一种外场强化粉体干燥的微波喷雾干燥系统、方法和应用技术方案

本发明专利技术公开了一种外场强化粉体干燥的微波喷雾干燥系统，所述微波喷雾干燥系统包括喷雾进料系统、喷雾蒸发腔体、测温系统、微波源、波导、液相回收瓶、粉体收集系统、溶剂回收系统、抽真空系统和热风机，所述喷雾进料系统、喷雾蒸发腔体、粉体收集系统、溶剂回收系统、抽真空系统依次紧密相连接设置，所述测温系统与喷雾蒸发腔体的内部紧密相连通设置，所述微波源通过波导与喷雾蒸发腔体的内部紧密相连接设置，所述液相回收瓶与喷雾蒸发腔体内的底部紧密相连接设置。本系统减少过程能耗、提高分离效率、产品纯度高、适合热敏性物料，本发明专利技术适合在医药、化工、农业和食品加工等领域，执行产品干燥、固液分离、结晶造粒、粉体制备等生产操作。作。作。

【技术实现步骤摘要】
一种外场强化粉体干燥的微波喷雾干燥系统、方法和应用


[0001]本专利技术属于化工分离和微波加热
，尤其是一种外场强化粉体干燥的微波喷雾干燥系统、方法和应用。

技术介绍

[0002]喷雾干燥是医药、化工、食品和农业等领域中产品干燥、固液分离、结晶造粒、粉体制备等常用的生产工艺，通常采用热气流对液滴进行加热，使液滴中挥发性溶剂蒸发，不挥发性溶质饱和结晶析出或团聚形成固体小颗粒，针对某些热敏性物料还有真空或低压喷雾干燥工艺。
[0003]喷雾干燥工艺在干燥初期，即溶剂含量高时的干燥效率比较高，但是在干燥后期，由于溶剂含量少，干燥速率显著下降，包含在固体缝隙中的液体难以蒸发出来，不仅使得粉末颗粒的纯度降低，还会造成粉体颗粒团聚结块，影响产品品质。微波作为一种新型加热技术具有快速加热、非接触加热、选择性加热等特性。微波加热的原理是偶极极化和离子传导，即液相中的吸波分子(极性分子或者离子)，在微波交变电场作用下会发生高频的旋转或者往复振动，并与周围的分子发生碰撞，从而产生大量的热量，从而使物料的温度迅速升高。介电常数与介电损耗是评价物料介电加热性质的基本物理常数，吸波材料的介电损耗值越高，其将微波能转变成热能的能力越大。由于喷雾干燥过程中处理的溶剂大多为水或者醇类等有机溶剂，相较于不挥发的溶质，溶剂分子有较大的介电损耗值。所以可以借助微波的快速加热和非接触加热特性，在真空喷雾干燥过程中对进料液滴进行加热，加速溶剂蒸发，实现快速干燥。同时对溶剂分子的选择性加热提高了固体颗粒内部溶剂的蒸发速率，减少了产品颗粒中溶剂的含量，提高了产品纯度，减少粉体颗粒团聚、结块板结现象。
[0004]常规喷雾干燥工艺需要靠热风或者低压环境提供蒸发所需的热量和推动力，能耗巨大。微波的非接触加热可以解决真空喷雾干燥过程中对进料液滴不能再次加热的难题。利用微波加热提高分离效率，可以大大降低能源消耗。
[0005]据检索，发现如下与本申请相关的专利文献，具体公开内容如下：
[0006]1、专利公开文献CN 211798852U公开了一种微波闪蒸干燥装置。雾滴料液进入闪蒸腔体后，通过闪蒸去除挥发性溶剂。配合微波加热由内而外加热雾滴，去除粉体颗粒空隙中的水分，降低粉体产品颗粒的含水率。但是该装置并未对进料喷头进行电磁屏蔽，实际运行时容易在喷嘴处产生高温，堵塞雾化喷嘴，甚至产生气体放电现象。
[0007]2、专利公开文献CN 204854168U公开了一种用于液相物料超声雾化脉冲微波真空干燥装置。该装置采用超声雾化技术在真空干燥管外部产生雾化液滴，之后通过和雾化加热器配合将雾滴送入真空干燥管中，并通过微波加热对真空干燥管中的雾滴进行加热。虽然避免了喷头进入微波腔体造成局部高温、堵塞喷头的现象发生，但由于采用超声雾化技术产生雾滴，该装置对进料体系存在诸多要求。超声雾化技术对含水体系雾化效果较好，对有机溶剂雾化效果较差，且含水率会影响到雾滴的直径大小，难以做到对进料雾滴粒径的调控。针对有机溶液和部分要求产品粒径的生产工况，该装置难以满足生产要求。
[0008]3、专利公开文献CN 204490508U提出了一种利用喷雾干燥及微波辐射工业化生产石墨烯的设备与工艺。该装置将喷雾干燥装置整个放到矩形微波腔体中，通过微波加热对进入喷雾干燥装置中的含有氧化石墨的雾滴进行加热，去除液滴中的水分的同时完成对氧化石墨的热还原。但是所述装置的进料喷头直接置于微波场中，且并未对进料喷头进行电磁屏蔽处理。实际运行时容易在喷嘴处产生高温，堵塞雾化喷嘴，甚至产生气体放电现象。且装置没有抽真空系统只能在常压下使用，大大降低了进料液滴的蒸发速率。
[0009]4、专利公开文献CN 209423266U提出了一种石墨烯有机溶剂微波固液分离还原装置。该装置利用高压喷头将有机石墨烯溶液喷射到干燥塔内，借助微波对干燥塔内的石墨烯有机溶液进行干燥。该装置将高压喷头直接放置于微波场中，并未对进料喷头进行电磁屏蔽处理。实际运行时容易在喷嘴处产生高温，堵塞雾化喷嘴，甚至产生气体放电现象。另外该装置需要通过风机提供压力驱动粉末进入回收装置，所以该装置不能在真空情况下运行，降低了有机溶液雾滴的蒸发速率，使得运行效率大大降低。
[0010]5、专利公开文献CN 204619405U公开了一种微波辅助加热的喷雾干燥塔的设备。该装置通过在喷雾干燥塔侧面上安装多个微波发射源，为喷雾干燥过程提供热量。虽然该装置可通过调节微波发生装置的占空比或者参与工作的磁控管数量来控制微波加热功率。但是该装置没有液滴温度监测系统，无法对微波功率的调节做出及时的反馈，容易出现过度加热现象。同时该装置没有真空系统，液滴蒸发干燥的推动力主要来自于干燥塔上方的热风管吹入的热风提供的热量，所以在实际工作时需要消耗大量能量制造热风，能耗巨大。
[0011]综上，现有技术中的相关的带有微波功能的相关干燥设备存在一些缺陷，不能完全满足使用需求，因此，亟需一种或几种新的相关设备及方法。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的在于克服现有技术上存在的问题，提供一种外场强化粉体干燥的微波喷雾干燥系统、方法和应用。
[0013]本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是：
[0014]一种外场强化粉体干燥的微波喷雾干燥系统，所述微波喷雾干燥系统包括喷雾进料系统、喷雾蒸发腔体、测温系统、微波源、波导、液相回收瓶、粉体收集系统、溶剂回收系统、抽真空系统和热风机，所述喷雾进料系统、喷雾蒸发腔体、粉体收集系统、溶剂回收系统、抽真空系统依次紧密相连接设置，所述测温系统与喷雾蒸发腔体的内部紧密相连通设置，所述微波源通过波导与喷雾蒸发腔体的内部紧密相连接设置，所述液相回收瓶与喷雾蒸发腔体内的底部紧密相连接设置；
[0015]所述热风机与喷雾蒸发腔体相连接设置。
[0016]进一步地，所述喷雾进料系统能够向喷雾蒸发腔体内输入待干燥的不饱和溶液或者固液混合物的料液，所述喷雾蒸发腔体能够盛装待干燥的物料，所述测温系统能够测量喷雾蒸发腔内雾滴的温度，所述微波源能够通过波导向喷雾蒸发腔体内输入微波，所述液相回收瓶能够收集没有完全蒸发的雾滴形成的料液，所述粉体收集系统能够对粉体颗粒和挥发性有机气体进行分离且能够收集粉体颗粒，所述溶剂回收系统能够对挥发性有机气体冷却成有机溶剂并对其进行回收；
[0017]所述喷雾蒸发腔体、喷雾蒸发腔体与喷雾进料系统、测温系统、波导、液相回收瓶、
粉体收集系统和热风机之间的连接处均均满足微波屏蔽要求，确保不会发生漏波。
[0018]进一步地，所述喷雾进料系统包括依次紧密相连接设置的原料罐、进料泵和雾化喷头，该原料罐能够盛装待干燥的不饱和溶液或者固液混合物的料液，该雾化喷头能够将待干燥的不饱和溶液或者固液混合物的料液雾化喷入喷雾蒸发腔体内；
[0019]所述喷雾蒸发腔体包括微波腔体，微波腔体呈密封的中空状，该微波腔体的中空内部底部通过第一进料控制阀与液相回收瓶的输入端紧密相连接设置，液相回收瓶的输出端管道上紧密相连接设置第一出料控制阀，以控制液相回本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种外场强化粉体干燥的微波喷雾干燥系统，其特征在于：所述微波喷雾干燥系统包括喷雾进料系统、喷雾蒸发腔体、测温系统、微波源、波导、液相回收瓶、粉体收集系统、溶剂回收系统、抽真空系统和热风机，所述喷雾进料系统、喷雾蒸发腔体、粉体收集系统、溶剂回收系统、抽真空系统依次紧密相连接设置，所述测温系统与喷雾蒸发腔体的内部紧密相连通设置，所述微波源通过波导与喷雾蒸发腔体的内部紧密相连接设置，所述液相回收瓶与喷雾蒸发腔体内的底部紧密相连接设置；所述热风机与喷雾蒸发腔体相连接设置。2.根据权利要求1所述的外场强化粉体干燥的微波喷雾干燥系统，其特征在于：所述喷雾进料系统能够向喷雾蒸发腔体内输入待干燥的不饱和溶液或者固液混合物的料液，所述喷雾蒸发腔体能够盛装待干燥的物料，所述测温系统能够测量喷雾蒸发腔内雾滴的温度，所述微波源能够通过波导向喷雾蒸发腔体内输入微波，所述液相回收瓶能够收集没有完全蒸发的雾滴形成的料液，所述粉体收集系统能够对粉体颗粒和挥发性有机气体进行分离且能够收集粉体颗粒，所述溶剂回收系统能够对挥发性有机气体冷却成有机溶剂并对其进行回收；所述喷雾蒸发腔体、喷雾蒸发腔体与喷雾进料系统、测温系统、波导、液相回收瓶、粉体收集系统和热风机之间的连接处均均满足微波屏蔽要求，确保不会发生漏波。3.根据权利要求1所述的外场强化粉体干燥的微波喷雾干燥系统，其特征在于：所述喷雾进料系统包括依次紧密相连接设置的原料罐、进料泵和雾化喷头，该原料罐能够盛装待干燥的不饱和溶液或者固液混合物的料液，该雾化喷头能够将待干燥的不饱和溶液或者固液混合物的料液雾化喷入喷雾蒸发腔体内；所述喷雾蒸发腔体包括微波腔体，微波腔体呈密封的中空状，该微波腔体的中空内部底部通过第一进料控制阀与液相回收瓶的输入端紧密相连接设置，液相回收瓶的输出端管道上紧密相连接设置第一出料控制阀，以控制液相回收瓶的输出端的出料；所述雾化喷头紧密相连接设置于微波腔体的顶部；微波腔体中空内部的上部还与热风机紧密相连接设置；所述测温系统包括紧密相连接设置的多点测温光纤和光纤测温仪，多点测温光纤延伸紧密设置于微波腔体的中空内部；所述波导相连接设置于微波腔体的侧壁外表面上；所述粉体收集系统包括一组或两组以上的粉体收集装置，所述粉体收集装置包括旋风分离器，产品罐、第二进料控制阀和第二出料控制阀，当粉体收集装置设置为一组时，旋风分离器的输入端与微波腔体的中空内部的中下部紧密相连通设置，旋风分离器的输出端包括顶部气体输出端和底部产品输出端，旋风分离器的顶部气体输出端与液相冷凝器的输入端紧密相连接设置；当粉体收集装置设置为两组以上时，两组以上粉体收集装置依次串联紧密设置，串联设置在首位的旋风分离器的输入端与微波腔体的中空内部的中下部紧密相连通设置，旋风分离器的输出端包括顶部气体输出端和底部产品输出端，串联设置在前的旋风分离器的顶部气体输出端与串联设置在其后的旋风分离器的输入端紧密相连接设置，串联设置在末位的旋风分离器的顶部气体输出端与液相冷凝器的输入端紧密相连接设置；旋风分离器的底部产品输出端通过第二进料控制阀与产品罐的输入端紧密相连接设
置，产品罐的输出端管道上设置第二出料控制阀，以控制产品罐的输出端的出料；所述溶剂回收系统包括液相冷凝器、进料阀、溶剂回收罐和出料阀，所述液相冷凝器的输出端通过进料阀与溶剂回收罐的输入端紧密相连接设置，溶剂回收罐的输出端管道上相连接设置出料阀，以控制溶剂回收罐的输出端的出料；所述抽真空系统也与溶剂回收罐相连接设置。4.根据权利要求3所述的外场强化粉体干燥的微波喷雾干燥系统，其特征在于：所述微波腔体的内表面内衬紧密设置聚四氟涂层或者搪瓷涂层，直接作为喷雾蒸发腔体使用；或者，所述微波腔体采用准光学谐振腔结构，实现内部电场的均匀分布；或者，所述微波腔体内部电场分布由进料雾滴的介电性质决定；或者，所述喷雾蒸发腔体通过玻璃或者聚四氟连接管与粉体收集系统相连接设置；或者，所述粉体收集系统包括两组粉体收集装置。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：高鑫，刘凯，赵振宇，李洪，
申请(专利权)人：物质绿色创造与制造海河实验室，
类型：发明
国别省市：