Центробежный гранулятор высоковязких расплавов

СОЮЗ ООВЕТСНИ целищнеш . РЕСПУБЛИК,.80 1044 ЗВ 01 Э 2/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ЕЛАМ ИЗО ТЕН СССР ЫТИИ Д 6 РЕ ИИ И ОТНРОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН ТОРСУ,ФИДТВЪСВ(71) Дзержинский филиал Научно-исследовательского и конструкторскоинститута химического машинострое(54)(57) ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ГРАНУЛЯТОРСОКОВЯЗКИХ РАСПЛАВОВ, содержащий форированный корпус, установленныйна вертикальном полом валу и патрубок для подвода расплава, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения выхода товарной фракции ипроизводительности, он снабжен исо . точником газообразного теплоносителсоединенным с полым валом и змеевиком, витки которого размещены навнешней боковой поверхности перфорированного корпуса между его отвер"стиями, соединенными с полым валом,при этом поверхность змеевика выполнена с отверстиями, оси,которых рас- ВЫ- положены под углом не более 75 о к пер- осям отверстий в корпусе. Ю ьФь Ю10 М 55 Изобретение относится к устройствам для гранулирования расплавов и .жидкостей повышенной вязкости и может быть использовано в химической,нефтехимической и других отраслях промышленности,Известен аппарат для образованиякапель из расплава, содержащий цилиндрическую емкость, в боковойстенке которой выполнены отверстия 10для истечения расплава, приводноеустройство для вращения емкости, средство для подачи расплава в емкость,вертикальные перегородки в Ъерхнейчасти емкости, кольцевые горизонтальные перегородки в верхней части емкости, кольцевые горизонтальные перегородки, выполненные за одно целое с боковой. стенкой емкости и расположенные на некотором расстоянии 2 Оодна от другой. При работе расплав,подаваемый во вращающуюся цилиндрическую емкость, с помощью вертикальных перегородок доводится до.угловойскорости емкости и затем, попадаяв пространство между кольцевыми перегородками, через выходные отверстияв стенках емкости в виде струи истекает наружу, где распадается на отдельные капли, которые при охлаждении образуют гранулы1 .ЗООднако при работе,с легкокристаллизующимися расплавами отверстияемкости данного аппарата вследствиетого что последняя не обогреваетсязабиваются затвердевшим продуктом,что приводит. к ухудшению качествапродукта, снижению производительности и частым остановкам устройствадля очистки от затвердевшего продукта, Данное устройство непригодно 40для гранулирования высоковязких расплавов, у которых раСпад струй приистечении из отверстий разбрызгивателя сопровождается значительнымнитеобразованием. Примером такихрасплавов являются расплавы инденкумароновых и стирольноинденовых смол,а также различных нефтеполимерных исинтетических продуктов ( церезины)полиэтилен и др, ). 50.При гранулировании некоторыхрасплавов часть продукта получаетсяне в виде гранул, а в виде тонкихнитей, которые, как правило, уно"сятся встречным потоком охлаждающего воздуха, что снижает проиэво"дительность по готовому продукту.Кроме того, часть готовых гранул 324 . 2продукта имеет на выходе форму, отличающуюся от сферической ( каплеоб-. разную).Известно также устройство для разбрызгивания расплавленного материала, содержащее цилиндрический кор пус, в боковой стенке которого выполнены. отверстия для истечения расплава, укрепленный на вертикальном вращающемся валу, патрубок для подвода расплава и установленные в корпусе лопасти укрепленные на валу охватывающем вал корпуса и связанном с отделеным приводом вращения.При работе скорость вращения лопастей устанавливается в 1,5 раза превышающей скорость вращения корпуса. За счет этого давление расплава в корпусе возрастает настолько, что часть его струями выдавливается из отверстий, Разность между числами оборотов корпуса и лопастей зависит от вязкости расплавленного материала 1.23 К недостаткам известного устройства относится то, что при диспергировании легкокристаллизующихся расплавов отверстия в стенке корпуса вследствие того, что последняя не обогревается, забиваются затвердевшим продуктом., что приводит к ухудшению качества продукта, снижению производительности и частым останов-, кам устройства для очистки от затвердевшего продукта. Кроме того,данное устройство также непригодно при гранулировании высоковязких расплавов, дробление струй которых при истечении из отверстий разбрыэгивателя сопровождается нитеобразованием, При этом разделение истекающих из выходных отверстий струй происходит не в виде экспоненциально усиливающихся волн, а в виде серии капель, соединенных нитями, которые утончаются в осевом направлении до момента разрыва, т.е, при разбрызгивании данных расплавов наблюдается значительное нитеобразование. Причем длина нитей достигает 20-30 см, толщина 0,08- 0,2 мин. Тонкие нити, отламываясь от капель, уносятся иэ грануляционного аппарата, что снижает производительность по готовому гранулированному продукту, Большая часть гранул имеет Форму, отличную от сферической ( каплеобразную ). Часть нитей4На фиг. 1 изображено устройство,разрез; на фиг. 2 - узел 1 на фиг. 1,Центробежный гранулятор содержит. перфорированный цилиндрический корпус 1, закрепленный на нижнем конце полого вала 2. Полый вал 2 установлен в подшипниках 3 стойки 4, смонти-.рованной на перекрытии 5 грануляцион ной башни, На верхнем конце полого вала 2 закреплен шкив 6, соединенныйклиноременной передачей с приводом вращательного движения не гюказано.На внешней боковой поверхности ци" линдрического корпуса 1 закреплен с помощью сварки змеевик 7, выполненный из проката углового профиля. Одинконец змеевика 7 заглушен, другой спомощью канала 8, имеющегося в днище 9 цилиндрического корпуса 1, соединен с внутренней полостью 1 О пологго вала 2. На верхнем конце пологовала 2 герметично установлена муфта11 с входным штуцером 2, неподвижно укрепленная с помощью кронштейнов 13на стойке 4, В боковой поверхности.цилиндрического корпуса 1 между витками змеевика 7 выполнены в один ряд выходйые отверстия 4 для расплава, Над выходными отверстиями 14 в эме" евике 7 выполнены выходные отверстия 15 для газообразного теплоносителяОси отверстий в боковой стенке корпуса образуют с осями отверстий взмеевике угол, не превышающий 75.. Для подвода расплава в корпус 1 в стойке 4 закреплен патрубок 6, заканчивающийся внизу цилиндрическим расширением 17.Гранулятор работает следующим образом.МОт привода, вращательное движение через клиноременную передачу ( не показано ) передается шкиву 6, полому валу 2 и цилиндрическому корпусу 1, Через патрубок 16, заканчивающийся вниду цилиндрическим расширением 17, в корпус 1 подается гранулируемый продукт. При вращении корпуса 1 в результате возникающей центробежной силы продукт вытекает через отверстия 14 в виде отдельных струй 18 которые распадаются на капли 19, Проходя последовательно через входной штуцер 12 муфты 11, полость 10 вала и канал 8, газообразный теплоноситель, под давлением поступает в змеевик 7, имеющий температуру, близ" кую к температуре гранулируемого ма" териала. При этом температура стенок 304432попадает в готовый продукт, чтоснижает его качество.Цель изобретения " повышение выхода товарной фракции и производи,тельности, т.е. обеспечение болеечеткого разделения струи высоковязкого расплава на отдельные каплипутем уменьшения количества образую"щихся нитей при гранулировании продуктов, склонных при разбрызгивании Ок нитеобразояанию,Указанная цель достигается тем,что центробежный .гранулятор высоковязких расплавов, содержащий перфорированный корпус, установленный навертикальном полом валу, и патрубокдля подвода расплава, снабжен ис-точником газообразного теплоносителя, соединенным с полым валом и змеевиком, витки которого размещены на .внешней боковой поверхности перфорированного корпуса между его отверстиями, соединенными с полым валомпри этом гюверхность змеевика выполнена с отверстиями, оси которыхрасположены под углом не более 75к.осям отверстий в корпусе.ьнабжение гранулятора змеевикомс отверстиями для подачи газообразного теплоносителя в окружающуюкорпус. зону, в которой происходит39дробление струй расплава, вытекающих из расположенных между виткамизмеевиками отверстий корпуса, обеспечивает создание в непосредственной близости от раэбрызгивателя нес" .З 5покойной газообразной зоны,.что всвою очередь обеспечивает разрывнитей, соединяющих сообразующиесякапли расплава, в самом начале образования этих нитей, одинаковое 40и.быстрое во всех струях деление ихна капли и в конечном итоге получение на выходе гранул правильной сфе"рической формы и увеличение производительности по гранулированному 45продукту.Кроме того, угол между. осями отверстий в стенке корпуса и в змеевике составляет преимущественно неболее 75. При углах более 75 о выходящие из отверстий змеевика струигаза, расширяясь, сильно отклоняютмелкие капли расплава вниз и они по"падают на нижний виток змеевика,что нежелательно, так как нарушаетсягранулометрический состав готовогопродукта увеличивается содержаниекрупной фракции).1044 5цилиндрического корпуса 1 поддерживается постоянной и достаточно вы-. сокой, чтобы предотвратить затверде", вание продукта в отверстиях 14, что значительно повышает надежность ра" боты устройства. Из змеевика 7 газообразный теплоноситеяь выходит через отверстия 15 в виде струй 20, пересекающихся со струями 18 расплат ва, что способствует дроблению пос ледних на отдельные капли. При образовании из струй 18 .отдельные капли 19 связаны между собой тонкими нитями ( перемычками ) 21. Выходящие под давлением из отверстий 15 струи 20 горячего газа разрывают эти нити ( пе. ремычки ) в самом начале их образования, когда нити имеют длину 1-3 мм. Так как разрыв нитей происходит при высокой температуре, небольшие по 20 величине концы нитей втягиваются в еще неэастывшую образующуюся каплю расплава; которая .по мере охлаждения превращается в гранулу правиль" ной сферической формы. При этом эас тывших нитей не образуется и унос нитей продукта встречным охлаждающим воздухом значительно снижается, что способствует. увеличение выхода продукта в виде гранул ( производительности ).Таким образом; предлагаемое уст- . ройство позволяет поддерживать .температуру сеенок корпуса близкой к температуре расплава, что предотвращает отвердевание гранулируемого продукта в выходных отверстиях кор 324пуса и увеличивает надежность рабо-. ты, облегчает разделение струй продукта яа отдельные капли, повышает производительность гранулятора в це. ломповышает качество гранулированного продукта за счет приближения формы гранул к сферической и снижает пыпеунос на выходе.Испытание предлагаемого устройства было проведено в лабораторных условиях на стенде с использованием расплава низкомолекулярного полиэтилена с молекулярным весом 1500- 3300 к.е. ( кислородных единиц ),Гранулирование расплава произ" водилось с помощью предлагаемого центробежного гранулятора 1 но без подвода горячего воздуха в змеевик) и гранулятора-прототипа. Разбрызгивание расплава полиэтилена проводилось во встречном потоке охлаждающего воздуха, скорость которого составляла 0,3 м/с, Расплав на гранулирование поступал с определенной температурой иэ электроплавителя, в который загружался предварительно взвешенный на весах твердый продукт. Готовый (гранулированный ) продукт на выходе собирался, его количество взвешивалось на весах, Затем определялся гранулометрицеский состав и форма гранул. Заданное количество гранул на выходе диаметром 0,2- 1,6 мм не менее 953. Результаты испытаний представлены в таблице.1044324 Опыт 1500 1,2 12 57 32 32 1,2 32 32 32 1,2 32 57 32 1,2 32 1,2 32 32 1,2 32 32 1,2 10 32 57 1,2 32 1,2 64 1,2 32 64 Число обо"ротов цилиндричес"кой корзи"ны,об/иин 11,прототип 500 2 без . 2000 подвода горячего газа) Числооборотов внутреннегоустройства(лопастного эле-мента ),об/мин Диаметр выходных отВерстий раплава встенке корзинымм Количест" во вы ходных отверстий распл ва,шт Наружный диаметр цилиндрической корзины,мм Количествовыходныхотверстийвоздуха взмеевике,мм1,25 75 8,97 150 480 150 9,1 1,4 9,06 1,г 5 150 480 150 9,2 1,5 85 8,об 130 480 150 8,2 1,6 60 1,г 5 8,90 150 320 150 9,1 2)1 бо 1,25 10 8,90 150 640 150, 9,0 1,2 бо 1,г 5 1509, 1 , 1,4 897 1,25 150 ; 8 оо 15 о 96 о 60 150 9,1, 1,2 9 00 бо 13 Угол нвклона оеейотверстийзмеевика косям выход"ных отверстий расплава в корзине, град Температура воздуха,подаваемого взмеевик,ф С Расход"возду"ха взмеевик,л/мин чество нитей продукта по от- ноаению к полу" ценному гра- нулиро- ванному продукту,й 150 7,3 7,7 150 6,6 8,8 150 91 80 Производи- тельностьпо го"товомугранулирован"ному- продукту навыходе,Опыты 3-13 представляют результа" ты испытаний предлагаемого устройства при различных расходах горячего воздуха в змеевик, углах наклона осей отверстий в змеевике к осям выход" ных отверстий расплава и температурах подаваемого в змеевик воздуха.Числа оборотов цилиндрической корзины и внутреннего устройства прототипа выбраны с учетом выполнения тре- О бований по гранулометрическому составу.Количество нитей продукта определя" лось по результатам взвешивания продукта, уловленного пылеулавливателем, 15 . установленным на выходе воздуха из грануляционного аппарата.Из табЛицы Видно, что производительность по расплаву предлагаемого устройства с подводом в змеевик го рячего воздуха с температурой, равной температуре расплава в среднем равна 9,1 г/с. При снижении температуры воздуха, подаваемого в змеевик (опыт 9 ) и при отсутствии подачи 25 воздуха в змеевик наблюдается сни" жение производительности по расплаву, Это происходит. вследствие забив ки застывшим расплавом части выход" ных отверстий цилиндрической корзины, что обусловлено интенсивной теплоотдачей за счет высоких скоростей вращения корзины. Из таблицы видно, что при работе устройства-прототипа и предлагаемого З устройства без .подвода горячего воздуха (опыты 1 и 2 ) наблюдается эначительное нитеобразование. Тонкие нити уносятся охлаждающим воздухам на выход, что значительно снижает: производительность по готовому про" дукту (выход гранул )Наиболее эффективное снижение ни" теобразования наблюдается при наклоне осей отверстий в змеевике к осям отверстий в корзине под уг." лом 45-75 о, При меньших углах наклона и указанных расходах горячего воздуха эффективность его воздействия на нитеобразование несколько снижается. При углах более 75 ф наблюдается ухудшение гранулометрического состава готового продукта вследствие того, что некоторые капли расплава сильно отклоняются и попадают вновь на корзину или нижние витки змеевика ( опыт 9 ). При увеличении количества отверстий в змеевике нитеобразование снижается (опыт 13).Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет значительно снизить нитеобразование (в 5 раэ ), что повышает выход готового продукта в среднем на 6,3 эа.счет уменьшения потерь. При этом производ)ятельность предлагаемого устройств ва выше производительности устройства-прототипа в среднем на 303,Кроме того, при подаче в змеевик горячего воздуха улучшается качество готовых гранул в результате прибли" жения их Формы к сферической. Как видно из таблицы, расхад горячего воздуха равный 480 л/мин является близким к оптимальному.1044324 ВНИИПИ Заказ 7408/5Тираж 537 Подписное илиал ППП "Па .Ужгород,ул.П нт",ектная