23/1999. This installation contains a line for supplying near- or supercritical fluid, including a cylinder with liquid carbon dioxide, a syringe pump, a two-way valve, and a heat exchanger. The compressed liquid or solution is introduced into the ultrasonic nozzle, at the exit of which ultrafine particles are obtained, which are collected in the lower part of the thermostatically controlled cell. This installation is complicated because contains means for creating a flow of near- or supercritical fluid and for temperature control. The formation of the solid phase of the powder occurs due to a change in the solubility of the substance in the mixture being formed and precipitation in the anti-solvent, which in this case is carbon dioxide, which, ultimately, leads to the formation of irregular particles. In addition, it is impossible to obtain powders from materials soluble in carbon dioxide and from complex mixtures, the components of which have different solubilities, in this installation.
Техническим результатом предложенного изобретения является упрощение конструкции за счет исключения низкотемпературного, криогенного и специального оборудования, расширение ассортимента получаемых в ней порошков за счет использования однкомпонентных жидкостей, истинных растворов и суспензий, как термолабильных, так и нечувствительных к высокой температуре, исключение агломерации частиц, засорения патрубков сушильной камеры и налипаний на ее стенках. Расширение ассортимента также обеспечивается возможностью получения в предложенной установке сплошных, полых и инкапсулированных частиц с узким фракционным составом и средним диаметром менее 20 мкм. Дополнительным преимуществом предложенной установки является ее функционирование в непрерывном режиме.The technical result of the proposed invention is to simplify the design by eliminating low-temperature, cryogenic and special equipment, expanding the range of powders obtained in it through the use of single-component liquids, true solutions and suspensions, both thermolabile and insensitive to high temperature, eliminating particle agglomeration, clogging of nozzles drying chamber and sticking to its walls. The expansion of the assortment is also provided with the possibility of obtaining solid, hollow, and encapsulated particles with a narrow fractional composition and an average diameter of less than 20 microns in the proposed installation. An additional advantage of the proposed installation is its continuous operation.
Это достигается тем, что предложенная установка для получения ультрадисперсных порошков включает насосы, теплообменник и сушильную камеру с расположенной в нижней части по ее оси ультразвуковой форсункой, выходной патрубок которой находится выше газораспределительной пластины, имеющей большую плотность отверстий вблизи форсунки и меньшую - вблизи стенок камеры, причем вход ультразвуковой форсунки сообщен со шприцевым насосом для подачи исходного сырья и с перистальтическим насосом для подачи воды в качестве охлаждающего агента, а ниже газораспределительной пластины расположен входной патрубок для сушильного агента, сообщенный с выходом теплообменника-калорифера, вход которого подключен к выходу адсорбционного осушителя, сообщенного через магистральный фильтр с компрессором, при этом верхняя часть сушильной камеры посредством соединительного патрубка связана с циклоном, сообщенным, в свою очередь, с электрофильтром.This is achieved by the fact that the proposed installation for producing ultrafine powders includes pumps, a heat exchanger and a drying chamber with an ultrasonic nozzle located in the lower part along its axis, the outlet pipe of which is located above the gas distribution plate, which has a higher density of holes near the nozzle and a smaller one near the chamber walls, moreover, the input of the ultrasonic nozzle is in communication with a syringe pump for supplying raw materials and with a peristaltic pump for supplying water as a cooling agent, and not on the same side of the gas distribution plate there is an inlet pipe for a drying agent in communication with the output of the heat exchanger-calorifier, the input of which is connected to the output of the adsorption dryer communicated through a main filter with a compressor, while the upper part of the drying chamber is connected to the cyclone connected in turn, in turn , with an electrostatic precipitator.
Расположение ультразвуковой форсунки в нижней части сушильной камеры и неравномерная плотность отверстий газораспределительной пластины обеспечивают такой газодинамический режим в сушильной камере, при котором влажные, т.е. невысушенные частицы, не сталкиваются с внутренними поверхностями сушильной камеры, газораспределительной пластиной и ультразвуковой форсункой. Это исключает налипание частиц внутри сушильной камеры. Вместе с тем, такой газодинамический режим способствует оптимальной сушке и формированию сферических частиц, исключению их неправильной формы и агломерации.The location of the ultrasonic nozzle in the lower part of the drying chamber and the uneven density of the openings of the gas distribution plate provide such a gas-dynamic regime in the drying chamber in which wet, i.e. non-dried particles do not interfere with the internal surfaces of the drying chamber, gas distribution plate and ultrasonic nozzle. This prevents particles from sticking inside the drying chamber. At the same time, such a gas-dynamic regime promotes optimal drying and the formation of spherical particles, eliminating their irregular shape and agglomeration.
Установка показана на фиг.1 и содержит следующие элементы:The installation is shown in figure 1 and contains the following elements:
1 - компрессор1 - compressor
2 - магистральный фильтр2 - main filter
3 - адсорбционный осушитель3 - adsorption dryer
4 - калорифер4 - air heater
5 - генератор ультразвуковой форсунки5 - generator ultrasonic nozzle
6 - шприцевой насос6 - syringe pump
7 - перистальтический насос7 - peristaltic pump
8 - ультразвуковая форсунка8 - ultrasonic nozzle
9 - сушильная камера9 - drying chamber
10 - циклон10 - cyclone
11 - электрофильтр11 - electrostatic precipitator
12 - газораспределительная пластина.12 - gas distribution plate.
Предложенная установка работает следующим образом.The proposed installation works as follows.
Подача сушильного агента в установку осуществляется при помощи безмасляного компрессора 1, позволяющего получать продукцию, требующую очень низкое содержание посторонних примесей. Компрессор питается от сети 380 В, все другие потребители электроэнергии - от сети 200 В. Дополнительная очистка сушильного агента осуществляется при помощи магистрального фильтра 2. Для достижения максимальной движущей силы процесса сушки и независимости от постоянно изменяющихся условий окружающей среды сушильный агент пропускается через осушитель 3.The supply of the drying agent to the installation is carried out using an oil-free compressor 1, which allows to obtain products that require a very low content of impurities. The compressor is powered from a 380 V network, all other consumers of electricity from a network of 200 V. Additional cleaning of the drying agent is carried out using the main filter 2. To achieve maximum driving force of the drying process and independence from constantly changing environmental conditions, the drying agent is passed through a
Удаление влаги в осушителе 3 осуществляется физическим методом путем сорбции на силикагеле с использованием двух камер, которые включаются попеременно. В момент, когда одна камера находится в рабочем состоянии, во второй камере происходит регенерация сорбента. Таким образом, обеспечивается непрерывный режим работы осушителя 3 и непрерывная подача сушильного агента через калорифер 4 в сушильную камеру 9. Точка росы сушильного агента снижается до -50°С.The moisture removal in the
Калорифер 4 используется для достижения необходимой температуры сушильного агента. Напряжение, подаваемое на калорифер 4, регулируется с помощью лабораторного автотрансформатора. Температура сушильного агента может регулироваться в диапазоне от температуры окружающей среды до +250°С. Расход сушильного агента может регулироваться с помощью вентилей, установленных на подводящей сушильный агент арматуре.Heater 4 is used to achieve the required temperature of the drying agent. The voltage supplied to the heater 4 is regulated using a laboratory autotransformer. The temperature of the drying agent can be controlled in the range from ambient temperature to + 250 ° C. The flow rate of the drying agent can be controlled by valves installed on the reinforcing agent supplying the drying agent.
После калорифера 4 сушильный агент подается в сушильную камеру 9, состоящую из стальных входной и выходной частей, центральной стеклянной части и газораспределительного узла, через входной патрубок, расположенный ниже газораспределительной пластины 12. Ультразвуковая форсунка 8 закреплена при помощи крепления, позволяющего при необходимости менять высоту ее расположения. Электрический сигнал заданной частоты, подаваемый на ультразвуковую форсунку 8, создается при помощи генератора 5.After the heater 4, the drying agent is fed into the
Исходная сырьевая смесь в сушильную камеру 9 подается при помощи шприцевых насосов 6, работающих поочередно. Отдельно взятый шприцевой насос 6 является оборудованием периодического действия, но использование нескольких шприцевых насосов обеспечивает непрерывную подачу сырьевой смеси благодаря тому, что в момент, когда один насос работает на подачу смеси к форсунке 8, второй осуществляет ее забор из буферной емкости. Шприцевые насосы обеспечивают высокую точность регулирования и малый (менее 5 мл/мин) объемный расход сырьевой смеси. Все это позволяет расширить ассортимент получаемых порошков как за счет использования различных сырьевых материалов, так и за счет получения сплошных, полых или инкапсулированных частиц сферической формы, изображенной на фиг.2.The initial raw material mixture in the
Так как ультразвуковые форсунки очень чувствительны к тепловому воздействию, необходимо подавать охлаждающий агент внутрь металлического корпуса форсунки. В качестве охлаждающего агента использовалась вода, которая подводилась при помощи перистальтического насоса 7. Регулирование расхода охлаждающего агента осуществляется на основании данных, снимаемых с использованием термопары, встроенной в ультразвуковую форсунку 8 и прикрепленной к пьезоэлектрическому кристаллу.Since ultrasonic nozzles are very sensitive to heat, it is necessary to supply a cooling agent inside the metal body of the nozzle. As the cooling agent, water was used, which was supplied by means of a peristaltic pump 7. The flow rate of the cooling agent is controlled on the basis of data recorded using a thermocouple integrated in the
Сформировавшиеся и высушенные частицы отводятся сверху сушильной камеры 9 по соединительному патрубку в циклон 10, в котором осаждаются крупные частицы размером более 1 мкм. Отходящий из циклона 10 газ, содержащий мелкие частицы размером менее 1 мкм, перед выбросом в атмосферу подвергается окончательной очистке на электрофильтре 11.The formed and dried particles are discharged on top of the
Использование циклона 10 и электрофильтра 11 позволяет получить порошки с узким фракционным ставом.The use of
Металлические части сушильной камеры 9 покрыты съемным слоем теплоизоляционного материала для снижения тепловых потерь. Измерение линейной скорости сушильного агента на входе в сушильную камеру 9 производилось при помощи термоанемометра, а измерение влажности - гигрометром.The metal parts of the drying
В предложенной установке использовано только стандартное и выпускаемое промышленностью оборудование и не используется специальное низкотемпературное и криогенное оборудование, что упрощает ее конструкцию и эксплуатацию.The proposed installation uses only standard and manufactured equipment and does not use special low-temperature and cryogenic equipment, which simplifies its design and operation.
На разработанной установке были получены ультрадисперсные порошки на основе декстрана и порошки, состоящие из микроинкапсулированных частиц поливинилпирролидона.At the developed installation, ultrafine powders based on dextran and powders consisting of microencapsulated particles of polyvinylpyrrolidone were obtained.
Эксперимент по получению ультрадисперсных порошков на основе декстрана был проведен с использованием однопотоковой форсунки с рабочей частотой 48 кГц. Массовая концентрация декстрана в исходной сырьевой смеси составила 4%. Были получены образцы при различных значениях расхода сырьевой смеси, который варьировался в диапазоне от 4 до 10 мл/мин. Температура сушильного агента на входе в сушильную камеру 9 составляла 80°С. Линейная скорость сушильного агента - 4 м/с. Относительная влажность сушильного агента на входе в сушильную камеру 9 составляла 0,229% при 20°С. Мощность подаваемого на ультразвуковую форсунку 8 электрического сигнала - 1,3 Вт.An experiment to obtain ultrafine powders based on dextran was carried out using a single-stream nozzle with an operating frequency of 48 kHz. The mass concentration of dextran in the feed mixture was 4%. Samples were obtained at various values of the flow rate of the raw mix, which ranged from 4 to 10 ml / min. The temperature of the drying agent at the entrance to the drying
Эксперимент по получению порошков на основе микроинкапсулированных частиц проводился при следующих условиях: рабочая частота ультразвуковой форсунки 8-60 кГц, массовая концентрация поливинилпирролидона - 4%, расход сырьевой смеси - 5 мл/мин, температура сушильного агента на входе в сушильную камеру 9-80°С, линейная скорость сушильного агента на входе в сушильную камеру 9-4 м/с, относительная влажность сушильного агента на входе в сушильную камеру 9 при 20°С - 0,229%, мощность подаваемого на ультразвуковую форсунку 8 электрического сигнала - 3,8 Вт.An experiment on the production of powders based on microencapsulated particles was carried out under the following conditions: the operating frequency of the ultrasonic nozzle was 8-60 kHz, the mass concentration of polyvinylpyrrolidone was 4%, the flow rate of the raw material mixture was 5 ml / min, the temperature of the drying agent at the inlet of the drying chamber was 9-80 ° C, the linear velocity of the drying agent at the entrance to the drying chamber is 9-4 m / s, the relative humidity of the drying agent at the entrance to the drying
Снимки частиц, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа, приведены на фиг.3 (а, б, в).Pictures of particles obtained using a scanning electron microscope are shown in figure 3 (a, b, c).
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012148192/05A RU2513623C1 (en) | 2012-11-14 | 2012-11-14 | Superdispersed powder production plant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012148192/05A RU2513623C1 (en) | 2012-11-14 | 2012-11-14 | Superdispersed powder production plant |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2513623C1 true RU2513623C1 (en) | 2014-04-20 |
Family
ID=50480994
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012148192/05A RU2513623C1 (en) | 2012-11-14 | 2012-11-14 | Superdispersed powder production plant |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2513623C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5874029A (en) * | 1996-10-09 | 1999-02-23 | The University Of Kansas | Methods for particle micronization and nanonization by recrystallization from organic solutions sprayed into a compressed antisolvent |
US6584782B2 (en) * | 2000-02-25 | 2003-07-01 | Glatt Gmbh | Method for producing particulate goods |
US7163715B1 (en) * | 2001-06-12 | 2007-01-16 | Advanced Cardiovascular Systems, Inc. | Spray processing of porous medical devices |
RU98672U1 (en) * | 2008-10-14 | 2010-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) | INSTALLATION FOR SUBLIMATION DRYING BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES |
-
2012
- 2012-11-14 RU RU2012148192/05A patent/RU2513623C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5874029A (en) * | 1996-10-09 | 1999-02-23 | The University Of Kansas | Methods for particle micronization and nanonization by recrystallization from organic solutions sprayed into a compressed antisolvent |
US6584782B2 (en) * | 2000-02-25 | 2003-07-01 | Glatt Gmbh | Method for producing particulate goods |
US7163715B1 (en) * | 2001-06-12 | 2007-01-16 | Advanced Cardiovascular Systems, Inc. | Spray processing of porous medical devices |
RU98672U1 (en) * | 2008-10-14 | 2010-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) | INSTALLATION FOR SUBLIMATION DRYING BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Pham | Behaviour of a conical spouted‐bed dryer for animal blood | |
Cal et al. | Spray drying technique. I: Hardware and process parameters | |
Filková et al. | Industrial spray drying systems | |
CN105581983B (en) | High frequency ultrasound atomized particles preparation system | |
Wisniewski | Spray drying technology review | |
Filková et al. | 9 Industrial Spray Drying Systems | |
JPS6274443A (en) | Method for processing particle | |
CN101441030B (en) | Integrated atomizing freeze drying equipment | |
CN208206904U (en) | A kind of humidity generator that temperature and humidity is continuously adjustable | |
ES2948235T3 (en) | Ultra High Efficiency Spray Drying Apparatus and Processes | |
US20200094272A1 (en) | Ultrahigh efficiency spray drying apparatus and process | |
CN103864143B (en) | The preparation method of nano zircite pelletizing | |
US7279181B2 (en) | Method for preparation of particles from solution-in-supercritical fluid or compressed gas emulsions | |
RU2513623C1 (en) | Superdispersed powder production plant | |
US4358901A (en) | Multipurpose basic apparatus for treating powders | |
CN112047791B (en) | Explosive continuous preparation system and method based on active micro mixer | |
KR20100128628A (en) | Manufacturing method of silica powder using ultrasonic spray pyrolysis method | |
CN101053804A (en) | System for preparing micro particles with hydraulic cavitation reinforcing supercritical auxiliary atomizing and its method | |
AU2002217410A1 (en) | Method and apparatus for production of droplets | |
ROUH et al. | Formation of salbutamol sulphate microparticles using solution enhanced dispersion by supercritical carbon dioxide | |
KR20080043280A (en) | A spray dry system utilizing a vacuum chamber | |
Andreola et al. | Production of instant rice protein concentrate by rotating pulsed fluidized bed agglomeration using hydrolyzed collagen solution as binder | |
Kim et al. | Preparation of poly (L-lactic acid) submicron particles in aerosol solvent extraction system using supercritical carbon dioxide | |
RU98672U1 (en) | INSTALLATION FOR SUBLIMATION DRYING BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES | |
RU2324125C1 (en) | Dryer with inert nozzle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151115 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20171123 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181115 |