ВИБРИРУЮЩАЯ КОРЗИНА ПРИЛЛИРОВАНИЯ, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ ПРИЛЛИРОВАНИЯ МОЧЕВИНЫ Российский патент 2024 года по МПК B01J2/02 B01J2/18 C05C9/00 

Область изобретения

Изобретение относится к приллированию мочевины, в частности, к управляющему воздействию на корзину приллирования, используемую в технологии изготовления мочевины.

Уровень техники

В производстве мочевины исходными реагентами для синтеза мочевины являются аммиак и диоксид углерода. В большинстве установок производства мочевины в секции синтеза мочевины получают водный раствор мочевины. Далее этот раствор подвергают обработке в одной или более регенерационных секций для удаления неконвертированного материала, по большей части в форме карбамата аммония, и получают раствор мочевины в воде с по возможности минимальным содержанием загрязнителей и неконвертированного материала.

В секции конечной обработки производства твердой мочевины из этого очищенного раствора мочевины удаляется вода для формирования высококонцентрированного расплава мочевины.

Известной технологией конвертирования расплава мочевины в твердую мочевину является процесс приллирования, в котором мелкие капли расплава мочевины падают сверху башни приллирования в противотоке охлаждающего воздуха, и затвердевшие капли мочевины собираются внизу башни.

Первой сложной задачей этого процесса является создание подходящих капелек мочевины из поступающего расплава мочевины. Вне зависимости от способа их получения, размер этих капелек будет иметь статистический разброс вокруг некоторого среднего значения, что означает определенный разброс размера гранул твердого продукта вокруг заданного диаметра, например, диаметра 2 мм. Большая дисперсия означает, что значительная часть твердого продукта может иметь размеры за допустимыми пределами (либо из-за того, что гранулы слишком велики, либо слишком малы). Поэтому требуется создавать поток капелек с минимально возможной дисперсией. В идеальном случае, поток частиц, имеющих одинаковый размер, называется монодисперсным потоком.

В способе формирования капелек подают расплав мочевины в быстровращающуюся корзину с перфорированной боковой стенкой. Это корзина установлена в верхней части башни приллирования и вращается вокруг вертикальной оси; соответственно, жидкость выбрасывается из перфорированной боковой стенки в виде маленьких капелек. Было установлено, что для достижения монодисперсного потока целесообразно осуществлять вибрации вдоль вертикальной оси вращения, поскольку вибрация помогает разрушить струи жидкости, выбрасываемые из быстро вращающейся перфорированной корзины, на мелкие и однородные капельки.

Воздействию вибрации может подвергаться вся корзина или только ее часть. В ЕР 1624957 раскрывается вибрирующая корзина приллирования, а в ЕР 2008709 раскрывается усовершенствование, в котором вибрации подвергается только боковая стенка корзины, для снижения вибрирующей массы и соответствующей инерциальной нагрузки.

В используемых вибрирующих корзинах, создание вибрации осуществляется пневматическим способом, например, турбиной с пневмоприводом, имеющей смещенный центр масс. Недостатками таких систем являются необходимость для их работы подачи сжатого воздуха, в них на корзину передаются значительные нагрузки и в них не обеспечивается точное регулирование вибрации.

Было установлено, что амплитуда и частота вибрации существенно влияют на формирование капелек, выбрасываемых из перфорированной стенки корзины. Поэтому точное регулирование вибрации является необходимым для достижения монодисперсности капелек (т.е., одинакового размера капелек) и получения твердого продукта лучшего качества.

В более современной разработке вибрирующих корзин приллирования в качестве источника вибрации используется магнитострикционное устройство. Магнитострикционное устройство включает магнитострикционный элемент, меняющий свою длину при намагничивании. При подаче меняющегося во времени электрического тока нужной частоты и величины, устройство может создавать механические вибрации вполне определенной частоты и амплитуды, в зависимости от частоты и напряжения электрического тока возбуждения. Использование магнитострикционного устройства представляется перспективным вариантом замены механических или пневматических вибраторов благодаря высокой точности управления вибрацией.

Существующая вращающаяся корзина приллирования, вибрация в которой создается магнитострикцией, включает магнитострикционное устройство, установленное на невращающейся части корзины приллирования. При этом вибрация передается соответствующим соединительным звеном от невращающейся части к вращающемуся и вибрирующему узлу корзины. Соединительное звено может, в частности, включать подходящий подшипник.

Это механическое соединительное звено может, однако, вносить определенный зазор из-за рабочих допусков и может создавать сглаживающий эффект. В результате, это может ухудшить высокую точность вибрации, создаваемой магнитострикционным устройством. Кроме того, амплитуда вибрации, имеющая очень малую величину, составляющую в интервале 10-20 мкм, может быть снижена до уровня, когда вибрация уже недостаточно эффективна для выполнения поставленной задачи. Наконец, передача вибраций через подшипник может снижать срок службы подшипника, с соответствующим снижением надежности системы.

В ЕР 0233384 раскрывается корзина приллирования, включающая электромагнитный генератор вибрации.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение нацелено на устранение указанных ограничений. Изобретение направлено на усовершенствование существующей техники магнитострикционных вибрирующих корзин приллирования. В частности, изобретение направлено на улучшение точности, повторяемости и амплитуды вибрации, исключение потери высокой точности, присущей магнитострикционному устройству, из-за наличия механического соединения с узлом вибрации.

Приведенные цели достигаются в корзине приллирования согласно пункту 1 формулы изобретения.

Корзина включает вращающийся узел и узел вибрации. Вращающийся узел может включать один или более компонентов корзины приллирования.

В корзине в соответствии с изобретением, магнитострикционный привод является вращающейся частью. Магнитострикционный привод является частью вращающегося узла корзины приллирования и, следовательно, привод вращается в процессе работы корзины приллирования.

Узел вибрации может включать часть вращающегося узла или весь вращающийся узел. В некоторых вариантах осуществления, вращающийся узел и узел вибрации совмещены, поэтому все вращающиеся компоненты также вибрируют. Например, вся корзина вращается и вибрирует в процессе работы. В других вариантах осуществления, узел вибрации может включать только некоторые из компонентов вращающегося узла и, соответственно, корзина включает один или более компонентов, которые в процессе работы вращаются, но не вибрируют.

Магнитострикционный привод является частью вращающегося узла и жестко скреплен с узлом вибрации. Поэтому, в процессе работы магнитострикционный привод вращается вместе с вращающейся частью узла вибрации. Корзина также содержит соответствующий скользящий соединитель, обеспечивающий передачу электрической энергии к магнитострикционному приводу.

В некоторых вариантах осуществления, узел вибрации может включать вращающийся подузел и невращающийся подузел, причем

магнитострикционный привод относится к вращающемуся подузлу. Каждый из этих подузлов может включать один или более компонентов узла вибрации.

При использовании магнитострикционного привода в качестве вращающегося компонента, вибрация может передаваться через жесткое соединение, не обладающее демпфирующим действием. В результате вибрация магнитострикционного привода передается к узлу вибрации без изменений.

Вибрацией, воздействующей на вращающийся и вибрирующий узел, можно управлять более точно по сравнению с известными системами, где на точность влияет соединительное звено между невращающимся магнитострикционным приводом и вращающимися и вибрирующими частями. Соответственно, изобретение может в большей степени соответствовать решению задачи получения монодисперсного потока капелек.

Некоторые предпочтительные варианты осуществления описаны в зависимых пунктах формулы.

Предпочтительным вариантом применения является приллирование мочевины. Особенностью изобретения является использование оригинальной корзины приллирования для приллирования расплава мочевины и производства твердых сферических частиц (прилов) мочевины. Расплав мочевины предпочтительно содержит более 99% мочевины, например, по меньшей мере 99,6%.

Подробное описание осуществления изобретения

В предпочтительном варианте осуществления изобретения корзина приллирования имеет перфорированную боковую стенку, являющуюся частью вращающегося узла и также частью узла вибрации. Перфорированная боковая стенка ограничивает сбоку камеру для размещения жидкости, предназначенной для приллирования. В процессе использования, струи жидкости выбрасываются через перфорированную боковую стенку за счет возникающей при вращении центробежной силы. Вибрация перфорированной боковой стенки способствует разбиению струй жидкости на одинаковые капельки.

Скользящим соединителем предпочтительно является контактное кольцо. Это контактное кольцо, в предпочтительном варианте осуществления, может включать внешний цилиндрический элемент и внутренний цилиндрический элемент, причем внешний элемент расположен коаксиально вокруг внутреннего элемента. Внешний элемент неподвижен, а внутренний элемент жестко соединен с приводом. Внешний элемент содержит щетки или проводники, а внутренний элемент содержит электропроводящие кольца, образующие скользящий контакт с упомянутыми щетками или проводниками.

Магнитострикционный привод применяется для создания вибрации вдоль оси вращения вращающегося узла. В варианте осуществления, магнитострикционный привод может быть выполнен в виде удлиненного тела, расположенного вдоль упомянутой оси.

Магнитострикционный привод может быть соединен с узлом вибрации посредством жесткого элемента. Соответственно, привод по существу образует единое целое с узлом вибрации.

Жесткий элемент может иметь удлиненную форму и, более предпочтительно, имеет форму стержня. Этот жесткий элемент может иметь первый конец, жестко соединенный с приводом, и второй конец, с противоположной стороны от первого конца, жестко соединенный с компонентом узла вибрации.

Неподвижной частью является часть корзины, которая в процессе работы не вращается и не вибрирует. Неподвижная часть может служить опорой для корзины. Например, корзина может быть установлена в верхней части башни приллирования и поддерживаться неподвижной частью. Неподвижная часть может включать полую трубу, которая также является подводящей трубой для жидкости для приллирования.

В особенно предпочтительном варианте осуществления, корзина включает раму, образующую камеру, содержащую жидкость для приллирования, а перфорированная стенка прикреплена к этой раме через средства подвески, выполняющие функцию демпфера вибраций для вибрационной развязки перфорированной стенки от рамы.

Более предпочтительно, привод жестко прикреплен к вращающемуся и вибрирующему узлу посредством жесткого стержня. Один конец стержня прикреплен к приводу. Противоположный конец стержня прикреплен к нижней пластине корзины приллирования, которая, в свою очередь, жестко соединена с перфорированной боковой стенкой корзины так, что нижняя пластина и перфорированная боковая стенка выполнены как единое целое и вибрируют вместе. Перфорированная боковая стенка соединена с рамой корзины через деформируемую изолирующую перемычку, играющую роль демпфера вибраций (например, фильтра) так, что вибрации боковой стенки механически отфильтровываются и не передаются от боковой стенки к раме.

Далее изобретение более подробно описывается со ссылкой на фигуры, где

фиг. 1 представляет схематический чертеж корзины приллирования в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления.

На фиг. 1 показаны следующие элементы.

1 Корзина приллирования

2 Неподвижная подводящая труба

3 Вращающийся вал

4 Камера для жидкости

5 Перфорированная боковая стенка

6 Днище корзины

7 Магнитострикционный привод

8 Приводной стержень

9 Контактное кольцо

10 Нижняя изолирующая перемычка боковой стенки

11 Верхняя изолирующая перемычка боковой стенки

12 Впускная труба

13 Подшипник

14 Рама

15 Внутренний цилиндр

16 Ось вращения

17 Нижний фланец

18 Крышка корзины

19 Верхняя секция вала

Корзина 1 приллирования установлена, в частности вертикально наверху башни приллирования.

Корзина 1 включает вал 3, выполненный с возможностью вращения вокруг оси 16 в подшипниках 13 относительно части 14 рамы. Вал 3 соединен с соответствующим двигателем, не показанным на чертеже.

Вал 3 проходит через неподвижную подводящую трубу 2, не вращающуюся в процессе работы. Эта подводящая труба 2 имеет впускную трубу 12 для введения жидкости, например, расплава U мочевины. Через нижнее отверстие подводящей трубы 2 расплав U мочевины поступает в камеру 4 для жидкости.

Нижний конец вала 3 прикреплен к нижнему фланцу 17. Нижний фланец 17, в свою очередь, соединен с перфорированной боковой стенкой 5 и днищем 6 через нижнюю изолирующую перемычку 10. Эта нижняя изолирующая перемычка 10 способна передавать крутящий момент и, таким образом, перфорированная боковая стенка 5 приводится во вращение при вращении вала 3. Однако изолирующая перемычка 10 легко подвергается деформации в вертикальном направлении вдоль оси 16, и поэтому не может передавать вертикальное усилие, в частности, если сила периодически меняется с высокой частотой. Верхняя изолирующая перемычка 11 аналогична нижней, обладая эластичностью в направлении оси 16.

Магнитострикционный привод 7 прикреплен к верхней секции 19 вращающегося вала 3. Магнитострикционный привод 7 вращается вместе с валом 3 и всеми другими вращающимися частями корзины 1.

Магнитострикционный привод 7, кроме того, жестко присоединен к днищу 6 через стержень 8. Ведущий вал 3 внутри полый и внутри него коаксиально установлен стержень 8. Нижний конец стержня 8 прикреплен к пластине 6 днища, а пластина 6 днища прикреплена к перфорированной боковой стенке 5. Сборка пластины 6 днища и перфорированной боковой стенки 5 соединена с нижним фланцем 17 и крышкой 18 посредством изолирующих перемычек 10, 11.

Магнитострикционный привод 7 питается через контактное кольцо 9. Контактное кольцо соединено с соответствующим источником электрической энергии и содержит неподвижное внешнее кольцо и вращающееся внутреннее кольцо 15. Между внешним кольцом и внутренним кольцом создается необходимый электрический контакт, например, посредством щеток или проволоки, контактирующими с проводящими кольцами.

При подаче питания, магнитострикционный привод 7 совершает колебания вдоль оси 16 с частотой и амплитудой в соответствии с сигналом возбуждения. Эта вибрация передается перфорированной боковой стенке 5 через жесткое соединение стержня 8 и днища 6. Вибрация при этом отфильтровывается изолирующими перемычками 10 и 11, поэтому не передаются фланцу 17 и крышке 18.

В процессе работы, вал 3 вращает нижний фланец 17, перфорированную боковую стенку 5 и крышку 18. Магнитострикционный привод 7 также вращается, будучи прикрепленным к днищу 6 и верхней части 19 вала 3. Перфорированная боковая стенка также вибрирует вдоль оси 16. Жидкий расплав U мочевины, находящийся в камере 4 для жидкости, выбрасывается через перфорированную стенку 5 под действием центробежной силы; вибрация боковой стенки 5 способствует разбиению жидких струй на капли одинакового размера и формы.

Группа изобретений относится к корзине приллирования для приллирования жидкости, а также к применению корзины приллирования для приллирования расплава мочевины и производства твердых приллов мочевины. Корзина приллирования для приллирования жидкости включает вращающийся узел, узел вибрации, магнитострикционный привод, установленный для создания вибрации узла вибрации, являющийся частью вращающегося узла и жестко соединенный с узлом вибрации, а корзина имеет скользящий соединитель, приспособленный для передачи электрической энергии к упомянутому приводу. Техническим результатом является обеспечение управления вибрацией корзины приллирования для получения монодисперсного потока капель. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Корзина (1) приллирования для приллирования жидкости, включающая:

неподвижную часть (2);

вращающийся узел, выполненный с возможностью вращения относительно неподвижной части вокруг главной оси (16) корзины;

узел вибрации, включающий часть вращающегося узла или весь вращающийся узел и выполненный с возможностью совершения колебаний относительно неподвижной части вдоль направления главной оси;

магнитострикционный привод (7), установленный для создания вибрации узла вибрации,

причем вращающийся узел включает магнитострикционный привод, жестко соединенный с узлом вибрации; и

корзина дополнительно содержит скользящий соединитель (9), выполненный с возможностью передачи электрической энергии к магнитострикционному приводу.

2. Корзина по п. 1, в которой скользящим соединителем является контактное кольцо.

3. Корзина по п. 2, в которой контактное кольцо включает внешний цилиндрический элемент и внутренний цилиндрический элемент, причем внешний элемент расположен коаксиально вокруг внутреннего элемента, внешний элемент неподвижен, внутренний элемент жестко прикреплен к магнитострикционному приводу (7), внешний элемент содержит щетки или проводники, а внутренний элемент содержит проводящие кольца, имеющие скользящий контакт с этими щетками или проводниками.

4. Корзина приллирования по любому из пп. 1-3, в которой магнитострикционный привод (7) жестко соединен с узлом вибрации посредством жесткого элемента (8).

5. Корзина по п. 4, в которой жесткий элемент (8) имеет удлиненную форму и предпочтительно имеет геометрию стержня или трубы.

6. Корзина по п. 4 или 5, в которой жесткий элемент (8) имеет первый конец, жестко соединенный с магнитострикционным приводом (7), и второй конец, противоположный первому концу, жестко соединенный с компонентом (6) узла вибрации.

7. Корзина приллирования по любому из предыдущих пунктов, в которой неподвижная часть (2) включает полую трубу (12), которая также является подводящей трубой жидкости для приллирования.

8. Корзина приллирования по любому из предыдущих пунктов, в которой вращающийся узел имеет перфорированную боковую стенку (5) корзины, которая также является частью узла вибрации.

9. Корзина по п. 8, включающая раму, образующую камеру (4) для жидкости для приллирования, а перфорированная стенка (5) присоединена к этой раме посредством средств (10, 11) подвески, приспособленных для выполнения функции демпфера вибраций и для вибрационной развязки перфорированной стенки от рамы.

10. Корзина по п. 9, в которой магнитострикционный привод (7) жестко соединен с вращающимся и вибрирующим узлом посредством жесткого стержня (8); один конец стержня прикреплен к приводу (7); противоположный конец стержня прикреплен к пластине (6) днища корзины приллирования; пластина днища составляет единое целое с перфорированной стенкой (5) корзины так, что пластина днища и перфорированная боковая стенка вибрируют вместе; перфорированная боковая стенка соединена с рамой корзины посредством деформируемой изолирующей перемычки (10, 11), действующей как демпфер вибраций с тем, чтобы вибрация не передавалась от боковой стенки к раме.

11. Корзина по любому из предыдущих пунктов, в которой узел вибрации включает вращающийся подузел и опционально невращающийся подузел, причем магнитострикционный привод является частью вращающегося подузла узла вибрации.

12. Корзина приллирования по любому из предыдущих пунктов для приллирования расплава мочевины.

13. Применение корзины приллирования по п. 12 для приллирования расплава мочевины и производства твердых приллов мочевины.