CN110553474B - 卧式超临界干燥装置以及卧式超临界反应*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及气凝胶制备技术领域，公开了一种卧式超临界干燥装置以及卧式超临界反应***，所述卧式超临界干燥装置(1)包括外壳(10)和加热组件，所述外壳具有能够容纳待干燥物料和干燥介质且沿水平方向延伸的干燥腔室(100)，所述外壳设置为能够使得所述干燥腔室处于密闭状态；所述加热组件设置为能够对所述干燥腔室加热以使得所述干燥腔室内的所述干燥介质处于超临界状态。该卧式超临界干燥装置具有较高的干燥效率和较好的干燥效果。将上述卧式超临界干燥装置设置在所述卧式超临界反应***中，不仅可提高所述卧式超临界反应***的生产效率，并且可降低生产成本，同时可提高得到的多孔材料如气凝胶材料的性能。

Description

卧式超临界干燥装置以及卧式超临界反应***

技术领域

本发明涉及气凝胶制备技术领域，具体地涉及一种卧式超临界干燥装置以及卧式超临界反应***。

背景技术

气凝胶，又称为干凝胶。当凝胶脱去大部分溶剂，使凝胶中液体含量比固体含量少得多，或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体，外表呈固体状，这即为干凝胶，也称为气凝胶。

气凝胶工业化生产制备技术的两个关键点为溶胶-凝胶技术和干燥技术，其中：溶胶-凝胶技术是为了获得具有一定空间网络结构的含有少量催化剂的醇凝胶；干燥技术则是去掉醇凝胶网络骨架中的溶剂，得到最终的气凝胶材料。

目前，干燥技术有多种方式，例如，乙醇超临界干燥、二氧化碳超临界萃取干燥、常压干燥、亚临界干燥和冷冻干燥等。然而，科学家研究及检测结果表明，乙醇超临界干燥和二氧化碳超临界萃取干燥技术所制备的气凝胶材料的性能指标最为理想，产品合格率最高。超临界干燥法是通过压力和温度的控制，使溶剂在干燥过程中达到其本身的临界点，完成液相至气相的超临界转变。过程中溶剂无明显表面张力，在维持骨架结构的前提下完成湿凝胶向气凝胶的转变。

超临界工艺生产气凝胶材料的主流反应设备主要为立式超临界反应釜，在立式超临界反应釜内可进行陈化、置换、改性以及干燥工艺，最终得到气凝胶毡卷。但是，立式超临界反应釜的开口位于反应釜的上部，进料和出料均需通过吊装方式输送物料，干燥后的气凝胶毡卷需要通过以吊装的方式吊出。

由于需要从立式超临界反应釜上方吊装物料，生产车间必须高于反应釜的两倍高度，这导致反应釜的高度受限，其容量较小，由此反应釜的生产能力有限，另外，由于立式超临界反应釜的各处的反应温度以及压力并不均一，因此导致干燥效果并不好，从而影响了气凝胶材料的性能。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的立式超临界反应釜生产规模受限且干燥效果不佳的问题，提供一种卧式超临界干燥装置，该卧式超临界干燥装置的干燥规模并不受到限制，由此能够提高干燥效率，同时由于各处的温度压力均匀一致，因此还能够提高干燥效果。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种卧式超临界干燥装置，所述卧式超临界干燥装置包括：

外壳，所述外壳具有能够容纳待干燥物料和干燥介质且沿水平方向延伸的干燥腔室，所述外壳设置为能够使得所述干燥腔室处于密闭状态；以及

加热组件，所述加热组件设置为能够对所述干燥腔室加热以使得所述干燥腔室内的所述干燥介质处于超临界状态。

在上述技术方案中，通过将所述外壳设置为具有能够容纳待干燥物料和干燥介质且沿水平方向延伸的干燥腔室，从而在利用超临界干燥技术干燥待干燥物料如多孔材料时更为便利，同时在干燥的过程中能够保证所述干燥腔室内的温度压力均一，使得干燥效果更好，由此提高了待干燥物料如多孔材料的性能；此外，相对于立式超临界反应器，卧式超临界干燥装置1的规模基本不会受到局限，可根据实际需求设置干燥腔室100在水平方向上的长度，由此大大提高了干燥能力，例如立式超临界反应能够处理2-3卷气凝胶毡，而卧式超临界干燥装置1能够同时干燥至少10卷气凝胶毡，由此大大提高了生产效率，降低了生产成本，有利于大规模推广；另外，所述卧式超临界干燥装置也便于物料的进出，可使得物料的进出实现自动化，不仅减少了操作人员，而且提高了操作便利性。

优选地，所述外壳包括壳身以及开设于所述壳身的端部的能够供待干燥物料进和/或出的开口，所述外壳还包括设置在所述开口处的密封盖。

优选地，所述壳身的一端开设有能够供待干燥物料进入的进料口，所述壳身的另一端开设有能够供干燥后的物料离开的出料口，所述外壳还包括分别设置在所述进料口和所述出料口处的一对所述密封盖。

优选地，所述卧式超临界干燥装置包括导料组件，所述导料组件包括插设于所述壳身的导料管，所述导料管能够将干燥介质导入所述干燥腔室，所述导料组件还包括能够密封所述导料管的端口的密封阀。

优选地，所述卧式超临界干燥装置包括输送单元，所述输送单元设置为能够将所述待干燥物料输送至所述干燥腔室内并定位在所述干燥腔室内。

优选地，所述输送单元包括输送工作台，所述输送工作台和所述壳身的内壁面之间设置有导向机构，所述导向机构包括导向滑轨和导向滑块，其中：

所述导向滑轨设置于所述输送工作台，所述导向滑块设置于所述壳身的内壁面；或者，所述导向滑轨设置于所述壳身的内壁面，所述导向滑块设置于所述输送工作台。

优选地，所述卧式超临界干燥装置包括温度压力监测单元，所述温度压力监测单元包括设置在所述干燥腔室内的温度压力感应器以及与所述温度压力感应器相连接的监控器，所述监控器设置在所述外壳外。

优选地，所述壳身包括内壳体和设置在所述内壳体的外部的外壳体。

优选地，所述外壳呈长方体状；

所述加热组件包括设置在所述内壳体和所述外壳体之间的多个热介质导管，多个所述热介质导管沿所述壳身的长度方向或宽度方向排列；和/或

所述加热组件包括设置在所述干燥腔室内的多个热介质导管，多个所述热介质导管沿所述壳身的长度方向或宽度方向排列。

本发明第二方面提供一种卧式超临界反应***，所述卧式超临界反应***中设置有本发明所提供的卧式超临界干燥装置。通过在所述卧式超临界反应***中设置本发明所提供的卧式超临界干燥装置，不仅可提高所述卧式超临界反应***的生产效率，并且可降低生产成本，同时可提高得到的多孔材料如气凝胶材料的性能。

附图说明

图1是本发明优选实施方式的卧式超临界干燥装置的剖面结构示意图；

图2是本发明另一优选实施方式的卧式超临界干燥装置的剖面结构示意图。

附图标记说明

1-卧式超临界干燥装置；10-外壳；100-干燥腔室；101-内壳体；102-壳身；103-外壳体；104-密封盖。

具体实施方式

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指结合附图中所示的方位和实际应用中的方位理解，“内、外”是指部件的轮廓的内、外。

本发明提供了一种卧式超临界干燥装置，结合图1和图2中所示，卧式超临界干燥装置1包括外壳10，外壳10具有能够容纳待干燥物料和干燥介质且沿水平方向延伸的干燥腔室100，外壳10设置为能够使得干燥腔室100处于密闭状态；卧式超临界干燥装置1包括加热组件，所述加热组件设置为能够对干燥腔室100加热以使得干燥腔室100内的所述干燥介质处于超临界状态。通过将外壳10设置为具有能够容纳待干燥物料和干燥介质且沿水平方向延伸的干燥腔室100，从而在利用超临界干燥技术干燥待干燥物料如多孔材料时更为便利，同时在干燥的过程中能够保证干燥腔室100内的温度压力均一，使得干燥效果更好，由此提高了待干燥物料如多孔材料的性能；此外，相对于立式超临界反应器，卧式超临界干燥装置1的规模基本不会受到局限，可根据实际需求设置干燥腔室100在水平方向上的长度，由此大大提高了干燥能力，例如立式超临界反应能够处理2-3卷气凝胶毡，而卧式超临界干燥装置1能够同时干燥至少10卷气凝胶毡，由此大大提高了生产效率，降低了生产成本，有利于大规模推广；另外，卧式超临界干燥装置1也便于物料的进出，可使得物料的进出实现自动化，不仅减少了操作人员，而且提高了操作便利性。需要指出的是，外壳10可呈长条状，具体来讲，外壳10可呈长方体状。以干燥气凝胶材料为例，可将气凝胶毡置于干燥腔室100中，并向干燥腔室100中加入干燥介质并使得气凝胶毡完全浸没在干燥介质中，密封好干燥腔室100，之后，利用所述加热组件加热干燥腔室100使得干燥介质处于超临界状态，由此可利用超临界技术干燥气凝胶毡。其中，干燥介质可包括醇类物质如甲醇、乙醇，还可包括二氧化碳、乙腈和丙酮。

其中，外壳10可包括壳身102以及开设于壳身102的端部的能够供待干燥物料进和/或出的开口，外壳10还可包括设置在所述开口处的密封盖104以保证干燥腔室100内的温度和压力。其中，壳身102可呈长条状，具体来讲，壳身102可呈长方体状。

如图2中所示，可在壳身102的一端开设能够供待干燥物料进入的进料口，壳身102的另一端开设有能够供干燥后的物料离开的出料口，外壳10还可包括分别设置在所述进料口和所述出料口处的一对密封盖104，即所述进料口处可设置有密封盖104以密封所述进料口，所述出料口处可设置有密封盖104以密封所述出料口。在壳身102的两端分别开设口，可实现连续化干燥作业。此外，如图1中所示，可只在壳身102的一端开设能够供待干燥物料进和出的开口，所述开口处可设置有密封盖104以密封所述开口。其中，密封盖104设置为能够自动开启或闭合，也就是说，可设置与密封盖104相连接的控制单元，所述控制单元设置为能够控制密封盖104的开启和闭合，另外，密封盖104设置为能够在高温高压下使用，也就是说，密封盖104设置为能够适应卧式超临界干燥装置1内的反应环境，其中，密封盖104可由特殊材料经过特殊设计制备得到。另外，还可设置冷却机构以对密封盖104进行冷却降温，例如可采用水冷的方式对密封盖104进行冷却降温。

为了便于干燥介质的加入，卧式超临界干燥装置1可包括导料组件，所述导料组件可包括插设于壳身102的导料管，所述导料管能够将干燥介质如甲醇、乙醇、二氧化碳、乙腈或丙酮导入干燥腔室100内，所述导料组件还包括能够密封所述导料管的端口的密封阀以保证干燥腔室100的密封性。

此外，卧式超临界干燥装置1可包括输送单元，所述输送单元设置为能够将所述待干燥物料输送至干燥腔室100内并定位在干燥腔室100内，这样，可便于待干燥物料的输送。

优选地，所述输送单元可包括输送工作台，可在所述输送工作台和壳身102的内壁面具体来讲是壳身102的底壁之间设置导向机构以引导输送工作台的进出，所述导向机构可包括导向滑轨和导向滑块，其中：所述导向滑轨可设置于所述输送工作台，所述导向滑块可设置于壳身102的内壁面；或者，所述导向滑轨可设置于壳身102的内壁面，所述导向滑块设置于所述输送工作台。

为了便于监测干燥腔室100内的温度和压力，卧式超临界干燥装置1可包括温度压力监测单元，所述温度压力监测单元可包括设置在干燥腔室100内的温度压力感应器以及与所述温度压力感应器相连接的监控器，监控器设置在外壳10外。

另外，壳身102可包括内壳体101和设置在内壳体101的外部的外壳体103。通过将壳身102设置为具有双层结构，可提高壳身102的保温效果，另外，也便于所述加热组件的设置。至于所述加热组件的结构将在后面的内容中进行详细的阐述。

优选地，外壳10可呈长方体状；所述加热组件可包括设置在内壳体101和外壳体103之间的多个热介质导管，多个所述热介质导管沿壳身102的长度方向或宽度方向排列。其中，可向热介质导管中通入热油以加热干燥腔室100从而达到干燥物料的目的。为了达到更好的加热效果，可在外壳10的顶壁和底壁均设置所述热介质导管，也就是说，可在外壳10的顶壁设置多个所述热介质导管，也可在外壳10的底壁设置多个所述热介质导管。

此外，所述加热组件可包括设置在干燥腔室100内的多个热介质导管，多个所述热介质导管沿壳身102的长度方向或宽度方向排列。

本发明还提供了一种卧式超临界反应***，所述卧式超临界反应***中设置有本发明所提供的卧式超临界干燥装置1。通过在所述卧式超临界反应***中设置本发明所提供的卧式超临界干燥装置1，不仅可提高所述卧式超临界反应***的生产效率，并且可降低生产成本，同时可提高得到的多孔材料如气凝胶材料的性能。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种卧式超临界干燥装置，其特征在于，所述卧式超临界干燥装置（1）包括：

外壳（10），所述外壳（10）具有能够容纳待干燥物料和干燥介质且沿水平方向延伸的干燥腔室（100），所述外壳（10）设置为能够使得所述干燥腔室（100）处于密闭状态，所述外壳（10）包括壳身（102）以及开设于所述壳身（102）的端部的能够供待干燥物料进出的开口，所述外壳（10）还包括设置在所述开口处的密封盖（104），所述壳身（102）的一端开设有能够供待干燥物料进入的进料口，所述壳身（102）的另一端开设有能够供干燥后的物料离开的出料口，所述外壳（10）还包括分别设置在所述进料口和所述出料口处的一对所述密封盖（104），所述壳身（102）包括内壳体（101）和设置在所述内壳体（101）的外部的外壳体（103）；以及

加热组件，所述加热组件设置为能够对所述干燥腔室（100）加热以使得所述干燥腔室（100）内的所述干燥介质处于超临界状态；其中：

所述外壳（10）呈长方体状；所述加热组件包括设置在所述干燥腔室（100）内的多个第一热介质导管，多个所述第一热介质导管沿所述外壳（10）的长度方向或宽度方向排列；所述加热组件包括设置在所述内壳体（101）和所述外壳体（103）之间的多个第二热介质导管，多个所述第二热介质导管沿所述壳身（102）的长度方向或宽度方向排列；

所述卧式超临界干燥装置（1）包括导料组件，所述导料组件包括插设于所述壳身（102）的导料管，所述导料管能够将干燥介质导入所述干燥腔室（100），所述导料组件还包括能够密封所述导料管的端口的密封阀；

所述卧式超临界干燥装置（1）包括输送单元，所述输送单元设置为能够将所述待干燥物料输送至所述干燥腔室（100）内并定位在所述干燥腔室（100）内；

所述输送单元包括输送工作台，所述输送工作台和所述壳身（102）的内壁面之间设置有导向机构，所述导向机构包括导向滑轨和导向滑块，其中：

所述导向滑轨设置于所述输送工作台，所述导向滑块设置于所述壳身（102）的内壁面；或者，所述导向滑轨设置于所述壳身（102）的内壁面，所述导向滑块设置于所述输送工作台；

所述卧式超临界干燥装置（1）包括温度压力监测单元，所述温度压力监测单元包括设置在所述干燥腔室（100）内的温度压力感应器以及与所述温度压力感应器相连接的监控器，所述监控器设置在所述外壳（10）外。

2.一种卧式超临界反应***，其特征在于，所述卧式超临界反应***中设置有权利要求1所述的卧式超临界干燥装置（1）。

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