ГРАНУЛЯТОР РАСПЛАВА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2005 года по МПК B01J2/06 

Предлагаемое изобретение относится к химической промышленности, а именно к гранулятору расплава, и может быть использовано при получении гранулированных материалов, в частности гранулотола.

Известны центробежные грануляторы [1]. Однако такие устройства дают большую неравномерность орошения грануляционной колонны.

Более равномерное орошение башен обеспечивают статические грануляторы леечного типа [2]. Недостатком эксплуатации башен с леечными устройствами является образование и унос пыли.

Унос пыли полностью устранен в грануляторах с инертной охлаждающей жидкостью [3]. Это устройство наиболее близко к предлагаемому изобретению по технической сущности к достигаемому результату. Гранулятор содержит корпус, инертную жидкость, разбрызгиватель, патрубок для возврата охлаждающей инертной жидкости, секторный питатель.

Недостатком прототипа является большой диапазон диаметров (размеров) получаемых гранул (дисперсного состава).

Предлагаемое изобретение исключает отмеченный недостаток. Оно решает задачу уменьшения диапазона диаметров (размеров) получаемых гранул (дисперсного состава).

Это достигается тем, что гранулятор расплава (вариант 1), содержащий колонну с охлаждающей жидкостью и крышкой, штуцер для подачи расплава в корзину с перфорированным днищем, снабжен незаостренными или заостренными иглами, установленными с зазором в отверстиях днища корзины, попарно сопряженными между собой прямыми или V-образными перекладинами, размещенными на днище, при этом ось игл смещена по отношению к оси отверстий днища корзины.

Иглы выполнены диаметром d=0,5-1,2 мм, отверстия в днище корзины выполнены диаметром D=1,4-1,8 мм и на расстоянии S=8-16 мм друг от друга, смещение оси игл по отношению к оси отверстий днища корзины установлено на расстоянии Е=0,05-0,65 мм. Иглы изготовлены из нержавеющей стали или другого коррозионно-стойкого материала.

Предлагаемый гранулятор расплава изображен на фиг.1 и 2. Гранулятор расплава состоит из колонны (1) с охлаждающей жидкостью (2), крышки (3), корзины (5), штуцера (6) для подачи расплава в корзину с перфорированным днищем (7), прямых перекладин (8), незаостренных (10) и заостренных (11) игл. На фиг.2, показана ось (12) отверстий днища (7) корзины, ось (13) игл и V-образная (14) перекладина.

Гранулятор расплава работает следующим образом. Через штуцер (6, см. фиг.1) непрерывно с заданным расходом подают расплав в корзину (5). Расплав, растекаясь по перфорированному днищу (7), попадает в зазор между незаостренными (10) или заостренными (11, см. фиг.2) иглами и стенками отверстий днища (7). Иглы (10, см. фиг.1) попарно сопряжены между собой прямыми (8) или V-образными (14, см. фиг.2) перекладинами. Расплав по поверхности игл (10 или 11) стекает вниз, сходит с игл в виде струй. Струи расплава пробивают поверхность охлаждающей жидкости (2, см. фиг.1), находящейся в колонне (1). В жидкости (2) расплав дробится на капли, которые охлаждаются и кристаллизуются, образуя гранулы. Иглы стабилизируют движение струй. Поэтому иглы обеспечивают наименьшее изменение диапазона дисперсного состава гранул по их диаметрам. Ось (13) игл смещена по отношению к оси (12) отверстий днища (7), что увеличивает зазор между стенками отверстий днища (7) и поверхностью игл.

Увеличенный зазор обеспечивает более долгую эксплуатацию гранулятора для получения стабильного дисперсного состава гранул, так как он меньше забивается технологическими примесями. V-образные перекладины дополнительно способствуют более продолжительной эксплуатации гранулятора при получении стабильного дисперсного состава гранул, так как они обеспечивают иглам большую подвижность и, следовательно, способствуют меньшей забиваемости отверстий днища технологическими примесями.

Иглы (10 или 11) диаметром d менее 0,5 мм выполнять не целесообразно из-за значительного уменьшения их жесткости. При диаметре d игл (10 или 11) более 1,2 мм образуются крупные гранулы. Если отверстия в днище (7) корзины выполнены диаметром D менее 1,4 мм, то происходит быстрое забивание отверстий технологическими примесями, если диаметр D отверстий больше 1,8 мм, то получаются гранулы больших размеров (диаметров). Выполнять отверстия в днище (7) корзины на расстоянии S менее 8 мм нельзя из-за возможного контакта соседних струй расплава с образованием крупных капель. При расстоянии S между отверстиями днища (7) корзины более 16 мм снижается производительность гранулятора расплава. Смещение оси игл по отношению к оси отверстий днища корзины на расстоянии Е менее 0,05 мм технически сложно, более 0,65 мм невозможно из-за относительных размеров диаметра отверстия D в днище корзины и диаметра d игл.

Иглы изготовлены из нержавеющей стали или другого коррозионно-стойкого материала, что обеспечивает наибольший срок их эксплуатации.

Однако если происходит движение холодного воздуха в промежутке между перфорированным днищем (7, см. фиг.1) и поверхностью охлаждающей жидкости (2), то наблюдается частичная кристаллизация расплава на поверхности игл (10). Кристаллический слой на поверхности игл (10) увеличивается, и поэтому возрастает результирующий его диаметр.

Результирующим диаметром игл будем называть величину, получаемую от сложения диаметра игл с учетом толщины кристаллического слоя расплава на игле. Во время эксплуатации гранулятора расплава происходит увеличение суммарного диаметра игл, который приводят к возрастанию количества гранул больших размеров (диаметров).

Вариант 2 предлагаемого изобретения исключает отмеченный недостаток.

Это достигается тем, что гранулятор расплава (вариант 2), содержащий колонну с охлаждающей жидкостью и крышкой, штуцера для подачи расплава в корзину с перфорированным днищем, снабжен незаостренными или заостренными иглами, установленными с зазором в отверстиях днища корзины, попарно сопряженными между собой прямыми или V-образными перекладинами, размещенными на днище, при этом ось игл смещена относительно оси отверстий днища корзины и на крышке колонны дополнительно размещены патрубки для подачи и отвода водяного пара или горячего воздуха.

Иглы выполнены диаметром d=0,5-1,2 мм, отверстия в днище корзины выполнены диаметром D=1,4-1,8 мм и на расстоянии S=8-16 мм друг от друга, смещение оси игл по отношению к оси отверстий днища корзины установлено на расстоянии Е=0,05-0,65 мм.

Иглы изготовлены из нержавеющей стали или другого коррозионно-стойкого материала.

Пар (воздух) нагревает расплав на иглах и исключает кристаллизацию расплава на поверхности игл, что обеспечивает сохранение стабильности диапазона диаметров (размеров) получаемых гранул.

Предлагаемый гранулятор расплава (вариант 2) изображен на фиг.1 и 2. Гранулятор расплава состоит из колонны (1) с охлаждающей жидкостью (2), крышкой (3), штуцера (4) для подачи водяного пара или горячего воздуха, корзины (5), штуцера (6) для подачи расплава в корзину с перфорированным днищем (7), прямых перекладин (8), штуцера (9) для отвода водяного пара или горячего воздуха, незаостренных (10) и заостренных (11) игл. На фиг.2 показана ось (12) отверстий днища корзины, ось (13) игл и V-образная (14) перекладина.

Гранулятор расплава работает следующим образом, см. фиг.1 и 2. Через штуцер (6) непрерывно с заданным расходом подают расплав в корзину (5). Расплав, растекаясь по перфорированному днищу (7), попадает в зазор между иглами (10 или 11) и стенками отверстий днища (7). Иглы (10 или 11) попарно сопряжены между собой прямыми (8) или V-образными (14) перекладинами.

Далее расплав по поверхности игл (10 или 11) стекает вниз, сходит с игл в виде струй. Струи расплава пробивают поверхность охлаждающей жидкости (2). В жидкости (2) расплав дробится на капли, которые охлаждаются и кристаллизуются, образуя гранулы.

Через патрубок (4) подают водяной пар (горячий воздух) под перфорированное днище (7). Пар (воздух), проходя между перфорированным днищем (7) и уровнем жидкости (2), греет иглы (10 или 11), исключая кристаллизацию расплава на иглах.

Тем самым обеспечивается постоянный и наиболее узкий диапазон дисперсного состава гранул по их диаметрам. Через патрубок (9) выходит водяной пар (воздух).

Ось (13) игл смещена по отношению к оси (12) отверстий днища (7) корзины, что увеличивает зазор между стенками отверстий днища (7) и поверхностью игл.

Увеличенный зазор обеспечивает более долгую эксплуатацию гранулятора для получения стабильного дисперсного состава гранул, так как он меньше забивается технологическими примесями. V-образные перекладины дополнительно способствуют более продолжительной эксплуатации гранулятора для получения стабильного дисперсного состава гранул, так как они обеспечивают иглам большую подвижность и, следовательно, способствуют меньшей забиваемости отверстий днища технологическими примесями. Изменение дисперсного состава гранул во время забиваемости отверстий днища корзины происходит из-за увеличения гидравлического сопротивления отверстий и, как следствие этого, изменения скорости истечения расплава через отверстия из корзины.

Иглы (10 или 11) диаметром d менее 0,5 мм выполнять не целесообразно из-за значительного уменьшения их жесткости. При диаметре d игл (10 или 11) более 1,2 мм образуются крупные гранулы. Если отверстия в днище (7) корзины выполнены диаметром D менее 1,4 мм, то происходит быстрое забивание отверстий технологическими примесями, если диаметр D отверстий больше 1,8 мм, то получаются гранулы больших размеров (диаметров). Выполнять отверстия в днище (7) корзины на расстоянии S менее 8 мм нельзя из-за возможного контакта соседних струй расплава с образованием крупных капель. При расстоянии S между отверстиями днища (7) корзины более 16 мм снижается производительность гранулятора расплава. Смещение оси игл по отношению к оси отверстий днища корзины на расстоянии Е менее 0,05 мм технически сложно, более 0,65 мм невозможно из-за относительных размеров диаметра отверстия D в днище корзины и диаметра d игл.

Иглы изготовлены из нержавеющей стали или другого коррозионно-стойкого материала, что обеспечивает наибольший срок их эксплуатации.

Сравнительные характеристики прототипа и предложенного гранулятора расплава сведены в таблицу.

За рабочую длину иглы принимается расстояние от перфорированного днища до нижнего торца иглы. Как видно из таблицы, у прототипа дисперсный состав гранул по диаметрам большой и даже 3,1% гранул превышает диаметр, равный 6,3 мм.

В предлагаемом устройстве наблюдается уменьшение диапазона дисперсного состава гранул. В варианте 1 диапазон получаемых гранул уменьшился до 5 мм, а по варианту 2 - уменьшился до 3,15 мм. Заостренные иглы приводят к снижению количества крупных гранул.

Смещение оси иглы по отношению к оси отверстий приводит к увеличению срока эксплуатации гранулятора расплава в 1,3 раза, V-образная перекладина, которая попарно сопрягает между собой иглы, обеспечивает дополнительно увеличение срока эксплуатации гранулятора еще в 1,2 раза.

Существенным преимуществом предлагаемого гранулятора расплава по отношению к прототипу является получение более узкого дисперсного состава гранул по их диаметрам.

Источники информации

1. Е.А.Казакова. Гранулирование и охлаждение азотсодержащих удобрений. - М.: Химия, 1980, с.39-41.

2. Производство аммиачной селитры в агрегатах большой единичной мощности /М.Е.Иванов и др. - М.: Химия, 1990, с.97.

3. П.В.Классен, И.Г.Гришаев. Основы техники гранулирования. - М.: Химия, 1982, с.244-245, рис.VII-56.

ТаблицаСравнительные характеристикиНаименование характеристикиПрототипГрануляторПредлагаемыйВариант 1Вариант 21 РасплавТротилТротилТротил2 Уровень расплава на днище, мм5050503 Охлаждающая жидкостьВодаВодаВода4 Толщина днища, мм1010105 Отверстия в перфорированном днище, мм:   - диаметр1,51,51,5- расстояние друг от друга1212126 Высота промежутка между днищем и уровнем охлаждающей жидкости, мм4040407 Греющая среда--Пар8 Иглы   - вид ******- диаметр, мм 0,90,90,90,9- рабочая длина, мм-10101010- смещение оси игл по отношению к оси отверстий днища, мм 0,20,20,20,2     - материал-Нержавеющая сталь9 Дисперсный состав гранул по их диаметрам, мас.%:     0-1,25 мм0,80,60,50,40,21,25-2,00 мм5,91,22,91,03,62,00-3,15 мм29,689,891,398,696,23,15-5,00 мм44,78,45,3  5,0-6,3 мм15,9    более 6,30 мм3,1    * - незаостренные иглы, попарно сопряженные между собой прямыми перекладинами;
** - заостренные иглы, попарно сопряженные между собой V-образными перекладинами.

Предлагаемое изобретение относится к химической промышленности, а именно к гранулятору расплава, и может быть использовано при получении гранулированных материалов, в частности гранулотола. Гранулятор расплава содержит колонну с охлаждающей жидкостью и крышкой, штуцер для подачи расплава в корзину с перфорированным днищем, снабжен незаостренными или заостренными иглами, установленными с зазором в отверстиях днища корзины, попарно сопряженными между собой прямыми или V-образными перекладинами, размещенными на днище, при этом ось игл смещена по отношению к оси отверстий днища корзины. При этом на крышке корзины могут быть размещены патрубки для подачи и отвода водяного пара или горячего воздуха. Техническим результатом является уменьшение диапазона диаметров (размеров) получаемых гранул (дисперсного состава). 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

1. Гранулятор расплава, содержащий колонну с охлаждающей жидкостью и крышкой, штуцер для подачи расплава в корзину с перфорированным днищем, отличающийся тем, что он снабжен незаостренными или заостренными иглами, установленными с зазором в отверстиях днища корзины, попарно сопряженными между собой прямыми или V-образными перекладинами, размещенными на днище, при этом ось игл смещена по отношению к оси отверстий днища корзины.2. Гранулятор по п.1, отличающийся тем, что иглы выполнены диаметром d=0,5-1,2 мм, отверстия в днище корзины выполнены диаметром D=1,4-1,8 мм и на расстоянии S=8-16 мм друг от друга, смещение оси игл по отношению к оси отверстий днища корзины установлено на расстоянии Е=0,05-0,65 мм.3. Гранулятор по п.1, отличающийся тем, что иглы изготовлены из нержавеющей стали или другого коррозионно-стойкого материала.4. Гранулятор расплава, содержащий колонну с охлаждающей жидкостью и крышкой, штуцер для подачи расплава в корзину с перфорированным днищем, отличающийся тем, что он снабжен незаостренными или заостренными иглами, установленными с зазором в отверстиях днища корзины, попарно сопряженными между собой прямыми или V-образными перекладинами, размещенными на днище, при этом ось игл смещена относительно оси отверстий днища корзины и на крышке колонны дополнительно размещены патрубки для подачи и отвода водяного пара или горячего воздуха.5. Гранулятор по п.4, отличающийся тем, что иглы выполнены диаметром d=0,5-1,2 мм, отверстия в днище корзины выполнены диаметром D=1,4-1,8 мм и на расстоянии S=8-16 мм друг от друга, смещение оси игл по отношению к оси отверстий днища корзины установлено на расстоянии Е=0,05-0,65 мм.6. Гранулятор по п.4, отличающийся тем, что иглы изготовлены из нержавеющей стали или другого коррозионно-стойкого материала.