Способ получения гранул в псевдоожиженном слое

ОЮЭ СОЕЕТСНИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ СПУ БЛИН 2/(72) Станислау 6 1абрике Бюл, к нстмес Март с Петр ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ с ину ус Мутсерс (ИЬ)(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛ В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ(57) Изобретение относится к способуполучения гранул в псевдоожиженномслое и позволяет снизить знергоэатраты и снизить пылеобразование.Способ получения гранул в псевдоожиженном слое включает подачу потока газа вверх через слой частиц для создания псевдоожиженного слоя, подачу жидкости в псевдоожиженный слойчастиц снизу вверх через центральный канал подающего устройства, подачу через концентричный с ним каналмощного газового потока для создания разреженной зоны в слое с линейной скоростью, превышающей скорость газового потока, создающегопсевдоожиженный слой, отверждениежидкости на частицах и удаление образующихся гранул из слоя, Жидкостьподают под давлением от 1,5 до 6 барс линейной скоростью от 10 до 25 м/св виде замкнутой конической пленкис толщиной после удара 25-500 мкм,причем частицы из слоя перемещаютчерез пленку эа счет мощного газового потока, который подают поддавлением от 1,1 до 1,5 бар со скоростью 50-250 м/с. 7 з.п. ф-лы,4 ил.1 135Изобретение относится к способуполучения гранул путем подачи жидкого материала в псевдоожиженный слойтвердых частиц, в результате чегочастицы увеличиваются за счет затвердевания на них жидкого материала, и путем удаления полученныхтаким образом гранул из псевдоожиженного слоя.Цель изобретения - снижение энергозатрат и уменьшение пылеобразова-ния,На фиг.1 показано распылительноеустройство для осуществления предлагаемого способа, продольный разрез; на фиг,2 - узел 1 на фиг,1;на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2; на. фиг.4 - выпускная часть распылительного устройства, в которой газовоеи жидкостное выпускные отверстияустановлены примерно на одинаковойвертикальной высоте, продольный разрез.Распылительное устройство состоит из подающей 1 и распылительной2 секций. Распылительное устройство установлено в гранулирующейустановке (не показана) с нижней.частью 3 и встроенной нижней пластиной 4, которая имеет отверстия 5 дляпропуска псевдоожижающего воздуха,при этом разгрузка производится через отверстие 6. Распылительное устройство состоит из центрального канала 7, который одним концом соединен с жидкостным трубопроводом (непоказан), а другим - с ротационнойкамерой 8. Кроме того, распылительное устройство снабжено каналом 9,который расположен концентрично вокруг центрального канала, при этомканал 9 одним концом через отверстие10 соединен с газовым трубопроводом(не показан), а на другом конце имеется сужающийся газовый канал 11,который заканчивается выпускным отверстием 12. Выпускная часть распылительного устройства состоит из жидкостного выпускного сопла 13, вокруг которого расположен сужающийся газовый канал 11, снабженный выпускным отверстием 12. Жидкостное выпускное сопло 13 состоит из жидкостного подающего канала 7, который через от-, верстия 14 и жидкостные каналы 15 соединен с ротационной камерой 8,1511 2снабженной центральным выпускнымканалом 16 с выпускным отверстием 17П р и м е р 1. В кольцевой гранулятор с кипящим слоем диаметром527 см, который снабжен перфорированной нижней пластиной диаметромотверстий 2 мм и содержит слой частиц нитрата аммония высотой -60 см,10 непрерывно подают расплав нитратааммония и мощный газовый поток через распылительное устройство (фиг.1и 2). Расплав нитрата аммония, содержащий, мас.%: вода 0,65; доломит15 2,0; глина 2,0, температура 182 Сподают через центральный канал 7распылительного устройства со скоростью 195 кг/ч при давлении 2,7 бар,В качестве глины используют сорбо 2 п лит размером частиц менее 5 мкм, который состоит .в основном из ЯО(73 мас.%), А 1 Оз (14 мас.%),Мощный поток воздуха подают черезгазовый канал 9, установленный кон 25 центрично относительно центральногоканала, со скоростью 50 кг/ч, температурой 180 С при давлении 1,4 барВ ротационную камеру 8 расплавподают с помощью четырех тангенциально расположенных небольших жидкостных каналов 15.Распылительное устройство имеетследующие размеры: диаметр центрального канала 10 мм, диаметр концен 35тричного канала 12 мм, диаметр выпускного отверстия 17 центральногоканала 3 мм, ширина зазора выпускного отверстия 12 концентричного канала 1,2 мм, вертикальное расстоя 40 ние от выпускного отверстия 17 газового канала до нижней пластины4 см, вертикальное расстояние отвыпускного отверстия 17 газового канала до выпускного отверстия 12 жид 45 костного канала 1,8 см, угол сходимости наружной стороны стенки жидкостного канала 22,5 , наружный диаметр газового канала. 23,4 мм.Жидкость подают из центральногоканала в форме замкнутой конической50пленки толщиной на выходе 275 мкм,углом воронки 87 и скоростью15,5 м/с, Пленка имеет слегка волнистую поверхность вследствие низкой внутренней турбулентности (чис 55 ло Вебера Уе составляет 1400).Воздушный поток подают из концентричного газового канала со скоростью200 м/с. Хотя газовый канал не схо 13515110,15 935 50 55 0,60 дится, сходимость газового потока составляет несколько градусов. При столкновении нагруженного частицами газового потока и пленки смешивание газа и жидкости почти не происходит,В слой подают180 кг/ч твердыхчастиц нитрата аммония со среднимдиаметром 1-1,5 мм и температуройо80 С, которые получены при просеивании и измельчении гранулята, выгружаемого из слоя,Слой частиц имеет температуру135 С и псевдоожижается с помощьюнаправленной вверх воздушной струиотемпературой 70 С и скоростью 2,1 м/с,В виде перетекающего потока гранулы (температура -135 С) непрерывно выгружают из слоя и охлаждают до90 С в барабанном холодильнике впротивотоке воздуха. Охлажденные гранулы затем просеивают через плоскиесита Энгельмана размером отверстий2-4 мм, Получают 166 кг/ч просеянной фракции диаметром менее 2 мм, которую возвращают в слой, и 14 кг/чпросеянной фракции диаметром более4 мм, которую с помощью валковой дробилки измельчают до 1,1 мм. Мелкуюпыль (менее 750 мкм) отделяют с помощью ветрового сита, после чегоостаточный измельченный материалвозвращают в слой,В качестве просеянной фракциипродукта (2-4 мм) получено "193 кг/чогранул, которые охлаждают до 40 Св барабане,Полученные таким образом гранулыимеют следующие свойства:Содержание азота,мас. , 33,7Содержание воды,мас. Содержание круглых гранул,. 80Объемный вес,кг/мУдарная прочность,100Сопротивление раздавливанию, бар 60Маслопоглощающаяспособность,мас. Проникновениертути, см /г О, 085Часть этого продукта нагреваюти охлаждают лять раз в диапазоне15-50 С. Полученные таким образом 5 10 15 20 25 30 35 40 45 гранулы имеют сопротивление раздавливанию 50 бар и маслспоглощающуюспособность 2,2 мас. .Сопротивление раэдавливанию определяют путем размещения гранулымежду двумя пластинами, на верхнююиз которых оказывают постепенно увеличивающееся давление до разрушениягранулы. Содержание круглых гранулопределяют путем размещения гранулна вращающемся диске, установленномос наклоном 7,5 , и определения процента скатившихся гранул, Ударнуюпрочность определяют путем выстреливайия гранул в пластину, установоленную под углом 45, и определенияпроцента круглых гранул до и послеиспытания.Пылесодержащий псевдоожижающийовоздух температурой 135 С, поступающий из слоя, подают во влажныйпромывной аппарат, в котором получают разбавленный раствор нитратааммония (примерно 35 мас. ) .Этот раствор выпаривают и добавляют в расплав нитрата аммония, подаваемый в слой,Нагруженные пылью воздушные потоки из холодильников и измельчительной секции направляют в рукавныйфильтр для очистки от пыпи. Полученную таким образом пыль нитрата аммония растворяют в горячем расплавенитрата аммония, подаваемого в слой.П р и м е р 2195 кг/ч расплава нитрата аммония, содержащего0,39 мас,воды и 0,3 мас.Мя (И 09)(в пересчете на МрО), температуройо180 С подают при давлении 1,9 барв гранулятор с кипящим слоем, который аналогичен гранулятору по примеру 1, но снабжен распылителем(фиг.4). Кроме того, через распыпительное устройство подают 55 кг/чвоздуха температурой 180 С при давлении 1,5 бар,Коническая жидкостная пленка, поступающая из центрального канала, диаметром выпускного отверстия 4 мм, имеет толщину " 300 мкм, скорость 11,9 м/с и угол воронки 90 (Мер1000), Выходящий поток воздуха имеет скорость 195 м/с. В слой температурой 115 С, который псевдоожижаютовоздухом температурой 40 С и поверх" ностной скоростью 2, 1 м/с, также подают 175 кг/ч твердых частиц, по13 0,15 95 770 60 лученнык в секциях просеивания и измельчения.Гранулят, выгружающийся из слояв виде перетекающего потока охлажодают, как в примере 1, до 90 С вбарабане и просеивают, при этом получают 190 кг/ч фракции продуктаразмером 2-4 мм, которую охлаждаютдо 40 С в барабане.Полученные таким образом гранулыимеют следующие свойства;Содержание азота,мас% 33,8Содержание воды,мас.%Объемная плотность,кг/м 965Содержание круглыхгранул, 7.Ударная прочность,% 100Сопротивлениераздавливанию,бар 45Маслопоглощающаяспособность,мас,% 0,90Проникновениертути, см /г 0,04Часть этого продукта пять разнагревают и охлаждают в диапазонеь15-50 С. Обработанные таким образом гранулы имеют сопротивлениераздавливанию 45 бар и маслопоглощающую способность 1,9 мас.7.П р и м е р 3. В кольцевой гранулятор с кипящим слоем диаметром46 см, содержащий слой температуройо ф100 С из частиц мочевины высотой .- 60 см, который псевдоожижают воздухом температурой 35 С и поверхностной скоростью 2,0 м/с, подают180 кг/ч твердых частиц мочевины, которые получены при просеивании и измельчении гранулята.Кроме того,с помощью распылительного устройства аналогично примеру1 в слой в верхнем направлении подают расплав мочевины и мощный воздушный поток. Расплав мочевины темапературой 140 С, содержание воды0,5.мас.%, содержание формальдегида0,2 мас.%, подают в количестве195 кг/ч при давлении 3,3 бар. Мощный поток воздуха имеет температуруьл 140 С и подают в количестве 50 кг/чпри давлении 1,4 бар,Расплав мочевины подают из распылякщего устройства в форме слегка 51511 6волнистой конической пленки с угломворонки 88 (4= 1950), толщиной300 мкм и скоростью на выходе520 м/с. На выходе из распылительного устройства воздушный поток имеетскорость - 190 м/с,В виде перетекающего потока гранулы выгружают из слоя, охлаждаютодо 40 С в холодильнике с кипящимслоем и затем классифицируют путемпросеивания на фракцию продукта размером 2-4 мм (190 кг/ч), фракциюменее 2 мм (165 кг/ч) и фракцию крупнее 4 мм (15 кг/ч), Последнюю фракцию измельчают и возвращают в слойвместе с фракцией менее 2 мм.Полученные гранулы имеют следующие свойства:20 Содержание воды,мас.% 0,04Содержание формальдегида, мас.7 0,3Объемный вес,э25 кг/мСодержание круглыхгранул,% 90Сопротивлениераздавливанию,30 барУдарнаяпрочность,% 100П р и м е р 4В кольцевой гранулятор с кипящим слоем диаметром3546 см, температурой 100 С из частицмочевины высотой - 60 см, которыйпсевдоожижают воздухом температурой110 С и поверхностной скоростью2,0 м/с, подают твердые частицы мочевины в количестве 180 кг/ч, которые подают при просеивании и измельчении гранулята из слоя.Кроме того, по примеру 1 с помощью распылительного устройства пода 45 ют расплав мочевины и мощный воздушный поток в верхнем направлении.Расплав мочевины имеет температуру140 С,содержание воды 1,20 мас.7.и не содержит формальдегид. Расплавподают в количестве 195 кг/ч придавлении 3,3 бар. Мощный воздушныйопоток имеет температуру 140 С иподают в количестве 88 кг/ч при давлении 0,40 бар.55Расплав мочевины подают из распылительного устройства в формеслегка волнистой конической пленки сьуглом воронки 88 и (Меь = 1950) толщиной -300 мкм и скоростью на вы13515 20 760 90 30 1005 ходе 20 м/с. На выходе из распылительного устройства воздушный потокимеет скорость 190 м/с.В виде перетекающего потока гра,5нулы выгружают из слоя, охлаждаютдо 40 С в холодильнике,с кипящимслоем и затем классифицируют нафракцию 2-4 мм (190 кг/ч), фракциюменее 2 мм (165 кг/ч) и фракцию10крупнее 4 мм (15 кг/ч), Последнююфракцию измельчают и возвращают вслой вместе с фракцией менее 2 мм.Полученные гранулы имеют следующие свойства: 15Содержание воды,мас.7 0,04Объемный вес,кг/мСодержание формальдегида,мас.7 0Содержаниекруглых гранул, Ж 25Ударная прочность, 7 100Содержаниепыли, % 0 6П р и м е р 5 , В кольцевойгр ануля т ор с кипящим слоем диаме тр ом 4 4 см , содержащий слой ( 4 3 С ) частиц серы ( с редний диаметр 2 , 9 О мм)выс о той5 5 си, непрерывно подают1 5 О к г / ч частиц серы со среднимдиаметром 1, О, 5 мм и температуройо36 С, которые получают при просеивании и измельчении гранулята из слоя.Слой псевдоожижают с помощью направленного вверх потока воздуха темпеОратурой 20 С и поверхностной скоростью 2,0 м/с.Кроме того, по примеру 1 в слойподают с помощью распылительногоустройства 150 кг/ч серного расплаова температурой 135 С при давлении3, 1 бар и 55 кг/ч воздуха температурой 135 С при давлении 1,7 бар.Серный расплав подают из распылительного устройства в форме фактическигладкой пленки (число Ие р составляет) со скоростью 12,5 м/с,толщиной 280 мм и углом воронки87 , На выходе мощный воздушный поток имеет скорость 175 м/с.Из слоя гранулы выгружают в виде перетекающего потока и классифицируют на фракцию менее 2,5 мм(38 кг/ч), которую измельчают досреднего размера в 1,0-1,5 мм и возвращают в слой вместе с мелкой ф 1 акцией, и фракцию продукта диаметром2,5-4,5 мм ( 145 кг/ч), котораяимеет следующие свойства:Объемный вес,кг/м 130Содержаниекруглых гранул, 7. 20Ударнаяпрочность,Е.Сопротивлениераздавливанию,бар 35Степень запыленности 20эо 2,90 ммП р и м е р 6. По примеру 1180 кг/ч известково-аммиачной сеолитры (температура . 100 С, среднийдиаметр частиц - 1,5 мм) подают вслой частиц известково-аммиачнойоселитры (температура 105 С), который поддерживают в псевдоожиженном состоянии с помощью воздуха (температура 20 С, поверхностная скорость 2 м/с). Кроме того, по примеру 1 с помощью распылительного устройства подают расплав известково-аммиачной селитрыв количестве 200 кг/ч, содержащей,мас.Е: азот 26; СаСОэ 24; вода 0,75,температурой 172 С при давлении2,7 бар; а также 50 кг/ч мощноговоздушного потока температурой166 С при давлении 1,4 бар,Коническая пленка (угол воронки88 ), поступающая из распыпительного устройства, имеет скорость14,5 м/с, толщину .270 мкм и числоВебера - 1200. На выходе скоростьпотока воздуха составляет -200 м/с.Гранулят, выгружающийся из слоя,просеивают в горячем состоянии. фракцию крупнее 4 мм измельчают и возвращают в слой вместе с фракциейменьше 2 мм. Фракцию 2-4 мм охлаждают в барабане до 40 С и выгружают в виде продукта. Продукт имеет следующие свойства:Содержание воды,мас.й 0,09Объемный вес,кг/мэ0,18 Ударная прочность,7. 100Сопротивлениераздавливанию,бар 45Содеражние круглых гранул, % 95П р и м е р 7. В круглый гранулятор с псевдоожиженным слоем,имеющий диаметр 45 см, содержащий слойиз частиц мочевины (температура105 С) и .высотой 65 мм, который подвергают псевдоожижению с помощьюовоздуха, имеющего температуру 85 Си поверхностную скорость, равную2 м/с, подают частицы твердой мочевины со скоростью 160 кг/ч, причем эти частицы получены при просеивании и размалывании гранулятаиз слоя.Кроме того,с помощью разбрызгивающего устройства аналогично примеру 1 внутрь слоя вводят расплав. мочевины и мощный поток воздуха, идущий вверх, Расплав мочевины имеетотемпературу 140 С, содержит воды0,3 мас,% и формальдегида 0,18 мас.%,подают в количестве 200 кг/ч поддавлением 1,5 бар. Мощный поток воздуха имеет температуру - 140 С иподают в количестве 50 кг/ч поддавлением 1,5 бар.Расплав почевины, выходящий изразбрызгивающего устройства, имеетформу конической пленки (Иер = 1480),с углом при вершине конуса, равным68 ,. причем толщина пленки составляет 980 мкм, а скорость выходаравняется 10 м/с. Толщина пленкипри соударении "480 мкм,Поток воздуха, выходящий из разбрызгивающего устройства, имеет скорость 350 м/с.Путем переливания гранулы выгруожают из слоя, охлаждают до 35 С ипросеивают для разделения на фракциис размерами менее 2 мкм (152 кг/ч),более 4 мкм (12 кг/ч) и фракцию, являющуюся конечным продуктом(198,8 кг/ч), причем гранулы, получаемые в качестве готового продукта (2-4 мкм), имеют следующие свойства:Содержание воды,мас.% 0,2Содержание формальдегида,мас,%-прокатке,7. 85Прочность.приразмалывании,барУстойчивость квоздействию,% 10010 Выделение пыли,мас.% от подаваемого количестваТенденция к спеканию 015 П р и м е р 8. 200 кг/ч расплаванитрата аммония, содержащего,мас.%:вода 0,56; сорболит 2; доломит. 2ои имеющего температуру 170 С, вводят в гранулятор с псевдоожиженным20 слоем диаметром 27 см, подобный гранулятору по примеру 2, под давлением6 бар. Кроме того, 84 кг/ч воздухаопри температуре 170 С подают черезразбрызгивающиее устройство под дав 25 лением 1,1 бар.Коническая жидкая пленка, выходящая из центрального канала, имееттолщину 171 мкм, скорость 22 м/с иоугол при вершине конуса, равный 9230 (Че = 1790), Толщина пленки привоздействии составляет около 30 мкм.В слой, температура которого рав -на 135 С, и который псевдоожижают спомощью воздуха, имеющего температу 35 ру 70 С и поверхностную скорость2,09 м/с, подают со скоростью170 кг/ч твердые частицы, полученные с участков просеивания и размалывания,40 Являющиеся конечным продуктомгранулы (размеры 2-4 мкм) получаютпосле охлаждения и просеивания дляразделения на фракции с размерамименее 2 мкм (163 кг/ч), более 4 мкм45 (11 кг/ч) и фракцию, содержащую конечный продукт с размерами 2-4 мкм(199 кг/ч), при этом они имеют следующие свойства:Устойчивость квоздействию, 7. 100Прочность приразмалывании,барСпособность к абсорбированиюмасла, мас.7. О, 10Степень проникновения ртути,см /г 0,042Качество конечного продукта (мочевины), полученного в соответствиис известными способами, определяется следующими данными:Содержание воды,мас,ЕСодержание фор- мальдегида,мас,7. . 0,4Объемная плотность, кг/м3Способность кпрокатке, Е 70-90Прочность приразмалывании,бар 45-55Устойчивостьк воздействиюУ. 100Выделение пыли,мас.Х, от подаваемого количества 4Тенденция к спеканию 0После просеивания выход полученных промышленным способом гранул,количество частиц больших и малыхразмеров фактически равно выходу,достигаемому в соответствии с предлагаемым изобретением. 60 0,25 700 Формула изобретения 1. Способ получения гранул в псевдоожиженном слое, включающий подачу газа вверх через слой частиц для создания псевдоожиженного слоя, подачу жидкости в псевдоожиженный слой частиц снизу вверх через центральный канал подающего устройства, подачу через концентричный с ним канал мощного газового потока для создания разреженной зоны в слое с линейной скоростью, превышающей скорость газового потока, создающего псевдоожиженный слой, отверждение жидкости на частицах и удаление образующихся гранулизслоя, отличающийсятем, чтос целью снижения энергозатрат и уменьшения пыпеобразования,жидкость подают под давлением от 15до 6 бар и со скоростью от 10 до25 м/с в виде замкнутой коническойпленки с толщиной 25-500 мкм, при чем частицы из слоя перемещают черезпленку за счет мощного газового пото-,ка, который подают под давлениемот 1, 1 до 1,5 бар и .со скоростью50-250 м/с.15 2, Способ по п.1, о т л и ч а -гю щ и й с я тем, что жидкий материал приводят во вращение в подающемустройстве.З.Способ по пп.1 или 2,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что пленка имеет внутреннюю турбулентность, удовлетворяющую условию7Уевб25 где Нег - число Вебера;- плотность жидкого материала, кг/м";Ч - потенциальная скоростьжидкого материала, м/с;б - поверхностное натяжениежидкого материала, Н/м:О - толщина пленки на выходеиз центрального канала,м. З 5 4. Способ по пп.1-3, о т л и ч аю щ и й с я тем, что жидкий материал подают в слой, находящийся поуровню выше уровня ввода мощногогазового потока.40 5. Способ по п.4, о т л и ч а ющ и й с я тем, что,вертикальноерасстояние между уровнями подачи жидкого материала и газового потока вслой составляет 0,5-3,0 см.45 6. Способ по пп.1-5, о т л и ч аю щ и й с я тем, что массовое отношение газового потока и жидкогоматериала составляет О, 1: 1-0,5: 1.7, Способ по п.6, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что массовое отношение газового потока и жидкого материала составляет 0,2: 1-0,4:1,8. Способ по пп.1-7, о т л и ч аю щ н й с я тем, что газовый потоко 55 выводят под углом не более 2513515114-АСоставитель Р.Горяинова .Редактор Н.Тупица Техред А.Кравчук Корректор;С.Шекмар Заказ 5302/59 Тираж 511 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д,4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Прое ая,оектная 4