一種射頻輻射快速制備氣凝膠的干燥設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備氣凝膠的干燥設(shè)備，特別涉及一種射頻輻射快速制備氣凝膠的干燥設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]氣凝膠是一種新型的納米多孔材料，因具有超低導(dǎo)熱系數(shù)、低密度、低介電常數(shù)、低折射率和高比表面積、高絕緣性、高透光性等奇特性能，在熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、化學(xué)、聲學(xué)等領(lǐng)域顯示出許多神奇的特性，被稱(chēng)為改變世界的神奇材料。
[0003]當(dāng)前氣凝膠的生產(chǎn)技術(shù)主要包括超臨界干燥生產(chǎn)技術(shù)和常壓干燥生產(chǎn)技術(shù)，盡管經(jīng)過(guò)10多年的發(fā)展，生產(chǎn)工藝不斷改進(jìn)和完善，生產(chǎn)效率不斷提高，但不論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外企業(yè)基本都還是間歇式的半自動(dòng)化生產(chǎn)，行業(yè)內(nèi)還沒(méi)有企業(yè)可以做到連續(xù)式的全自動(dòng)生產(chǎn)。究其原因，一是超臨界干燥生產(chǎn)中需要超臨界高壓萃取釜，常壓干燥生產(chǎn)工藝中也需要采用干燥釜，氣凝膠氈和氣凝膠板等產(chǎn)品無(wú)法通過(guò)管道輸送，必須將釜蓋打開(kāi)，通過(guò)行車(chē)吊裝物料;二是傳統(tǒng)氣凝膠生產(chǎn)工藝的工段時(shí)間較長(zhǎng)，特別是老化工段和改性工段，往往長(zhǎng)達(dá)10幾小時(shí)乃至數(shù)天，這給各工段的銜接帶來(lái)很大阻礙。因此，當(dāng)前各氣凝膠生產(chǎn)企業(yè)主要是通過(guò)調(diào)整各生產(chǎn)工段設(shè)備數(shù)量組合和優(yōu)化各工段的銜接來(lái)提升整個(gè)氣凝膠生產(chǎn)的效率，進(jìn)而降低成本。
[0004]間歇式半自動(dòng)生產(chǎn)方式，不僅阻礙生產(chǎn)效率的提升，由于工段銜接環(huán)節(jié)多，現(xiàn)場(chǎng)操作工人多，還不利于產(chǎn)品質(zhì)量的控制、人工成本的控制，生產(chǎn)過(guò)程中容易因人員誤操作或乙醇等有機(jī)物泄露或設(shè)備故障引發(fā)的安全事故對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員生命安全的保障構(gòu)成威脅。
[0005]為解決以上問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種全新的氣凝膠快速生產(chǎn)的干燥設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]—種射頻輻射快速制備氣凝膠的干燥設(shè)備，包括設(shè)備的外箱體，設(shè)備的內(nèi)膽，設(shè)備的自動(dòng)控制裝置，惰性氣體進(jìn)入設(shè)備內(nèi)膽的鼓入通道，設(shè)備的射頻發(fā)生器，設(shè)備內(nèi)膽內(nèi)氣體進(jìn)入回收系統(tǒng)和三廢處理系統(tǒng)的抽出通道，設(shè)備的監(jiān)測(cè)裝置，設(shè)備內(nèi)膽內(nèi)的履帶輸送裝置，干燥設(shè)備的改善熱風(fēng)分布的均風(fēng)網(wǎng)，供熱系統(tǒng)預(yù)熱的惰性氣體進(jìn)入設(shè)備內(nèi)膽的鼓入通道；監(jiān)測(cè)裝置中的金屬監(jiān)測(cè)裝置和有機(jī)氣體監(jiān)測(cè)裝置位于設(shè)備外箱體I和設(shè)備的內(nèi)膽之間，溫度監(jiān)測(cè)裝置、氧濃度監(jiān)測(cè)裝置和視頻監(jiān)視裝置位于設(shè)備內(nèi)膽內(nèi)；設(shè)備上工作電機(jī)均為防爆電機(jī)；內(nèi)膽上有通道，可與設(shè)備外圍的惰性氣體系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、回收系統(tǒng)、三廢處理系統(tǒng)貫通或關(guān)閉。
[0007]所述的惰性氣體系統(tǒng)，向干燥設(shè)備供給惰性氣體，確保干燥設(shè)備內(nèi)的氧濃度低于干燥設(shè)備內(nèi)可燃?xì)怏w燃燒或爆炸需要的最低氧含量，惰性氣體包括氮?dú)狻⒍趸?、氦氣、氬氣、氖氣中的一種或幾種。
[0008]所述的供熱系統(tǒng)，由換熱器和熱介質(zhì)組成，其中熱介質(zhì)包括熱水、蒸汽、導(dǎo)熱油、空氣、惰性氣體和電熱絲中一種或幾種。
[0009]所述回收系統(tǒng)，用于回收干燥設(shè)備中的可循環(huán)使用的原輔料以及惰性氣體系統(tǒng)注入干燥設(shè)備的惰性氣體，回收方式包括冷凝、蒸發(fā)、精餾、濃縮、吸附、過(guò)濾、篩分中一種或幾種方式。
[0010]所述三廢處理系統(tǒng)用于處理生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的不可循環(huán)使用的廢液、廢氣和廢固。
[0011 ]所述的射頻輻射快速制備氣凝膠的干燥設(shè)備，可以?xún)H采用射頻輻射干燥，也可以?xún)H采用惰性氣體熱風(fēng)干燥，還可以采用射頻輻射干燥與惰性氣體熱風(fēng)干燥組合干燥。
[0012]所述的射頻輻射快速制備氣凝膠的干燥設(shè)備，具有射頻發(fā)生器，射頻發(fā)生器發(fā)出射頻的工作頻率為300KHZ?300GHz，射頻輸出功率為250W?lOOOkW。
[0013]所述的射頻輻射快速制備氣凝膠的干燥設(shè)備，具有監(jiān)測(cè)裝置和自動(dòng)控制裝置;監(jiān)測(cè)裝置包括金屬監(jiān)測(cè)裝置、溫度監(jiān)測(cè)裝置、氧濃度監(jiān)測(cè)裝置、有機(jī)氣體監(jiān)測(cè)裝置和視頻監(jiān)視裝置中的一種或幾種，金屬監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)的金屬粒徑范圍為大于0.1mm，溫度監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)的溫度范圍為-50?300°C，氧濃度監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)的氧濃度范圍為0.01%?25%;自動(dòng)控制裝置包括PLC控制系統(tǒng)裝置或DCS控制系統(tǒng)裝置或安全連鎖裝置，自動(dòng)控制裝置的控制界面可以遠(yuǎn)離工作現(xiàn)場(chǎng);射頻發(fā)生器、設(shè)備工作電機(jī)可以通過(guò)監(jiān)測(cè)裝置和自動(dòng)控制裝置實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程或現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)控制、安全連鎖或緊急停車(chē)。
[0014]所述的射頻輻射快速制備氣凝膠的干燥設(shè)備，具有前后貫通的內(nèi)膽，能夠阻隔生產(chǎn)過(guò)程中水分或酸組分或堿組分或有機(jī)組分與內(nèi)膽外的干燥設(shè)備其他工作部件直接接觸，內(nèi)膽材質(zhì)為聚合物或陶瓷或玻璃，內(nèi)膽可以是一個(gè)整體也可以是多段拼接。
[0015]所述的射頻輻射快速制備氣凝膠的干燥設(shè)備，內(nèi)膽內(nèi)具有履帶輸送裝置，該輸送裝置的材質(zhì)為聚合物或陶瓷或玻璃，輸送裝置在干燥設(shè)備內(nèi)可以是一整條也可以是多段拼接，履帶速度為0.lm/min?25m/min可調(diào)，履帶輸送裝置可以是實(shí)心的，也可以是網(wǎng)孔的。
[0016]所述的射頻輻射快速制備氣凝膠的干燥設(shè)備，內(nèi)膽上有通道，可以與惰性氣體系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、回收系統(tǒng)、三廢處理系統(tǒng)貫通或關(guān)閉。
[0017]所述的惰性系統(tǒng)，在射頻輻射快速制備氣凝膠的干燥設(shè)備的入口和出口處設(shè)置有惰性氣體封閉氣幕，在干燥設(shè)備的其他部位有惰性氣體鼓入通道和抽出通道，鼓入通道和抽出通道的風(fēng)量基本相當(dāng)并維持設(shè)備內(nèi)部處于微正壓。
[0018]所述的改善熱風(fēng)分布的均風(fēng)網(wǎng)在履帶輸送裝置的下方，并與設(shè)備內(nèi)膽的底面構(gòu)成氣流可自由流動(dòng)的空腔，供熱系統(tǒng)預(yù)熱的惰性氣體進(jìn)入設(shè)備內(nèi)膽的鼓入通道23與設(shè)備內(nèi)膽的底部相連。
[0019]所述的惰性氣體系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、回收系統(tǒng)和三廢處理系統(tǒng)除了與射頻輻射快速制備氣凝膠設(shè)備相互連接貫通外，上述系統(tǒng)彼此之間也有通道和栗連接，可以進(jìn)行物料或熱量的相關(guān)交換。如供熱系統(tǒng)可以為惰性氣體系統(tǒng)、回收系統(tǒng)和三廢處理系統(tǒng)提供熱量，經(jīng)回收系統(tǒng)處理過(guò)的惰性氣體再回歸到惰性氣體系統(tǒng)。
[0020]所述的射頻輻射快速制備氣凝膠的干燥設(shè)備，具有監(jiān)測(cè)裝置和自動(dòng)控制裝置，顯著提升了生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和安全控制水平。
[0021]所述的射頻輻射快速制備氣凝膠的干燥設(shè)備的內(nèi)膽，材質(zhì)為聚合物或陶瓷或玻璃，既起到有效的隔離內(nèi)膽內(nèi)的有機(jī)氣體和酸、堿組分等進(jìn)入設(shè)備內(nèi)膽外，消除安全隱患，改善射頻發(fā)生器等部件的工作環(huán)境，還能讓射頻發(fā)生器發(fā)出射頻有效穿透而作用于氣凝膠制備的相關(guān)物料，提升射頻輻射利用率。
[0022]所述的在射頻輻射快速制備氣凝膠的干燥設(shè)備入口和出口處設(shè)置惰性氣體封閉氣幕，有助于確保本發(fā)明設(shè)備連續(xù)式自動(dòng)化安全生產(chǎn)，排除外部空氣及物料進(jìn)出對(duì)設(shè)備的內(nèi)膽內(nèi)氣氛的影響。
[0023]射頻輻射對(duì)氣凝膠快速干燥啟動(dòng)加速的作用。因氣凝膠制備的原輔料中往往含有水分、乙醇稀釋劑等極性分子，在快速變化的射頻場(chǎng)(300KHz-300GHz)作用下，其極性取向?qū)㈦S著外部射頻場(chǎng)的變化而變化，造成極性分子的自旋運(yùn)動(dòng)效應(yīng)，此時(shí)射頻場(chǎng)的場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為介質(zhì)內(nèi)的熱能，使物料溫度升高，而達(dá)到射頻加熱的目的。
[0024]有益效果
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明射頻輻射快速制備氣凝膠的干燥設(shè)備具有以下顯著優(yōu)勢(shì)。
[0025]I)生產(chǎn)效率顯著提升。傳統(tǒng)超臨界干燥工藝或常壓干燥工藝干燥氣凝膠往往需要幾到數(shù)十小時(shí)時(shí)間，采用本發(fā)明可以在0.5?2h內(nèi)完成全部干燥流程。
[0026]2)可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)式全自動(dòng)生產(chǎn)。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)干燥設(shè)備只能間歇式半自動(dòng)化生產(chǎn)的難題，可與氣凝膠生產(chǎn)的溶膠-凝膠、老化、置換改性等工序無(wú)縫對(duì)接，實(shí)現(xiàn)連續(xù)式全自動(dòng)生產(chǎn)，乃至實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的無(wú)人化，將極大促進(jìn)氣凝膠行業(yè)生產(chǎn)水平的自動(dòng)化和智能化，實(shí)現(xiàn)尚端新材料的尚端制造。
[0027]3)有利于產(chǎn)品質(zhì)量的控制和生產(chǎn)安全保障。本發(fā)明的高度自動(dòng)化，易于確保產(chǎn)品各批次質(zhì)量的一致性，極大減少車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)操作人員，避免人員誤操作、減少人員與乙醇等危險(xiǎn)化學(xué)品的接觸幾率，極大提升了現(xiàn)場(chǎng)操作人員的生命安全保障。
[0028]4)可以適用于多種形態(tài)氣凝膠產(chǎn)品的生產(chǎn)。傳統(tǒng)干燥設(shè)備一般僅能使用于單一形態(tài)產(chǎn)品的生產(chǎn)，本發(fā)明可以適用于氣凝膠粉體、氣凝膠顆粒、氣凝膠氈、氣凝膠板、氣凝膠布和氣凝膠薄膜等多種形態(tài)的產(chǎn)品的生產(chǎn)，極大擴(kuò)寬的生產(chǎn)的柔性度和適用性，非常利于企業(yè)擴(kuò)展產(chǎn)品應(yīng)用、節(jié)省設(shè)備投資。
【附圖說(shuō)明】
[0029]
圖1射頻輻射快速制備氣凝膠的干燥設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2射頻輻射快速制備氣凝膠的干燥設(shè)備與外圍系統(tǒng)組成示意圖。
[0030]圖中，其中11為設(shè)備的外箱體，12為設(shè)備的內(nèi)膽，13為設(shè)備的自動(dòng)控制裝置，14為惰性氣體進(jìn)入設(shè)備內(nèi)膽的鼓入通道，15為設(shè)備的射頻發(fā)生器，16為設(shè)備內(nèi)膽內(nèi)氣體進(jìn)入回收系統(tǒng)和三廢處理系統(tǒng)的抽出通道，17為設(shè)備的監(jiān)測(cè)裝置，