Способ низкотемпературного обезвоживания веществ в вакууме

 

Изобретение относится к вакуумным технологическим процессам обработки веществ и материалов и может быть использовано для сушки органических веществ в вакууме. Способ низкотемпературного обезвоживания в вакууме обеспечивается транспортировкой обрабатываемого вещества и снижением мощности нагрева пропорционально массе испаряемой воды при постоянных температуре обрабатываемого продукта и скорости испарения воды, при этом тепло сконденсировавшейся воды используется для предварительного подогрева исходного вещества, а нагрев осуществляется в температурном диапазоне, нижний предел которого ограничивается температурой испарения воды при рабочем давлении в технологическом объеме, а верхний - условиями, обеспечивающими отсутствие необратимых потерь полезных свойств исходного вещества и возможностью уничтожения живых клеток организма и растений, представляющих экологическую опасность и затрудняющих дальнейшее использование конечного продукта. Изобретение позволит снизить расход энергии и длительность процесса обработки при сохранении полезных свойств высушиваемого вещества. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к вакуумным технологическим процессам обработки веществ и материалов и может быть использовано для сушки органических веществ в вакууме.

Известен способ сушки органических веществ, который осуществляется путем подогрева исходного вещества до температуры 100 + 10^oC в режиме кипящего слоя и давлении от 760 до 10^-2 мм рт.ст., а удаление конденсата осуществляется непрерывной откачкой [Патент РФ RU 2059951 C1 6 F 26 B 5/04 дата регистрации 10 мая 1996 г.].

Недостатком данного способа является повышенный расход энергии, необходимой для нагрева исходного вещества.

Наиболее близким технологическим процессом по отношению к предлагаемому способу низкотемпературного обезвоживания веществ в вакууме является способ вакуумной сушки органических веществ [Патент РФ RU 2062417 C1 6 F 26 B 5/04 дата регистрации 20 июня 1996 г.], включающий нагрев и перемешивание исходного вещества при давлении не ниже 5·10^-2 мм рт.ст. [Патент РФ 2062417 C1 6 F 26 B 5/04].

Недостатком данного способа является повышенный расход энергии, требующийся для нагрева исходного вещества, длительность и статичность процесса его обработки.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в снижении расходуемой на нагрев исходного вещества энергии, снижение длительности процесса обработки и обеспечение возможности проведения процесса в температурном диапазоне, нижний предел которого ограничивается температурой испарения воды при рабочем давлении в технологическом объеме, а верхний - условиями, обеспечивающими отсутствие необратимых потерь полезных свойств исходного вещества и возможностью уничтожения живых клеток организмов и растений, представляющих экологическую опасность и затрудняющих дальнейшее использование конечного продукта.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в процессе обезвоживания в вакууме исходного вещества обеспечивается транспортировка обрабатываемого вещества и снижение мощности нагрева пропорционально массе испаряемой воды при постоянных температуре обрабатываемого продукта и скорости испарения воды, при этом тепло сконденсировавшейся воды используется для предварительного подогрева исходного вещества, а нагрев осуществляется в температурном диапазоне, нижний предел которого ограничивается температурой испарения воды при рабочем давлении в технологическом объеме, а верхний - условиями, обеспечивающими отсутствие необратимых потерь полезных свойств исходного вещества и возможностью уничтожения живых клеток организмов и растений, представляющих экологическую опасность и затрудняющих дальнейшее использование конечного продукта.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источником информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволили установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволили выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по существующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений, с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники.

На чертеже представлена схема технологического процесса низкотемпературного обезвоживания веществ в вакууме.

Процесс осуществляется в вакуумном объеме 1, присоединенном к вакуумной системе. Исходное обрабатываемое вещество 2 помещается на держатель 3, где происходит его перемешивание и распределение по поверхности держателя. Держатель 3 имеет возможность в течение процесса перемещаться, обеспечивая транспортировку обрабатываемого вещества 2. Нагрев исходного вещества происходит с помощью нагревателя 4, имеющего возможность изменять величину подводимой мощности к обрабатываемому веществу в процессе его обработки. Образующиеся в рабочей камере 1 пары воды через жалюзи 5 поступают на конденсационные панели 6. Сконденсировавшаяся вода 7 поступает в сборник конденсата 8. Из сборника конденсата 8 вода, находящаяся при температуре конденсации, с помощью системы сбора конденсата прокачивается через теплообменник 9, встроенный в толщу исходного вещества для предварительного его подогрева.

При помощи представленных технических средств создаются условия, обеспечивающие процесс обезвоживания обрабатываемого вещества в вакууме, а именно: предварительный подогрев обрабатываемого вещества, выдержка его в вакууме при температуре кипения воды, характерной для данных условий, и постоянной скорости испарения, создание контакта максимально возможной поверхности обрабатываемого вещества с постоянно возобновляемой вакуумной средой, транспортировку обрабатываемого вещества в процессе обработки, снижение количества подводимой к обрабатываемому веществу энергии пропорционально объему испарившейся из него воды и сбор сконденсировавшейся воды с целью дальнейшего ее использования.

Благодаря тому, что обработка исходного продукта осуществляется в вакууме при температуре в диапазоне, нижний предел которого ограничивается температурой испарения воды при рабочем давлении в технологическом объеме, а верхний - условиями, обеспечивающими отсутствие необратимых потерь полезных свойств исходного вещества и возможностью уничтожения живых клеток организмов и растений, представляющих экологическую опасность и затрудняющих использование конечного продукта, преимущественно происходит разделение исходного продукта на три составляющие фракции: сухой конечный продукт влажностью от 1 до 55%, технически чистую воду, пригодную для повторного использования и незначительный газообразный выброс. Так, например, из 100 т жидкого птичьего помета получается 85 м³ технически чистой волы, 14 т сухого, влажностью 15%, органического удобрения (отличающегося от исходного птичьего помета только процентным содержанием воды, отсутствием живых клеток организмов и растений, представляющих экологическую опасность и затрудняющих дальнейшее использование конечного продукта) и 1 т газообразного экологически чистого выхлопа. В связи с этим данный способ предлагается квалифицировать, как способ низкотемпературного обезвоживания веществ в вакууме, в отличие от обычных машин для сушки веществ, которые в процессе обработки исходного продукта изменяют его химический состав.

Формула изобретения

1. Способ низкотемпературного обезвоживания веществ в вакууме путем их нагрева, перемешивания при постоянном возобновлении вакуумной среды над поверхностью обрабатываемых веществ при давлении не ниже 5 · 10^-2 мм рт.ст., отличающийся тем, что нагрев исходного вещества осуществляется с возможностью снижения подводимой мощности пропорционально массе испаряемой воды при постоянной температуре обрабатываемого продукта.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что тепло конденсата, полученного в процессе обезвоживания в вакууме, используется для предварительного подогрева исходного вещества.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс обезвоживания исходного вещества в вакууме ведется при постоянных температуре обрабатываемого вещества и скорости испарения воды из обрабатываемого продукта.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс ведется в температурном диапазоне, нижний предел которого ограничивается температурой испарения воды при рабочем давлении в технологическом объеме, а верхний - условиями, обеспечивающими отсутствие необратимых потерь полезных свойств исходного вещества и возможностью уничтожения живых клеток организмов и растений, представляющих экологическую опасность и затрудняющих дальнейшее использование конечного продукта.

РИСУНКИ

Рисунок 1