固态颜料颗粒的生产设备的制作方法

1.本技术涉及生产设备，具体涉及一种固态颜料颗粒的生产设备。


背景技术：

2.色浆，顾名思义是一种颜料浓缩浆，是由颜料、润湿剂、研磨助剂和填料溶解或分散在水或溶剂中得到的产品。根据色浆所使用的溶剂不同，可分为水性色浆、油性色浆、水油通用色浆等。其中，水性色浆是以水为介质添加分散剂、润湿剂等助剂分散而成的颜填料浆。分散剂、润湿剂等助剂受温度、ph值等因素的影响而从颜料表面解吸进而导致色浆稳定性变差，仍是该行业面临的重要难题。同时，色浆中颜料含量一般在30-60％之间，其余皆为无法起到着色作用的组分，其单位质量着色剂的运输成本及原料成本较高。而干粉或粒状的颜料制剂储存稳定性较色浆有较为明显的优势。特别是自分散颜料，可以通过简单地搅拌或振摇而变速分散在施用介质中，这种处理相对容易，对油墨、油漆和涂料的直接着色是非常有利的。同时，经过表面处理的颜料，其颗粒间空间位阻增大，形成附聚物的可能性较低，具有更高的稳定性和较低的细度。
3.为了获得干燥的固态颜料制剂，需要通过干燥手段除去浆料中的水分或溶剂，就化学工业而言，其目的在于使物料便于包装、运输、贮藏、加工和使用。化学工业中的干燥方法有三类：机械除湿法、加热干燥法、化学除湿法。机械除湿法是用压榨机对湿物料加压将其中一部分水分挤出，物料中除去的水分量主要决定施加压力的大小，物料经机械除湿后仍保留很高的水分，一般为40-60％左右。机械除湿法只能除去物料中部分自由水分，结合水分仍残留在物料中，因此，物料经过机械除湿后含水量仍然较高，一般不能达到化工工艺要求的较低的含水量。加热干燥法是化学工业中常用的干燥方法，借助热能加热物料、气化物料中的水分，物料经过加热干燥，能够除去物料中的结合水分，达到化工工艺上所要求的含水量。化学除湿法是利用吸湿剂除去气体、液体和固体物料中少量的水分。由于吸湿剂的除湿能力有限，仅用于除去物料中的微量水分，化工生产中应用极少。因此，化学工业中物料干燥，一般是先用机械除湿法除去物料中大量的非结合水分，再用加热干燥法除去残留的部分水分(包括非结合水分和结合水分)。
4.但对于一些特殊的物料而言，特别是与溶剂亲和性较好、在溶剂中具有一定溶解度且粒径尺寸较小的湿物料，通常选择流化床干燥、喷雾干燥、滚桶干燥、双轴干燥、刮板干燥等工艺。如中国专利公开了一种喷雾干燥设备，包括上段半锥体、竖直筒体、和下段锥体，其中上段半锥体内设置浆液进料口、顶部设有主风入口，竖直筒体侧面设有侧向进风口，下段锥体内设有气固分离器，此喷雾干燥设备可用于微球催化剂制备，然而现有设备对浆料的干燥效果不好且产生粉尘污染严重。


技术实现要素：

5.为了克服上述缺陷，本技术提供一种固态颜料颗粒的生产设备，该生产设备能够将液体物料分散成细小液滴，并将细小液滴迅速冷冻为冷冻颗粒小球，最后将冷冻颗粒直
接干燥成干燥颗粒，得到的产品干燥效果好、最大限度地保护了物料的物化性能，且避免了干燥过程的粉尘产生。
6.本技术为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.一种固态颜料颗粒的生产设备，包括颗粒形成单元和若干真空冷冻干燥单元，所述颗粒形成单元包括冷冻室和驱动机构，所述冷冻室内部分为相互连通的冷冻室上段和冷冻室下段，所述冷冻室上段布置中空轴和液滴成型器，所述中空轴内设有中心轴，所述液滴成型器上设有若干出料孔，所述冷冻室上设有第一进料管，所述第一进料管的出口端伸入所述液滴成型器内部，所述中空轴的一端固定设有若干个刮板，若干刮板位于所述液滴成型器内，所述中心轴的一端固定连接于所述驱动机构，所述中心轴的另一端固定连接于所述液滴成型器，所述冷冻室下段通过隔板分隔成若干独立的冷冻腔，每个冷冻腔连接于一真空冷冻干燥单元。
8.优选地，所述驱动机构为电机，所述中心轴的一端固定连接于所述电机的转轴。
9.优选地，所述中心轴与所述中空轴同轴布置，所述液滴成型器的底面上设有若干出料孔。
10.优选地，所述液滴成型器为圆台型结构，所述圆台型结构的母线与底面的夹角为80-90
°
，所述出料孔是直径为1-10mm的圆孔，所述中心轴的另一端固定连接于所述液滴成型器的底面。
11.优选地，所述刮板与所述液滴成型器的底面之间的夹角为 10-30
°
，所述液滴成型器的侧面与所述冷冻室的内侧壁之间具有间隙，所述液滴成型器的底面与所述隔板的最高点之间具有间隙。
12.优选地，所述冷冻室为圆柱体结构，所述冷冻室下段沿其中心轴线被隔板分隔成若干体积相等的冷冻腔。
13.优选地，所述真空冷冻干燥单元包括真空冷冻干燥室和第二进料管，所述第二进料管的两端分别连接于所述冷冻腔与所述真空冷冻干燥室。
14.优选地，所述第二进料管与冷冻腔、真空冷冻干燥室皆呈倾斜布置，所述第二进料管上设有出料阀，所述真空冷冻干燥室上设有出气管和出料管，所述第二进料管与冷冻腔的连接处、第二进料管与真空冷冻干燥室的连接处皆设有可分离的密封件。
15.本技术的有益效果是：
16.1)本技术中利用液滴成型器和刮板将液体物料分散成若干细小的液滴，液滴在冷冻腔内下降过程中形成冷冻颗粒小球，当冷冻颗粒在冷冻腔内堆积一定高度后，冷冻颗粒进入所述真空冷冻干燥单元而形成相互独立的干燥颗粒，从而最大程度的保留了物料的物化性能和品质；整个生产过程中，从液体物料形成细小的液滴、到冷冻颗粒小球的形成、再到最终得到独立的干燥颗粒，每个形成过程都是相互独立的，因此减少了不同阶段的相互影响，避免了干燥过程粉尘的产生，最终形成了无尘的产品；
17.2)本设备用途广泛，适用于许多可通过冷冻干燥获得固体产品的配方、成分物料，尤其是对水或过高温度的敏感性物料，本设备能够获得外观和内在品质兼备的优质干燥制品，成品率高、设计巧妙、实用性强，解决了颜料浓缩浆存储不稳定、包装难、运输成本高的问题。
附图说明
18.图1为本技术的结构示意图；
19.图2为本技术中部分结构的放大图；
20.图中：10-冷冻室，11-第一进料管，12-隔板，13-冷冻腔，20
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驱动机构，21-中空轴，22-中心轴，23-刮板，24-液滴成型器，30
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真空冷冻干燥室，31-第二进料管，32-出料阀，33-出气管，34-出料管。
具体实施方式
21.下面将结合本技术实施例，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
22.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及下述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以使这里描述的本技术的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
23.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
24.实施例：如图1-2所示，一种固态颜料颗粒的生产设备，包括颗粒形成单元和若干真空冷冻干燥单元，所述颗粒形成单元包括冷冻室10和驱动机构20，所述冷冻室10内部分为相互连通的冷冻室上段和冷冻室下段，所述冷冻室上段布置中空轴21和液滴成型器 24，所述中空轴21内设有中心轴22，所述液滴成型器24上设有若干出料孔，所述冷冻室10上设有第一进料管11，所述第一进料管 11的出口端伸入所述液滴成型器24内部，所述中空轴21的一端固定设有若干个刮板23，若干刮板23位于所述液滴成型器24内，所述中心轴22的一端固定连接于所述驱动机构20，所述中心轴22的另一端固定连接于所述液滴成型器24，所述冷冻室下段通过隔板 12分隔成若干独立的冷冻腔13，每个冷冻腔13连接于一真空冷冻干燥单元。
25.将颗粒形成单元定义为kl，将真空冷冻干燥单元定义为gz，冷冻室10沿其高度方向分为相互连通的冷冻室上段和冷冻室下段，冷冻室上段和冷冻室下段之间可完全开放或可以通过隔断板将部分区域封闭，并留有部分区域使两者相互连通，以确保液滴成型器 24
形成的液体顺利进入冷冻腔13内，液滴成型器24能够在驱动机构的带动下转动，液体通过第一进料管11进入液滴成型器24后，在液滴成型器的旋转以及刮板的挤压下穿过液滴成型器24的出料孔形成细小的液滴，在冷冻腔13内具有制冷设备例如冷冻压缩机、热交换器等将液滴在下落过程中凝结成冷冻颗粒小球，冷冻颗粒进入真空冷冻干燥单元后形成相互独立的干燥颗粒。因此本技术中利用液滴成型器24和刮板将液体物料分散成若干细小的液滴，液滴在冷冻腔内下降过程中形成冷冻颗粒小球，当冷冻颗粒在冷冻腔内堆积一定高度后，冷冻颗粒进入所述真空冷冻干燥单元而形成相互独立的干燥颗粒，从而最大程度的保留了物料的物化性能和品质；整个生产过程中，从液体物料形成细小的液滴、到冷冻颗粒小球的形成、再到最终得到独立的干燥颗粒，每个形成过程都是相互独立的，因此减少了不同阶段的相互影响，避免了干燥过程粉尘的产生，最终形成了无尘的产品。
26.如图1所示，所述驱动机构20为电机，所述中心轴22的一端固定连接于所述电机的转轴。电机固定于冷冻室10外部，如电机直接安装于冷冻室的顶部，或安装于外部支撑架上，中心轴22的上端固定于电机的转轴，其下端穿过冷冻室的顶部进入冷冻室内，并固定连接于液滴成型器24，电机转动时，带动中心轴22和液滴成型器24同步转动。
27.如图2所示，所述中心轴22与所述中空轴21同轴布置，所述液滴成型器24的底面上设有若干出料孔。中空轴21为内部中空的圆柱状，中空轴可完全布置于冷冻室10内部，其上端固定安装于冷冻室10的顶面内侧壁，或中空轴21的上端直接固定于电机的外壳上，中心轴22位于中空轴21的空腔内，中空轴21和刮板23是固定不动的。
28.其中，所述液滴成型器24为圆台型结构，所述圆台型结构的母线与底面的夹角为80-90
°
，所述出料孔是直径为1-10mm的圆孔，所述中心轴22的另一端固定连接于所述液滴成型器24的底面。优选地，出料孔的直径为2-5mm。
29.所述刮板23与所述液滴成型器24的底面之间的夹角为 10-30
°
，所述液滴成型器24的侧面与所述冷冻室的内侧壁之间具有间隙，所述液滴成型器24的底面与所述隔板12的最高点之间具有间隙。液滴成型器24呈圆台型(包括圆柱型)，中空轴21下端上固定设有若干沿其径向均匀分布的片状的刮板23，刮板23与液滴成型器24的底面倾斜布置且刮板接触于液滴成型器的底面，而将将液滴刮入出料孔，运行时，液体物料从第一进料管11进入液滴成型器24，液滴成型器在电机的驱动下转动，因此液体物料在液滴成型器的旋转力以及刮板的挤压下分散成细小的液体并从出料孔落下。相对于传统的喷嘴，本技术中利用液滴成型器和刮板组合能够将液滴均匀地散向各冷冻腔，且得到的液滴更加均匀、细小，将有利于后续的快速形成冷冻颗粒。
30.所述冷冻室10为圆柱体结构，所述冷冻室10下段沿其中心轴线被隔板12分隔成若干体积相等的冷冻腔13。冷冻室10、液滴成型器24、中心轴22以及中空轴21皆同轴布置，液滴成型器24底面的直径小于冷冻室的直径，液滴成型器24位于冷冻腔13的上方且离冷冻腔一定的距离，以便于液滴顺利地落下。冷冻腔13呈扇形体，较佳地，所述冷冻腔13具有2-6个，本实施例中设有三个冷冻腔，分别为第一冷冻腔、第二冷冻腔和第三冷冻腔，本技术中将冷冻室分割成若干小的冷冻腔13，且每一个冷冻腔直接连接一真空冷冻干燥单元，这样可以减少冷冻腔与真空冷冻干燥单元连接口物料的残留，减少了干燥过程中粉尘的产生。
31.所述真空冷冻干燥单元包括真空冷冻干燥室30和第二进料管 31，所述第二进料管31的两端分别连接于所述冷冻腔13与所述真空冷冻干燥室30。真空冷冻干燥单元为真空
冷冻干燥机，真空冷冻干燥是利用升华的原理使物料脱水的一种干燥技术。物料经快速冻结后，在真空(低于水的三相点压力)环境下加热。由于真空冷冻干燥技术在低温、低氧的环境下进行，处理过程中无液态水存在，水分以固态直接升华，使物料原有结构和形状得到最大程度保护，最终获得外观和内在品质兼备的优质干燥制品。采用常用的真空冷冻干燥机即可，本技术将真空冷冻干燥技术应用于固态颜料颗粒的制备中，从而能够最大程度保留了颜料的物化性能和品质，解决了颜料浓缩浆存储不稳定、包装难、运输成本高的问题。
32.所述第二进料管31与冷冻腔13、真空冷冻干燥室30皆呈倾斜布置，所述第二进料管31上设有出料阀32，所述真空冷冻干燥室 30上设有出气管33和出料管34，所述第二进料管31与冷冻腔13 的连接处、第二进料管31与真空冷冻干燥室30的连接处皆设有可分离的密封件。第二进料管31与冷冻腔13、第二进料管31与真空冷冻干燥室30皆倾斜布置，因此物料即冷冻颗粒可通过重力作用落入真空冷冻干燥室，当然也可以通过其他输送装置完成物料的输送，例如传送带、气动驱动的机构；密封件可为翻板闸门、盖、阀等，阀可为蝶形阀、挤压阀、刀型闸门等等，设计密封件的目的是为了当需要出料的时候，将密封件打开，出料完毕后将密封件关闭，从而形成独立的颗粒形成单元和真空冷冻干燥单元，如在冷冻腔13 的底面、在真空冷冻干燥室30的侧壁直接设置阀、盖，也可设计翻板闸门。当冷冻颗粒通过第二进料管31不断进入真空冷冻干燥室30内直至达到最大的干燥量后，关闭出料阀32，并将冷冻腔13 的底面、在真空冷冻干燥室30的侧壁的密封件关闭，各自形成独立的空间，颗粒形成单元继续凝结成冷冻颗粒，真空冷冻干燥单元干燥冷冻颗粒为固态的干燥颗粒，互不影响。
33.本技术的操作过程：包括如下步骤：
34.步骤1：液体物料通过第一进料管11进入液滴成型器24中，电机带动液滴成型器24顺时针旋转，而刮板23固定不动，液体物料在液滴成型器的旋转力形成分散的液滴，并在刮板23的作用下通过出料孔形成细小的液滴下落；
35.步骤2：细小的液滴随机落入任一冷冻腔13中，由于冷冻室内温度低，下落过程中，液滴快速形成一颗颗的冷冻颗粒堆积在冷冻腔13的底部；
36.步骤3：当冷冻颗粒堆积一定高度后，打开真空冷冻干燥室30 和冷冻腔13上的密封件以及出料阀32，使得冷冻腔13中的冷冻颗粒通过第二进料管31进入真空冷冻干燥室30内；
37.步骤4：待真空冷冻干燥室30内的冷冻颗粒达到最大极限量时，关闭真空冷冻干燥室30和冷冻腔13上的密封件以及出料阀32，使得冷冻室10和真空冷冻干燥室30各自形成独立的密封空间，冷冻室10内继续制造冷冻颗粒，而真空冷冻干燥单元将真空冷冻干燥室30中的冷冻颗粒干燥成干燥颗粒，得到最终的产品，干燥过程中，气体通过出气管33排气，而最终的产品通过出料管34出料。
38.应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。