Способ получения гранул в псевдоожиженном слое Советский патент 1987 года по МПК B01J2/16 

Изобретение относится к способу производства гранул путем распыления жидкого материала в кипящем слое твердых частиц, в силу чего твердые частицы увеличиваются за счет затвердевания жидкого материала на них, и удаления полученных таким образом гранул из кипящего слоя.

Целью изобретения является сниже- ние энергозатрат и уменьшение пьше- образования,

На фиг.1 показано распылительное устройство для осуществления предлагаемого способа, продольный раз- рез; на фиг,2 - выпускная часть распылительного устройства, продольный разрез; на фиГ|3 - разрез А-А на фиг,2; на фиг,4 - выпускная часть распылительного устройства, снабжен- ная двумя концентричными газовыми каналами, продольный разрез.

Распылительное устройство состоит из подающей I и распылительной 2 секций. Распылительное устройство смон- тировано в гранулирующей установке (не показана) с нижней частью 3 и снабжено донной пластиной 4, имеющей отверстия 5 для подачи псевдоожижаю- щего воздуха. Устройство имеет выпус ное отверстие 6.

Распылительное устройство состоит из центрального канала 7, который одним концом соединен с жидкостным трубопроводом (не показан), а другим с ротационной камерой 8. Распылительное, устройство включает канал 9, расположенный концентрично вокруг центрального канала, при этом канал 9 одним концом через отверстие 10 сое- динен с газовым трубопроводом не показан), а другим - со сужающейся частью I1, которая заканчивается выпускным отверстием 6,

На фиг,3 измененная выпускная секция распылительного устройства.

Эта секция отличается от варианта осуществления на фиг,2 тем, что вокруг концентричного газового канала 11 имеется второй концентричный га- зовый канал 12, который заканчиваетс вьшускным отверстием 13,

Пример 1,В кольцевой грану- лятор с псевдоожиженным слоем диаметром 29 см, который включает перфори- рованную донную пластину (диаметр отверстий 2 мм, слой частиц мочевины высотой 80 см), непрерывно подается со скоростью 200 кг/ч снизу вверх

через указанный слой раствор мочевины (95 вес,%), зключающий 0,6 вес% формальдегида с температурой 1АО°С и с давлением 5 бар.

Раствор подается через центральный канал распылительного устройства Помимо этого, через газовый канал, расположенный концентрично вокруг центрального канала 9, подается мощный воздушный поток с температурой примерно , давлением подачи 1,50 бар скоростью 89 кг/ч. Распылительное устройство снабжено перфорированной донной пластиной таким образом, что вертикальное расстояние от вьтускно- го отверстия расЬылительного устройства до нижней пластины примерно 4 см.

Ниже приводятся наиболее важные размеры распылительного устройство, мм:

Диаметр центрального жидкостного канала 2 Ширина концентричного газового канала10

Ширина кольцевого отверстия концентрического канала2,65 Диаметр выпускного отверстия центрального канала3,0 Угол схождения концентричного канала 6 Диаметр тангенциальных щелей (2х) в ротационной камере1,5 Жидкость поступает из центральног канала в виде волнистой, замкнутой конической пленки с углом воронки в 89° при толщине пленки примерно в 220 мкм и скорости 29,6 м/с, Пленка имеет довольно высокую внутреннюю турбулентность (число Вебера We х i 3400), Мощный воздушный поток поступает из концентричного канала со скоростью 275 м/с и сталкивается с пленкой под углом примерно 51° на расстоянии примерно 10 мм от выпускнго отверстия 10 центрального канала, Толщина пленки в момент столкновения составляет примерно 60 мкм, а отношение тяг пленки и воздуха - примерно 12:1, При ударе пленка распыляется в воздушном потоке фактически мгновенно ,

В слой частиц мочевины с температурой примерно 100°С, который псевдо ожижался направленным вверх потоком

.оь(1воздуха с тенперагурой примерно 60

ю

и поверхностной скоростью 2,0 м/с, подается примерно 180 кг/ч твердых частиц мочевины со средним диаметром 1-1,5 мм и температурой примерно 39 С, причем частицы получены при просеивании и измельчении гранулята из слоя.

Посредством перетекающего потока гранулы с температурой примерно непрерывно выгружаются из слоя в барабанный холодильник, где они охлаждаются примерно до 43°С противо- точно потоком воядуха с температуро окружающей среды. Затем охлажденные гранулы подаются в секцию просеивания, снабженную плоскими ситами Эн- гельмана с размером отверстий 2 и 4 мм. Полученная мелкая фракция (примерно 165 кг/ч) возвращается в слой а крупная фракция (примерно 15 кг/ч) измельчается до 1,1 мм с помощью валковой дробилки. Мелкая пыль с размером частиц менее 750 мкм отделяется с помощью ветрового сита, после чего остаточный измельченный материал возвращается в слой.

В виде просеянной фракции (2-4 мм нолучается примерно 189 кг гранул в час, которые имеют следуюшие свойств Объемная плотность,

Сопротивление раздавливанию, бар40 Содержание воды, вес,% 0,2 Содержание формальдегида, вес,%0,6 Ударная прочность, % 100 Содержание круглых частниц, %80 Для опр деления прочности при раздавливании гранула помещается между плитами и на верхнюю плиту оказывают возрастающее давление до разрушения гранулы. Содержание круглых гранул определяется путем размещения гранул на вращающемся диске, установленном под углом 7,5, и затем определяют процент скативщихся гранул. Ударная прочность определяется путем выстреливания гранул в пластину, установленную под углом 45, и измерения сферичности до и после такой обработки,

Псевдоожижающий воздух (100 С), который поступает из псевдоож1-гаенног слоя и содержит частицы мочевины промывают во влажном промывочном

.1

vc i poticTHe и по,г1учан1Т растис; чсшС ГЧ - приме рно Д( нег.%, кото)5Ы11 добавляют в paciBop мочевины, подаваемый в слой. Воздух, поступающий и- барабанного холодильника (ЬО Ч), и загрязненный при просеивании воздух пропускается через рукавный фильтр. Полученная таким образом пыль мочевиHhi расплавляется и добавляется в

раствор мочевины, подаваемой в cji ii i.

Приме р 2. Раствор мочевины по способу примера 1 подается в псевдоожюкенный слой из частиц мочевины, но используют распылительное устройство (фиг.4), снабженное двумя концентричными каналами подачи газа. Через внутренний концентричный канал (ширина кольцевого выпускного

отверстия 1,9 мм) воздух подается со скоростью 67 к г/ч, температурой 140 С при давлении 1,45 бар и скорости выходе 275 м/с. Через наружный газовый концентричный канал (ширина

кольцевого выпусютого отрсрстия

3,5 мм, угол сходимости 6 ) воздух подается со скоростью 90 кг/ч при температуре 120°С, давлении 1,1 бар и скорости на В11ходе 125 м/с. Другие условия способа аналогичны услоВИЯМ 1 ,

Полученные результаты фактически эквиваленты результатам примера 1 . Пример 3. По способу примера

1 99 вес.% раствор мочевины, содержащий 0,4 вес.% формальдегида, с температурой подается под давлением 5 бар и при скорости 200 кг/ч в кольцевой гранулятор с псевдоожиженным слоем (диаметр 44 см) с помощью распылительного устройства, как указано в примере 1. Кроме этого, воздух с температурой 140 С подается через распылительное устройство со скоростью 78 кг/ч при давлении 1,45 бар через концентричный газовый канал, ширина кольцевого выпускного отверстия которого 2,3 мм и угол сходимости 10.

Жидкость поступает из центрального канала в виде конической пленки (We 3000), с углом йоронки 87, толщиной пленкр 240 мкм и скорости 27 м/с, а воздушный поток выходит со скоростью 260 м/с. Угол столкновения между пленкой и воздухом 56,5.

Другие условия по время (и после) гранулирования фак1ически аналогичны условиям примера 1.

750

80

0,05

0.4 100

85

51

Готовые гранулы (2-4 мм), полученые после охлаждения и просеивания, имеют следующие свойства: Объемная плотность, кг/н

Сопротивление раздавливанию, бар Содержание воды, вес,%

Содержание формальдегида, вес.% Ударная прочность, % Содержание круглых частиц, %

Пример4. По способу примера I раствор нитрата аммония (200 кг/ч) и мощный поток Воздуха (87 кг/ч) непрерывно подают в кольцевой грануля- тор с кипящим слоем (диаметр 45 см), в котором находится слой из частиц нитрата аммония высотой 70 см, при этом слой с температурой 128°С поддеживают в псевдоожиженном состоянии направленным вверх потоком воздуха с поверхностной скоростью 2,1 мУс и температурой (используется распылительное устройство примера 1). Кроме этого, в слой со скоростью 195 кг/ч добавляют твердые частицы нитрата аммония, полученные при просеивании и измельчении гранулята, выгружаемого из слоя.

Подаваемый раствор нитрата аммони

содержит 4,9 вес.% Н,О и 0,34 вес

и скорости 60 кг/ч. Поток выходит из распылительного устройства со скоСа(НОз)2 (в пересчете на СаО) и пода- 35 ° устройство при давлении 1,6 бар ется с температурой 147 С при давлении подачи 8 бар в виде волнистой

ростью 300 мУс,

Кроме этого, в слой со скоростью 40 примерно 148 кг/ч подаются твердь1е

конической пленки (угол воронки 88 толщина пленки 190 мкм, скорость 32 м/с, We г 3900).

Мощный воздушный поток подают с температурой 150 С при давлении подачи 1,6 бар и выходит из распылительного устройства со скоростью 300 м/с.

Выгружаемый из слоя гранулят с тем-45 пературой примерно 128°С просеивается в горячем состоянии, при этом фракция просеивания с размером частиц более 4 мм измельчается и возвращается в

частицы нитрата аммония с температурой примерно 135°С, полученные в секции просеивания и измельчения.

Выгружаемый из слоя гранулят npo-i- сеивают в горячем состоянии и полученная таким образом фракция продукта (2-4 мм) охлаждается до 35°С с помощью барабанного холодильника. Часть этого продукта нагревают пять

слой с просеянной фракцией с размером 50 раз и охлаждают до 15-50 С. Свойства

частиц менее 2 мм,

Фракция продукта (2-4 мм) быстро охлаждается до с помощью холодильника с псевдоожиженным слоем. Полученные гранулы имеют следующие характеристики:

Содержание азота, вес.% 34,3 Содержание воды, вес.% 0,06

O

5

50

955

95 100

35

0

Объемная пло ность, кг/м

Содержание К1)углых

частиц, %

Ударная прочность, %

Сопротивлениг раздавливанию, бар

Маслопоглощающая

способность, вес,% 0,48

Пример5.По способу примера 4 раствор нитрата аммония гранулируют в кольцевом грануляторе с псевдоожи- женным слоем диаметром 45 см при температуре слоя 138 С.

Подаваемый р)аствор нитрата аммония содержит 5,2 в«;с.% воду, 0,5 вес,% CaCOj и 2 вес,% глины, В качестве глины используется продукт сорболит с размером частиц менее 5 мкм, состоящий в основном из SiO, (73 вес,%) и АЦО (14 вес,;0 Раствор нитрата аммония подают со скоростью 150 кг/ч при температуре 145 С и давлении 7 бар через распылительное устройство, как указано в примере I, но за исключением того, что диаметр жидкостного выпускного отверстия в распылителе 2 мм. Жидкость выходит в виде конической пленки с углом воронки в 91, скоростью 30 м/с, толщиной пленки 190 мкм и числом Вебера примерно 3300.

Могцнын поток воздуха с температурой 147 с подается через распылительи скорости 60 кг/ч. Поток выходит из распылительного устройства со устройство при давлении 1,6 бар

частицы нитрата аммония с температурой примерно 135°С, полученные в секции просеивания и измельчения.

Выгружаемый из слоя гранулят npo-i- сеивают в горячем состоянии и полученная таким образом фракция продукта (2-4 мм) охлаждается до 35°С с помощью барабанного холодильника. Часть этого продукта нагревают пять

раз и охлаждают до 15-50 С. Свойства

полученного продукта и продукта, подвергавшегося пятикратным циклам нагрева-охлаждения, представлены в табл.1, Примерб, По способу примера 1 раствор мочевины и твердые частицы мочевины непрерывно подаются в прямоугольной гранулятор с псевдоожиженным слоем длиной 2 м и шириной 1 м.

7ГЗ

Гранулятор снабжен перфорированной донной пластиной, в коюрой устаноп- пено 30 распылительных устройств при мера 1, Общее количество подянаемого раствора мочевины составляет примерно 6 т/ч , а количество частиц мочевины - 5,5 т/ч. Слой, нижняя пластина которого установлена под углом примерно 3°, в самой нижней точке снабжен выпускным отверстием в виде трубы с контрольным клапаном.

Другие условия способа фактически аналогичны условиям примера 1, Общее количество воздуха для распыления сое тавляет примерно 2600 кг/ч и примерно 86 кг/ч на одно распыливающее устройство,

В качестве фракции (2-4 мм) продукта при просеивании гранулята, выгружаемого из слоя и охлаждаемого, получается примерно 5,5 т гранулята мочевины в час, свойства которого фактически соответствуют свойствам продукта примера 1,

В таблице 2 представлены выход товарной фракции и энергозатраты.

Примеры 1, 2, 3 и 6 относятся к получению мочевины, а примеры 4 и 5 - к получению аммонийнитрата, При получении граНул мочевины по извес1ному способу энергозатраты составляют 9,1 кВтч/т продукта.

Пример, Точно таким же образом, как и в примере 1, 96,6 вес,% раствора мочевины, содержащего 0,4 вес,% формальдегида и имеющего температуру 140 С, подают под давлением 2 бар и со скоростью 200 кг/ч в круглый гранулятор с псевдоожиженным слоем (диаметр 36 см) с помощью разбрызгивающего устройства, как описано в примере 1. В дополнение к этому обеспечивают подачу мощного потока воздуха, при температуре под давлением 1,2 бар. Скорость потока газа выбрана такой, чтобы отношение гя / 1 составляло 5х10 м

Отношение масс газового потока к жидкому материалу составляет 0,44, Жидкость выходит в форме конической пленки с углом при вершине, равным 90 , со скоростью 13 м/с при толщине пленки, равной 400 мкм. Число Ве- бера равно примерно 200, при зтом добавляют реагент, уменьшающий поверхностное натяжение до значения, равного 0,0385 И/м. На выхолном отверстии поток сходится

ь

9fifUi

под уг.чом 23. MdinHbiii поток падает на пленку под 70.

Получаемые в качестве пролукта ранулы (размерами 2-А мкм 1 (: бpл yютcя в результате охлаждения и просоиванип и обладают следуюшими свойствами: (.)бъемпая плотность,

Q Прочность на раздавливание, бар75 Содержание воды,

вес,%0,12

Содержание формаль5 дегид;, вес.%0,4

Устойчивость к воздействию, %100 Содержание круглых гранул, Z 80

0

5

0

0

45

50

55

Пример 8, Точно таким же образом, как в примере 1, раствор нитрата аммония (скорость 200 кг/ч, температура 165 С) и мощный поток воздуха (скорость 82 кг/ч, температура 165 С) подают в круглый гранулятор (диаметром 29 см) с псевдоож шеннь Ч слоем. Слой частиц нитрата аммония высотой 80 см имеет температуру . Температура обеспечивающего наличие кипящего слоя воздуха .

Подаваемый раствор нитрата аммония содержит 4,8 вес,% , 2 вес.% глины, как описано в примере 5, и 0,34 вес,% Са(ЫОд)- (рассчитанного на СаО).

Раствор нитрата аммония подают под давлением 11 бар. Раствор нитрата аммония выходит в виде волнистой конической пленки, угол при верщине для которой составляет 83 при толщине пленки 100 мкм и скорости 37,1 м/с, при этом число Вебера примерно 5000, Добавляют также реагент, уменьшающий поверхностное натяжение до 0,040 П/м,

Мощный поток воздуха вводится со скоростью 466 м/с в таком количестве, чтобы отнощение масс газа к жидкости составляло 0,41, Отношение 50 -10- м- .

Получаемые после охлаждения и просеивания в качестве конечного продукта гранулы (размеро-- 2-4 мм) имеют следующие свойства:

Объемная плотность,

кг/м-9,45

Прочность на раздавливание, бар45 Содержание воды, вес,% 0,07

Устойчивость к воздействию, % Содержание круглых гранул, Z

Способность к абсорбции масла, впс.% Содержание азота, вес,%

ормула

100 70

0,60 34,05 изобретения

1.Способ получения гранул в псев- доожиженном слое, включающий подачу потока газа вверх через слой частиц для создания псевдоожиженного слоя, подачу жидкости в псевдоожиженный слой частиц снизу вверх через центральный канал распылительного 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 гранул из слоя, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и уменьшения пылеобразования, жидкость подают под давлением 2-11 бар, а скорость газового потока устанавливают согласно соотношению

(

6, rfle frati плотность газа, кг/м ;

Vrc(} скорость газового потока,

м/с; 6, - поверхностное натяжение

жидкости, Н/м,

жидкость подают из центрального кана ла в виде замкнутой конической пленки с толщиной 100-400 мкм с осевым давлением, превышающим осевое давле(5 - 50) 10, м .

Ние мощного газового потока, которым 45 ляемыми соотношением

измельчают пленку,

2.Способ по п., отличающий с я тем, что жидкость в распылительном устройстве приводят во вращение.

3.Способ по пп.I и 2, о т л и - чающийся тем, что угол конуса пленки составляет 50-110 .

50

D

где р,

V.

Р гиъ гаг - ПЛОТНОСТЬ жи

- скорость жид

м/с;

frg,- плотность га VV.,- скорость га

4Дл10Соб по ПП.1 и 2, о т л и - ч а ю щ и н с я тем, что газоный поток подают п ниде конуса с углом воронки 5-25 .

5,Способ по ПП.1-4, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что газовый поток подают со скоростью 200-350 м/с,

6.Способ по nn.J-5, о т л и ч а ю - щ и и с я ,твм, что массовое отношение газового потока и жидкого материала составляет 0,25:1-0,45:1.

7.Способ по пп.1-6, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что через канал пода- 5 чи мощного газового потока подают дополнительный поток газа со скоростью, меньшей скорости мощного газового потока, но превышающей скорость падения частиц. 0 8.Способ по п.7, отАичаю- щ и и с я тем, что дополнительны газовый поток имеет скорость 50- 150 м/с.

9.Способ по пп,1-8, отличаю- 5 щ и и с я тем, что пленка имеет внутреннюю турбулентность, соответствующую числу Вебера более 2000, опреде-. ляемому по формуле (

, где р - плотность жидкого материала,

V, - скорость жидкого материала,

м/с;

б - поверхностное натяжение жидкого материала, Н/м; с/ - толщина пленки на выходе из

центрального канала, мкм, 10. Способ по п.9, отличаю- 0 щ и и с я тем, что скорость жидкого материала составляет 20-50 м/с,

11.Способ по пп.1-10, отличающийся тем, что жидкий материал и газ подают с тягами, опреде0

We

V Я )

5

0

D

где р,

V.

8:1-16:1,

Р гиъ гаг - ПЛОТНОСТЬ жидкого материала,

- скорость жидкого материала,

м/с;

frg,- плотность газа, VV.,- скорость газа, м/с;

Содержание азота, %

Содержание воды,

вес.%

Объемная плотность,

Содержание круглых

частиц, %

Ударная прочность, %

Сопротивление раздавливанию, бар

Маелоноглотающая

способность, вес.%

189

189

189

189

141,5

5600

329606

1 2 Таблица

33

0,08

9А6

75 100

АО 0,30

Таблица 2

7.9 7,5 1 1 10 8,5

Изобретение относится к способу получения гранул в псевдоожиженном слое и позроляет снизить энергозатраты н уменьшить пылеобразование. Способ получения гранул в псевдоожиженном слое включает подачу потока газа вверх через слой частиц для создания псевдоожиженного слоя, подачу жидкости в псевдоожиженный слой час- тип снизу вверх через центральньш кагал распылительного устройства, подачу через конпентричный с ним канал мощного газового потока для создания разреженной зоны я слое с линейной скоростью, превышающей скорость газового потока, создающего псевдоожиженный слой, отверждение жидкости на частицах и удаление образующихся гранул из слоя. Жидкость подают под давлением от 2-11 бар, а скорость газового потока определяют из соотношения , /(i, (5-lC) , где PPJJ- плотность газа, кг/м , V,, - скорость газового потока, м/с; ловерхностное натяжение жидкости, Н/м, Жидкость подают из центрального кана- :ia в виде замкнутой конической пленки с толщиной 100-400 мкм с осевым давлением, превышающим осевое давле- :-1ие моющего газорого потока, и эту пленку измельчают на мелкие капли с помощью мощного газового потока. :0 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл. (О W о: Ю со а о 05 сн

Фи.г.2

Фи.гЗ

13

Редактор Г.Гербср

Фиг.

(.(станито чь Р . Гор Ж; и она

Техред М. ХсданичКорректор M.IIIapcain

Заказ 3498/58Т-тра,- 10Подписное

Государе Rei.Hci O кг.мито1 i СССР

по делам итобргтепий и о 1 крь:Т11й 1 13035) Г.огкря, A- J5, Г А-и г.к, я наб., д. 4/5

Производственно-полнграфическоо п1Э( ;игриятие, т . Ужгород,

ек 1 :/;;; J 4