脱水干燥的新方法技术

本发明专利技术提供一种脱水干燥的方法，该方法包括：提供一种具有一初始浓度的干燥剂，该干燥剂对水具有吸附作用，且该干燥剂能与水结合生成水合物；使欲被脱水干燥的湿料与所述干燥剂接触；判断干燥剂的浓度是否低于干燥剂吸附脱水的最低有效浓度，选择是利用干燥剂对水的吸附作用脱水和／或利用使干燥剂生成水合物的方法脱水。本发明专利技术的脱水干燥的新方法将吸附脱水与化学反应脱水相结合，可在较大的干燥剂浓度、温度、压力范围内深度脱水，达到干燥湿物料的目的；所用干燥剂经回收处理可循环使用。本发明专利技术增大了干燥剂脱水的有效浓度范围，创新了干燥剂再生利用方法，降低了脱水操作条件的要求，提高了脱水效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，特别涉及利用生成水合物反应脱水的方法，扩大了干燥剂脱水的有效浓度范围，创新了干燥剂循环利用的方法，降低了干燥剂的回收 成本，能够解决生产实际中干燥剂循环量大、再生困难等问题。
技术介绍
脱水干燥是工业生产中的一个重要操作单元，在石油化工、医药、染料、化肥、农 药、食品、纺织、机电、建材、环保等产业领域以及人们衣、食、住、行的各个方面都发挥着不 可或缺的作用。在某些行业中脱水干燥的能耗占总能耗的比重可达35%。物料中水分的存 在会造成物料变质，热值降低，设备腐蚀，生产运输设备负荷增加等不利因素。为了方便产 品的储藏、加工、运输和使用，提高产品的质量和价值，降低能耗和生产成本，开发有效的脱 水干燥技术具有十分重要的现实意义。干燥实质上是将目标产物与水分离的分离过程。实现该过程主要有两种思路，一 种是通过机械分离、加热蒸发或深冷凝结使水分脱离产物；另一种是将水分转移到更易捕 获水分的干燥剂中。多年来，关于水分的脱除干燥，已经有大量的研究和探索，有多项干燥 技术应用于生产实践。如热空气干燥法，利用预先加热的空气，将热量传递给湿物料，汽化 物料中的水分，形成蒸汽并随空气带出干燥器，与产物分离；深冷分离工艺，多用于高压气 体的干燥，采用气体膨胀降温使气体中的水分析出；膜分离法，利用产物与水分在特定膜中 具有不同渗透能力的性质，实现水分的脱除；溶剂吸收法，利用溶剂与水的强亲合力使湿物 料中的水分转移到液体干燥剂中；固体吸附法，利用固体的表面性质或固体吸潮的性质使 湿物料中的水分转移到固体干燥剂中。在诸多脱水干燥的方法中，使用液体干燥剂和固体干燥剂脱水的共同缺点是，干 燥剂的循环量大，例如使用甘醇脱水时，一般脱除Ikg水需甘醇循环量约25L 60L，而固体 干燥剂在表面吸收水分之后将很快失去脱水能力，需要再生或补充干燥剂。传统干燥剂再 生时需要通过其它脱水方法进行充分干燥，该过程往往造成干燥剂损失，这些无疑增加了 能耗和成本。目前对于使用干燥剂脱水的工艺，大量的研究集中于干燥器和再生流程的设计和 完善上。对于开发新干燥方法以及与之相适应的干燥剂，从而解决生产实际中干燥剂循环 量大、再生能耗高、干燥剂损失等问题以提高干燥剂的脱水能力、提高干燥效率、降低生产 成本的研究，鲜见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，在使干燥剂达到脱水目的的同 时，扩大干燥剂脱水的有效浓度范围，并降低干燥剂的回收成本，解决生产实际中干燥剂循 环量大、再生困难等问题。为达到上述目的，本专利技术提供了一种，该方法是通过使干燥剂与水生成饱和蒸汽压低的水合物达到脱水的目的，且扩大了干燥剂脱水的有效浓度范围。具体地说，本专利技术提供的脱水干燥的方法包括提供一具有一初始浓度的干燥剂，该干燥剂对水具有吸附作用，且该干燥剂能与水结合生成水合物；使欲被脱水干燥的湿料与所述干燥剂接触；判断干燥剂的浓度是否低于干燥剂吸附脱水的最低有效浓度，选择是利用干燥剂 对水的吸附作用脱水或是利用使干燥剂生成水合物的方法脱水。根据本专利技术的具体实施方案，所述提供一具有一初始浓度的干燥剂的步骤中，所 述干燥剂可以是任何的可以吸附脱水且能与水结合生成水合物的物质，本专利技术中优选的干 燥剂选自四丁基溴化铵(TBAB)、四氢呋喃(THF)。本专利技术中，所述干燥剂具有一初始浓度是指该干燥剂中能吸附脱水或生成水合物 脱水的有效物质具有一定浓度，所述的干燥剂可以是干燥剂溶液形式，所述干燥剂溶液不 仅指未饱和溶液，也可以是饱和溶液或过饱和溶液；所述的干燥剂也可以是100衬％的干 燥剂。根据本专利技术的具体实施方案，所述干燥剂的初始浓度为干燥剂生成水合物脱水的 最低有效浓度 100wt% ；所述干燥剂生成水合物脱水的最低有效浓度是指，通过生成水合 物的方法已不能达到产品干燥要求时干燥剂的浓度。干燥剂生成水合物脱水的最低有效浓 度的数值由干燥剂的种类和工艺参数决定。例如，当干燥剂的种类为四丁基溴化按(TBAB)， 工艺参数要求常压露点降为20°C时，最低有效浓度为20wt%，即使用浓度为20衬％的TBAB 溶液生成水合物，可使其上方气体的常压露点下降20°C。不同的干燥剂和不同的工艺参数 所决定的生成水合物脱水的最低有效浓度一般都不相同。本领域的技术人员在阅读本专利技术 后可以结合其所掌握的现有技术知识轻易确定具体工艺中所选用干燥剂的生成水合物脱 水的最低有效浓度。本专利技术的脱水干燥的方法中，干燥剂的浓度越高，脱水效果越好。在本专利技术的脱水 干燥的方法中，当使欲被脱水干燥的湿料与所述干燥剂接触时，如果干燥剂的浓度大于等 于干燥剂吸附脱水的最低有效浓度(所述干燥剂吸附脱水的最低有效浓度是指，通过吸附 脱水的方法已不能达到产品干燥要求时干燥剂的浓度)，可使干燥剂先通过对水的吸附作 用而使湿料脱水干燥，同时，干燥剂吸水后浓度将降低；当干燥剂浓度低于吸附脱水的最低 有效浓度时，可调整体系的温度、压力，使干燥剂生成水合物脱水。即，根据本专利技术的一具体 实施方案，所述干燥剂的初始浓度大于等于干燥剂吸附脱水的最低有效浓度，本专利技术的脱 水方法中，是先利用干燥剂对水的吸附作用脱水，当干燥剂浓度低于吸附脱水的最低有效 浓度时，再调整体系的温度、压力，使干燥剂生成水合物脱水。或者，根据本专利技术的具体实施 方案，如果所述干燥剂的初始浓度低于干燥剂吸附脱水的最低有效浓度，该方法中，可以是 直接调整体系的温度、压力，使干燥剂生成水合物脱水。本专利技术中，通过该生成水合物的方 法脱水干燥，可以提高脱水强度，特别适用于干燥剂初始浓度较小、或因脱水处理量较大导 致干燥剂浓度变小时的情形。本专利技术的脱水干燥的方法，主要是通过使干燥剂与水生成饱和蒸汽压低的水合物 达到脱水的目的。本案专利技术人的研究发现，生成水合物之所以能够脱水干燥，是因为水合 物的饱和蒸汽压比相同条件下水的饱和蒸汽压低得多。从热力学角度分析自由水生成水合物后，其化学势降低，当液相或气相中的自由水浓度较高时，在水合物生成条件下，高化学势自由水将自发地向水合物中转移，形成低化学势的结构水，直至达到平衡，此时气相中 水汽的分压即为水合物的饱和蒸汽压。对于一般的干燥剂，吸水后结晶水的数目较少，如 CaCl2 CH2CKCuSO4 ·5Η20，而对于TBAB水合物，其结构水的个数可达26 36，因此利用水合 物法脱水，可使用较少的干燥剂达到生产要求，或使用等量的干燥剂达到更好的脱水效果， 故能提高脱水深度，提高效率，降低成本。本专利技术中，生成水合物的温度和压力首先是由干燥剂的种类决定的，其次由生产 要求决定。温度和压力必须在干燥剂水合物生成条件以内。具体地说，使干燥剂生成水合物 脱水时，体系的温度应调整到干燥剂溶液的凝固点 该干燥剂可生成水合物的最高温度； 体系的压力应调整到体系温度条件下的水合物生成压力以上。本专利技术中，可以在所述范围 内通过提高体系压力和/或降低体系温度以提高脱水能力。在水合物生成条件内，温度越 低，压力越高自由水越易形成结构水，结构水的数目越大，水合物生成越完全，脱水效果越 好。因此如果生产要求更深层次的脱水，在不改变干燥剂用量的情况下，可以通过降温或升 压或同时降温、升压来实现。水合物的生成存在临界温度，这决定了利用生成水合物脱水 干燥时，系统温度不能超过临本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脱水干燥的方法，该方法包括：提供一种具有一初始浓度的干燥剂，该干燥剂对水具有吸附作用，且该干燥剂能与水结合生成水合物；使欲被脱水干燥的湿料与所述干燥剂接触；判断干燥剂的浓度是否低于干燥剂吸附脱水的最低有效浓度，选择是利用干燥剂对水的吸附作用脱水和／或利用使干燥剂生成水合物的方法脱水。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙长宇，陈光进，唐绪龙，刘海利，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]