[发明专利]一种醇超临界法生产气凝胶的干燥系统

说明书

技术领域

本发明属于气凝胶材料制备成型领域，具体涉及一种醇超临界生产气凝胶的干燥装置及相关配套系统。

背景技术

气凝胶是指经过超临界技术萃取而成的一种纳米多孔材料,其内部含有大量的空气，孔洞率可高达99.8％，比表面积可达到200m²～1000m²/g，孔径在5～20nm，气凝胶的密度极低,最小可达3kg/m3。其独特的微观纳米结构使它在力学、声学、光学、热学等特性明显不同于相应的玻璃态。是一种同时具备隔热、防火、吸音、防爆、减震等综合性能的材料。

目前国内、外厂家生产的气凝胶材料是用二氧化碳超临界和常温常压、醇超临界工艺制备而成。而二氧化碳超临界和常温常压工艺制备出的气凝胶强度低、韧性小、结构不稳定，极大地限制了其应用范围。醇超临界由于其综合成本较低，制备出的气凝胶强度高、韧性好等特点，其使用范围越来越广泛。但目前醇超临界干燥工艺其过程较为复杂，控制条件较多，如：干燥温度、压力、干燥时间、等。这些条件控制不当都会造成气凝胶结构的不稳定。尤其是超临界压力的控制，由于气体存在分压性，而在超临界干燥过程中由于设备内部空气的分压，往往会使得醇类原料未能达到超临界压力的情况。而这些参数的精确控制均需要通过超临界干燥设备来实现，因此，一台先进的干燥设备对气凝胶性能及产品合格率至关重要。

中国专利“用于超临界流体干燥的装置和制备气凝胶材料的方法，201110388627.5”公开了一种用于超临界二氧化碳干燥的装置，包括循环二氧化碳储罐、加压泵、一个或者多个干燥釜、一个或多个分离釜、回收罐、压缩泵和冷凝器。但是干燥釜的结构和流程的限制，加热冷却效率不高，且无法精确控制装置的超临界压力，可能会影响到气凝胶材料性能及产品合格率。

发明内容

本发明主要针对气凝胶生产过程中干燥釜内空气分压对醇类原料超临界压力的影响、设备内部温度不均以及大型干燥设备难以清理等问题，设计一种醇超临界干燥设备及配套系统，

本发明采用的技术方案如下：

一种醇超临界法生产气凝胶的干燥系统，包括干燥釜和配套装置，所述的干燥釜包括釜体和密封结构的釜盖，所述的干燥釜设有出气口和进气口，釜体内部设有置物架，用于放置气凝胶产品；所述的配套装置包括控制单元和通过管路、阀门连通的抽真空单元、加热冷却单元、醇冷却回收单元；所述的控制单元与抽真空单元、加热冷却单元、醇冷却回收单元电联接；所述的抽真空单元为通过管路与釜体内部相连通的真空泵。

进一步的，所述的釜体为夹层结构，釜体下端设有进油管，进油管穿过釜体内部，并与釜体夹层相连通，釜体侧壁上端设有夹层出油口，夹层出油口与夹层相联通。

进一步的，进油管为盘状结构，盘管分布在釜体内部；进油管出口通过釜体外部的管路与釜体的夹层进油口相连通。

进一步的，釜体夹层内部设有增加导热面积的折流板，所述的折流板成螺旋线型分布在釜体的夹层内部。

进一步的，所述的加热冷却单元包括冷却液供给装置、导热油箱、冷却油箱、冷油储罐；导热油箱内置加热装置，导热油箱出油口与进油管进口连通，导热油箱进油口与釜体的夹层出油口通过管路连通；冷却油箱包括冷却盘管和冷却油箱壳体，冷却盘管的一端接冷油储罐的冷油储罐进油口，另一端与釜体的夹层出油口通过管路连接；冷油储罐出油口接釜体的进油管进口，冷却液供给装置与冷却油箱壳体内部相连通。

进一步的，所述的醇冷却回收单元包括冷凝器和回收储罐，冷凝器包括冷凝盘管和冷凝器壳体，冷凝盘管的一端与釜体的出气口相连通，另一端与回收储罐相连通；冷凝器中部设置有冷却液进口，与冷却液供给装置通过管路连通，冷凝器上端设有冷却液出口，与冷却液供给装置通过管路相连通，冷却液供给装置与冷凝器壳体内部相连通。

进一步的，釜体的上端部位设置有安全单元，所述的安全单元包括与釜体内部相连通的包括安全阀和压力表。

进一步的，所述的干燥釜还设置有气体增压装置，所述的气体增压装置包括通过管路与进气口相连通的气体增压泵和气体储罐，在管路上还设置有压力表。

进一步的，所述的干燥釜为立式结构，釜体和釜盖采用卡箍式液压快开结构；所述的出气口设置在釜体侧壁靠近上端位置，进气口设置在釜体底部，所述的抽真空单元设置在釜盖顶部。

进一步的，干燥釜外壁表面设置有保温层，保温层的内层为保温涂料、中间层为玻璃丝棉，外层采用耐高温毡包覆。

本发明具有的有益技术效果如下：