一种真空喷雾干燥机组及方法与流程

本发明涉及化工设备技术领域，具体而言，涉及一种真空喷雾干燥机组及方法。

背景技术：

在化工领域，经常会使用化工设备对料液进行干燥成粉状，其中料液可以为溶液、乳液、悬浮液或糊状液等。现有的料液干燥方法能耗较高，浪费能源且导致加工成本较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种真空喷雾干燥机组，使料液在真空环境下加热并干燥，有效降低能耗、节约能源，减少生产成本。

本发明的目的还在于提供一种真空喷雾干燥方法，使料液在真空环境下加热并干燥，有效降低能耗、节约能源，减少生产成本。

本发明是这样实现的：

本发明实施例提供了一种真空喷雾干燥机组，所述真空喷雾干燥机组包括干燥塔、进料管道、进料泵、加热器和真空泵，所述干燥塔具有封闭的干燥腔，所述进料管道的一端用于与盛放料液的料液罐连通，所述进料管道的另一端与所述干燥腔连通且安装有用于对料液进行雾化的雾化喷头，所述干燥塔的底部设置有第一出料阀，所述进料泵设置于所述进料管道上且用于将料液罐内的料液经所述进料管道输送至所述干燥腔内，所述加热器设置于所述进料管道的外侧且用于对所述进料管道内部的料液进行传导加热，所述真空泵与所述干燥腔连通且用于对所述干燥腔抽真空。

作为上述实施例的可选方案，所述真空喷雾干燥机组还包括分离机构，所述分离机构包括旋风分离器或布袋分离器，所述干燥腔和所述真空泵之间通过所述分离机构连通。

作为上述实施例的可选方案，所述真空喷雾干燥机组还包括溶剂回收组件，所述溶剂回收组件包括依次连通的过滤器、冷凝器和缓冲罐，所述过滤器位于所述冷凝器的上游、所述缓冲罐位于所述冷凝器的下游，所述干燥腔和所述真空泵之间通过所述溶剂回收组件连通。

作为上述实施例的可选方案，所述缓冲罐具有进口和出口，所述进口的高度大于所述出口的高度。

作为上述实施例的可选方案，所述真空喷雾干燥机组还包括旋转清洗球，所述旋转清洗球可转动的设置于所述干燥塔的内部，所述旋转清洗球由高压泵带动。

作为上述实施例的可选方案，所述干燥塔内的真空度为-0.04～-0.1mpa。

作为上述实施例的可选方案，所述加热器为加热管道，所述加热管道套设于所述进料管道的外侧，所述加热管道与所述进料管道之间形成用于供加热液体流动的加热通道，所述加热管道具有与所述加热通道连通的进液口和出液口。

作为上述实施例的可选方案，所述雾化喷头位于所述干燥塔的顶部中央。

本发明实施例还提供了一种真空喷雾干燥方法，所述真空喷雾干燥方法包括：通过进料泵将料液罐内的料液输送至送料管道内，并对所述送料管道内的料液进行外部传导加热；加热后的料液经过雾化喷头雾化并进入干燥塔的干燥腔内，其中，所述干燥腔处于真空环境。

作为上述实施例的可选方案，所述真空喷雾干燥方法还包括：料液在所述干燥腔内干燥后分离的水分进入分离机构内进行二次分离，其中，分离机构为旋风分离器或布袋分离器；经二次干燥后分离的溶剂进入过滤器内过滤，然后经过冷凝器冷凝并进入缓冲罐内。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明实施例提供的真空喷雾干燥机组包括干燥塔、进料管道、进料泵、加热器和真空泵，干燥塔具有封闭的干燥腔，干燥腔在真空泵的作用下形成真空环境，进料泵用于将料液罐内的料液经进料管道输送至干燥腔内，加热器用于对进料管道内部的料液进行传导加热。本发明实施例提供的真空喷雾干燥方法采用对送料管道内的料液进行外部传导加热，加热后的料液经雾化后进入真空环境下的干燥腔内进行干燥分离。

通过将现有的开式常压干燥形式，改为对料液进行外部传导加热，并且料液处于真空环境下进行干燥和蒸发，真空负压状态下，液体的沸点降低，因此，料液在低温状态下也能够蒸发溶剂，从而有效降低能耗。另外，由于料液在干燥过程中，未使用气体进行加热，因此，干燥过程被排出的废气大幅度减少，热量损失降低，能耗更低、有效节约生产成本，对环境的污染更小。

附图说明

图1为现有技术提供的真空喷雾干燥机组的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的真空喷雾干燥机组的结构示意图；

图3为本发明实施例2提供的真空喷雾干燥机组的结构示意图；

图4为图3的溶剂回收组件的结构示意图。

图标：100-真空喷雾干燥机组；101-料液罐；102-干燥塔；103-进料管道；104-进料泵；105-加热器；106-真空泵；107-雾化喷头；108-第一出料阀；109-分离机构；110-溶剂回收组件；111-过滤器；112-冷凝器；113-缓冲罐；114-第二出料阀；115-第三出料阀；116-旋转清洗球。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。“连通”可以是直接连通，也可以通过中间媒介间接连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

现有技术中的干燥机组如图1所示，干燥步骤为：空气经过加热，进入干燥器顶部空气分配器，热空气均匀地进入干燥室。料液经塔顶的雾化器雾化成雾状液珠，与热空气并流接触，在短时间内干燥成粉末或颗粒。成品由干燥塔底部或旋风排出，废气由风机排空。

申请人在研究中发现，导致料液干燥能耗较高的其中一个重要因素是被干燥的料液是在开式常压下进行的，所以料液要达到干燥成粉末或颗粒的状态，排气温度就需要达到较高的数值，进而使得干燥所浪费的能耗较高。

图1为现有技术提供的真空喷雾干燥机组的结构示意图；图2为本发明实施例1提供的真空喷雾干燥机组的结构示意图；图3为本发明实施例2提供的真空喷雾干燥机组的结构示意图；图4为图3的溶剂回收组件的结构示意图。

实施例1：

请参照图2所示，本发明实施例1提供了一种真空喷雾干燥机组100，该真空喷雾干燥机组100用于对料液进行干燥。

其中，料液可以为溶液、乳液、悬浮液或糊状液体等，料液由料液罐101盛放，需要注意的是，料液罐101可以是真空喷雾干燥机组100的组成部分，也可以独立于真空喷雾干燥机组100。

料液经干燥后可以形成粉状、颗粒状等固体。

上述真空喷雾干燥机组100的具体结构为：

真空喷雾干燥机组100包括干燥塔102、进料管道103、进料泵104、加热器105和真空泵106。

干燥塔102的结构、形状不限，例如可以采用圆筒状、矩形桶状或不规则形状等。

在本实施例中，干燥塔102的中间部分为圆柱状、底部为圆锥状。

干燥塔102的内部具有干燥腔，干燥腔密封，其中，密封是相对而言的，是指干燥腔与外界环境隔离，但并非是绝对密封、不与外界进行气体等交换。

干燥腔用于使加热且雾化后的料液进行充分蒸发，从而使料液分成固体和蒸发的水分，其中，蒸发的水分中，可以包含一部分未被干燥的物料。

料液罐101内的料液经由进料管道103输送至干燥腔内，输送料液的动力由进料泵104提供。

进料管道103为管状，进料管道103的一端伸入料液罐101内且与料液罐101连通，进料管道103的另一端伸入干燥腔内且与干燥腔连通。

进料泵104设置在进料管道103上，并能够将料液罐101内的料液抽送至干燥腔内，进料泵104可以为高压泵或其他形式的泵。

在进料管道103的位于干燥腔内的一端设置有雾化喷头107，雾化喷头107用于对进料管道103内的料液进行雾化，雾化后的料液能够进入干燥腔内。

雾化喷头107的位置可以根据需要进行设定，例如，雾化喷头107处于干燥腔的顶部、中部、上半部等位置，在本实施例中，雾化喷头107位于干燥塔102的顶部中央。如此设置，可以使得物料能够充分在干燥腔内进行干燥分离，干燥效果更佳。

在干燥塔102的底部设置有出料口，出料口处设置有第一出料阀108，第一出料阀108用于控制出料口的打开和关闭。

料液被干燥后形成的粉料或颗粒在重力的作用下掉落至出料口处，打开第一出料阀108，通过双蝶阀切换或搅拢将其派出。

加热器105设置于进料管道103的外侧，加热器105的作用是对进料管道103内部的料液进行传导加热。

加热器105加热的温度根据需要进行选择，加热的温度不能使料液变质。在料液不会变质的前提下，若料液所能承受的温度较高，可以适当提高加热的温度，若料液所能承受的温度较低，则需要适当降低加热的温度。

其中，传导加热是指加热器105散发热量并通过进料管道103的管壁将热量热传导至进料管道103内的料液，从而使料液温度升高，达到加热的目的，在这个过程中，进料管道103内的料液与外界空气不接触。

加热器105的形式不限，例如可以采用水加热、油加热、电加热等，只要能够实现传导加热即可。

真空喷雾干燥机组100中的真空环境由真空泵106提供，真空泵106与干燥腔连通。真空泵106工作时，将干燥腔内的空气抽出，使干燥腔内形成负压真空环境。

干燥腔内的真空度根据需要进行选择。

通过将现有的开式常压干燥形式，改为对料液进行外部传导加热，并且料液处于真空环境下进行干燥和蒸发，真空负压状态下，液体的沸点降低，因此，料液在低温状态下也能够蒸发溶剂，从而有效降低能耗。另外，由于料液在干燥过程中，未使用气体进行加热，因此，干燥过程被排出的废气大幅度减少，热量损失降低，能耗更低、有效节约生产成本，对环境的污染更小。

实施例2：

请参照图3、图4所示，本发明实施例2提供了一种真空喷雾干燥机组100，实施例2是在实施例1的基础上所做的进一步改进，实施例2与实施例1的区别在于：

本实施例2提供的真空喷雾干燥机组100还包括分离机构109和溶剂回收组件110，其中，分离机构109和溶剂回收组件110可以共同存在，也可以单独存在，二者之间没有必然的关系。

在本实施例2中，分离机构109和溶剂回收组件110同时存在。

分离机构109包括旋风分离器或布袋分离器，分离机构109与干燥腔连通，分离机构109的底部设置有第二出料阀114。

分离机构109用于对从干燥腔排出的包含部分物料的水分进行进一步分离，旋风分离器和布袋分离器均可以采用现有技术，在此不再赘述。

从干燥腔内蒸发的水分可以从干燥塔102的顶部进入分离机构109内，当然，从干燥塔102的中部等其他位置也是可以的。

溶剂回收组件110包括过滤器111、冷凝器112和缓冲罐113。

其中，过滤器111、冷凝器112和缓冲罐113依次连通，过滤器111位于冷凝器112的上游、缓冲罐113位于冷凝器112的下游。

上游和下游是依据物料的运动方向来定义的。

过滤器111、冷凝器112和缓冲罐113均可以采用现有技术，在此不再赘述。过滤器111的底部设置有第三出料阀115。

作为上述实施例的可选方案，缓冲罐113具有进口和出口，进口的高度大于出口的高度。

缓冲罐113的进口和出口高度根据不同的需求进行选择，在本实施例中，进口的高度大于出口的高度主要是为了防止倒流。

出于沉降等其他目的时，进口的高度小于出口的高度或进口的高度等于出口的高度也是可以的。

缓冲罐113与真空泵106连通，真空泵106通过分离机构109和溶剂回收组件110对干燥腔进行抽真空。

真空喷雾干燥机组100还可以包括旋转清洗球116，旋转清洗球116可转动的设置于干燥塔102的内部，旋转清洗球116由高压泵带动。旋转清洗球116可以根据需要设置在干燥塔102内表面的任意位置，较为理想的位置是干燥塔102内表面的顶部。

高压泵工作时，带动旋转清洗球116转动，旋转清洗球116甩出的清洗液可以将干燥塔102的内表面清洗干净。

在本实施例中，干燥塔102内的真空度为-0.04～-0.1mpa，例如可以为-0.04mpa、-0.06mpa、-0.08mpa、-0.095mpa等。“-”代表负压，在该真空度下，能耗更低。

在本实施例中，加热器105采用液体加热的形式，具体为：

加热器105为加热管道，加热管道套设于进料管道103的外侧，加热管道与进料管道103之间形成用于供加热液体流动的加热通道，加热管道具有与加热通道连通的进液口和出液口。

本发明改变了原有的开式常压干燥的形式，改用在真空状态下干燥，由于开式常压干燥是将加热后的热空气再与料液混合，而真空喷雾是直接将料液加热，又由于真空负压状态下液体的沸点降低，使之料液在低温状态下也能蒸发溶剂，因而真空喷雾比开式喷雾更加节约能耗。

在真空下干燥料液与开式的喷雾干燥相比，被排出的废气要少很多，因而真空喷雾比开式喷雾更加环保。

由于真空下干燥料液被排出的废气少，所以实现溶剂回收比开式的喷雾干燥溶剂回收更加容易。

料液干燥完成后由高压泵将清洗液通过管道输送到干燥塔102内的旋转清洗球116，旋转清洗球116甩出的清洗液自动将干燥塔102清洗干净。

本实施例未提及的部分，可以参照实施例1和现有技术，在此不再赘述。

实施例3

对应的，本发明实施例3提供了一种真空喷雾干燥方法，该方法包括以下步骤：

通过进料泵104将料液罐101内的料液输送至送料管道内，并对送料管道内的料液进行外部传导加热；

加热后的料液经过雾化喷头107雾化并进入干燥塔102的干燥腔内，其中，干燥腔处于真空环境；

料液在干燥腔内干燥后分离的水分进入分离机构109内进行二次分离，其中，分离机构109为旋风分离器或布袋分离器；

经二次干燥后分离的溶剂进入过滤器111内过滤，然后经过冷凝器112冷凝并进入缓冲罐113内。

料液干燥完毕后，还可以进行清洗步骤，相应的，启动高压泵，使旋转清洗球116旋转，旋转清洗球116甩出的清洗液对干燥塔102的内表面进行清洗。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。