УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ И ВВОДА ДОБАВОК, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ТЕРМОЛАБИЛЬНЫХ ДОБАВОК СИНТЕТИЧЕСКИХ МОЮЩИХ СРЕДСТВ Российский патент 1995 года по МПК B01J2/16 

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к устройствам для получения синтетических моющих средств (СМС).

Известно устройство для охлаждения порошка СМС, расположенное в корпусе распылительной башни и состоящее из корпуса и тангенциально установленного патрубка для ввода охлаждающего агента [1].

Недостатком данного устройства является его расположение внутри башни, что снижает ее полезный объем или увеличивает габариты последней. Кроме того, при попадании гранул порошка СМС на внутреннюю стенку устройства происходит частичное разрушение гранул с образованием пылевидной фракции.

Известен узел охлаждения и ввода термолабильных добавок, состоящий из аэрлифта, барабанного смесителя и автоматических дозаторов [2].

При эксплуатации узла охлаждения порошка после башни охлаждение происходит в аэрлифте, где расходуются большие количества воздуха 40-50 тыс.м³/ч (8-10 тыс.м³/т порошка). Кроме того, вводимые в барабанный смеситель добавки, в частности перекисные соли, которые по гранулометрическому составу относятся к пылевидной фракции (размер < 0,2 мм), и порошок СМС расслаиваются из-за различия их насыпных масс и размера гранул, что приводит к снижению выхода целевой фракции и дестабилизации химического состава готового продукта.

Известен узел ввода термолабильных добавок, используемый при сушке порошков, преимущественно СМС, который состоит из сушильной камеры, содержащей зону подсушки и зону досушки, распылительные форсунки для ввода композиции и термолабильных добавок, устройство для ввода пылевой фракции СМС [3]. Указанный узел позволяет повысить однородность порошка, однако не исключает разложение перекисных солей в "Кипящем" слое (t = 45-65^оС) и в пылегазовом потоке (t = 105-150^оС) и, как следствие, их потерю. Кроме того, при малых скоростях псевдоожижения происходит припудривание гранул СМС с образованием легко разрушаемых связей, что приводит к увеличению содержания пыли в готовом продукте. Повышение скорости псевдоожижения приводит к увеличению порозности слоя, уменьшению концентрации твердой фазы, при этом заметно влияние газовых струй в слое, что увеличивает вынос из аппарата мелкой фракции и приводит к нарушению соотношения компонентов в готовом продукте.

Известен узел охлаждения и ввода термолабильных добавок, который состоит из корпуса с тангенциально установленным патрубком для ввода совмещенного потока воздуха и термолабильных добавок (мелкодисперсный триполифосфат натрия) [4].

При вводе триполифосфата натрия (ТПФ) вместе с охлаждающим агентом в объеме сушилки происходит припудривание горячих частиц СМС с одновременным их охлаждением, это приводит к увеличению производительности установки и снижению адгезионных свойств частиц, однако связующие силы между частицами СМС и ТПФ относительно слабы, а полученные гранулы весьма чувствительны к механическим воздействиям, что существенно влияет на изменение гранулометрического состава готового продукта при его перемещении по технологическому тракту, хранении и транспортировке. Физико-механические характеристики продукта по сути не отличаются от гранул, полученных традиционной распылительной сушкой, которые имеют непрочную пористую структуру и относительно низкую насыпную плотность (≈400 кг/м³).

Известно также устройство для охлаждения и ввода добавок, содержащее корпус с патрубком для ввода смеси воздуха с добавками, размещенную снаружи корпуса рубашку с тангенциальным патрубком для ввода охлаждающего агента, на уровне которого в корпусе выполнены прорези с отбортовкой, и соосно размещенный с корпусом загрузочный патрубок [5]. Данное устройство является наиболее близким к предлагаемому по технической сущности.

Данное устройство не позволяет получать продукт высокого качества, так как в зоне ввода пылевидной фракции контакт с гранулами осуществляется только в периферийной зоне, в центральной же части гранулы опускаются вниз не взаимодействуя с пылью, что приведет к нарушению химического состава готового продукта, дестабилизации гранулометрического состава, насыпной плотности и прочности гранул.

Целью изобретения является улучшение качественных показателей готового продукта за счет увеличения выхода товарной фракции, насыпной плотности и прочности гранул.

Поставленная цель достигается тем, что узел охлаждения и ввода добавок, преимущественно термолабильных добавок СМС, содержащий корпус с патрубком для ввода смеси воздуха с добавками, размещенную снаружи корпуса рубашку с тангенциальным патрубком для ввода охлаждающего агента, на уровне которого в корпусе выполнены прорези с отбортовкой, и соосно размещенный с корпусом загрузочный патрубок, который в нижней части выполнен в форме диффузора-конфузора, а в месте их соединения на диффузоре на уровне патрубка для ввода смеси воздуха с добавками выполнены прорези, патрубок снабжен соосно размещенной в нем вставкой, выполненной в виде цилиндрического патрубка с конфузором, при этом цилиндрическая часть патрубка расположена в полости диффузора, а нижняя часть конфузора вставки расположена на уровне патрубка для ввода охлаждающего агента.

Изобретение позволит наряду с охлаждением продукта обеспечить интенсивное взаимодействие мелкодисперсных частиц термолабильных добавок с гранулами СМС, увеличивая тем самым плотность упаковки, прочность гранул и стабилизировать химический состав продукта, исключить разрушение последних о стенки корпуса, стабилизировать выгрузку материала и аэродинамический режим в башне.

На фиг. 1 изображен узел охлаждения и ввода термолабильных добавок; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.

Узел охлаждения и ввода добавок, преимущественно термолабильных добавок СМС, состоит из корпуса 1, тангенциально установленного патрубка 2 для ввода совмещенного потока воздуха и термолабильных добавок, размещенной снаружи корпуса 1 рубашки 3 с тангенциальным патрубком 4 для ввода охлаждающего агента, на уровне которого в корпусе 1 выполнены прорези 5 с отбортовками 6 и соосно размещенного с корпусом загрузочного патрубка 7, который в нижней части выполнен в форме диффузора-конфузора, а в месте их соединения на диффузоре на уровне патрубка 2 выполнены прорези 8.

Патрубок 7 снабжен соосно размещенной в нем вставкой 9, выполненной в виде цилиндрического патрубка с конфузором, при этом цилиндрическая часть патрубка расположена в полости диффузора, а нижняя часть конфузора вставки 9 расположена на уровне патрубка 4.

Узел охлаждения и ввода добавок, преимущественно термолабильных добавок СМС, работает следующим образом. Гранулы, получаемые в процессе распылительной сушки, опускаются в кольцевом зазоре между загрузочным патрубком 7 и вставкой 9 и далее подхватываются вихревым потоком охлаждающего агента, причем наличие прорезей 5 с отбортовкой 6, свободный конец которой направлен по ходу движения потока, обеспечивает интенсивное охлаждение гранул в вихревом потоке без их разрушения о стенки корпуса 1. Отработанный охлаждающий агент через вставку 9 попадает в сушильную камеру на смешение с теплоносителем. Термолабильные добавки СМС - перекисные соли, ТПФ, бикарбонат натрия, которые по гранулометрическому составу относятся к пылевидной фракции, подаются тангенциально в совмещенном потоке с воздухом, под действием центробежных сил отжимаются к стенке и с сохранением закрутки опускаются в зону вихревого движения гранул СМС, а воздух, проходя через прорези 8, стабилизует выгрузку гранул из загрузочного патрубка 7. Расположение прорезей 8 на уровне ввода совмещенного потока обеспечивает минимальное гидравлическое сопротивление системы с сохранением энергии тангенциальной закрутки. При этом воздушные струи, проходящие через прорези 8, равномерно охлаждают горячие гранулы, препятствуя их слипанию. При взаимодействии частиц термолабильных компонентов, закрученных в направлении, противоположном вихревому движению охлаждающего агента, с гранулами СМС происходит резкое соударение их между собой, заполнение пор и микротрещин пористых гранул, причем чем интенсивнее их взаимодействие (соударение), тем прочнее связи между ними. Выполнение загрузочного патрубка 7 в форме диффузора-конфузора, обеспечивает гарантированный контакт взаимодействующих частиц с высокой степенью грануляции и минимальными пылевыбросами.

При этом на выходе из зоны охлаждения получаются сферические, с плотной упаковкой, охлажденные гранулы, которые при перемешивании по технологическому тракту и транспортировке практически не разрушаются и имеют насыпную плотность 450-460 кг/м³. Достижение поставленной цели подтверждается примерами конкретного выполнения.

Готовили основу моющего средства "Лотос" (ГОСТ 25644-83) по традиционному способу, затем насосом высокого давления подавали в сушильную башню, где происходило высушивание в потоке теплоносителя с образованием гранул порошка.

Данные приведены в таблице.

Первый опыт провели по технологическому регламенту N 71-01-78, где охлаждение порошка после башни осуществляли в аэрлифте, а ТПФ в количестве 15 мас. % от общего содержания в моющем средстве вводили в барабанный смеситель.

Второй опыт (по авт.св. N 910760) проводили следующим образом: в корпус узла охлаждения и ввода термолабильных добавок через тангенциально установленный патрубок вводили совмещенный поток воздуха (7500 нм³/ч) с тем же количеством ТПФ, что и в первом опыте.

После проведения реконструкции с учетом предлагаемого решения узел охлаждения и ввода добавок преимущественно термолабильных добавок СМС был установлен снаружи конуса башни. При этом в зону охлаждения вводили тангенциально закрученный поток ТПФ то же количество, что и в предыдущих опытах с атмосферным воздухом (250 нм/ч) и охлаждающий агент (атмосферный воздух) (7250 нм³/ч), направление которого противоположно направлению движения совмещенного потока (опыт 3). В готовом продукте определяли следующие показатели:
- гранулометрический состав - по ГОСТ 22567.2-77;
- насыпную плотность - по ГОСТ 22567.4-77;
- устойчивость гранул к разрушению - по методике ВНИИХИМПРОЕКТа;
- содержание тpиполифосфата натрия (в пересчете на Р₂О₅) по ГОСТ 22567.7-77;
- моющую способность - по ГОСТ 25644-83
Из таблицы следует, что в случае с аналогом (по технологическому регламенту N 71-01-78) происходит интенсивное охлаждение порошка в аэрлифте до 30^оС. При добавлении ТПФ в барабанном смесителе происходит расслаивание продукта, что приводит к снижению выхода целевой фракции на 9,3% и дестабилизации химического состава готового продукта (графа 12).

В случае с опытом 2 происходит припудривание горячих влажных гранул СМС частицами мелкодисперсного ТПФ, однако возникающие между ними связи настолько слабы, что их частичное разрушение происходит уже при трении о стенки корпуса узла охлаждения, о чем свидетельствует низкое содержание целевой фракции (88,7% ). Кроме того, в дальнейшем при транспортировке на участок фасовки происходит дополнительное разрушение непрочных связей с образованием пылевидной фракции, которая сегрегирует в готовом продукте, тем самым нарушая его химический состав (графа 12 - разброс данных по содержанию Р₂О₅ в готовом продукте). При этом физико-механические характеристики продукта по сути не отличаются от гранул, полученных традиционной распылительной сушкой (без ввода частиц ТПФ через узел охлаждения). В предлагаемом устройстве (опыт 3) при взаимодействии закрученных в противоположные стороны потоков возникают более прочные связи между частицами ТПФ и гранулами СМС, отсутствует разрушение гранул в зоне вихревого потока охлаждающего агента (выход товарной фракции - 92,3%), а разрушение при транспортировке гранул составляет 0,5% . При этом увеличивается на 10-12% прочность гранул и на 60-70 кг/м³ насыпная плотность. Кроме того, изобретение позволяет несколько интенсифицировать процесс теплообмена в вихревом потоке и снизить температуру порошка на выходе устройства. Моющая способность во всех случаях составила 100%, что соответствует высшей категории качества.

Использование: для получения синтетических моющих средств. Сущность изобретения: устройство содержит корпус с патрубком для ввода смеси воздуха с добавками, размещенную снаружи корпуса рубашку с тангенциальным патрубком для ввода охлаждающего агента, на уровне которого в корпусе выполнены прорези с отбортовкой, и загрузочный патрубок, размещенный соосно с корпусом, и в нижней части выполнен в виде диффузора-конфузора. На диффузоре вблизи места соединения его с конфузором выполнены прорези. Патрубок снабжен соосно размещенной в нем вставкой, выполненной в виде цилиндрического патрубка с конфузором. Цилиндрическая часть патрубка расположена в полости диффузора. Нижняя часть конфузора вставки расположена на уровне патрубка для ввода охлаждающего агента. 3 ил. , 1 табл.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ И ВВОДА ДОБАВОК, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ТЕРМОЛАБИЛЬНЫХ ДОБАВОК СИНТЕТИЧЕСКИХ МОЮЩИХ СРЕДСТВ, содержащее корпус с патрубком для ввода смеси воздуха с добавками, размещенную снаружи корпуса рубашку с тангенциальным патрубком для ввода охлаждающего агента, на уровне которого в корпусе выполнены прорези с отбортовкой, и соосно размещенный с корпусом загрузочный патрубок, отличающееся тем, что, с целью улучшения качественных показателей готового продукта за счет увеличения выхода товарной фракции, насыпной плотности и прочности гранул, загрузочный патрубок в нижней части выполнен в форме диффузора-конфузора, в месте их соединения на диффузоре на уровне патрубка для ввода смеси воздуха с добавками выполнены прорези, патрубок снабжен соосно размещенной в нем вставкой, выполненной в виде цилиндрического патрубка с конфузором, при этом цилиндрическая часть патрубка расположена в полости диффузора, а нижняя часть конфузора вставки расположена на уровне патрубка для ввода охлаждающего агента.