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

11

Изобретение относится к способу получения гранул путем подачи жидкого материала в псевдоожиженный слой твердых частиц, в результате чего частицы увеличиваются за счет затвердевания на них жидкого .материала, и путем удаления полученных таким образом гранул из псевдоожи- женного слоя.

Цель изобретения - снижение энергозатрат и уменьшение пылеобразова- ния.

На фиг.1 показано распылительное устройство для осуществления предлагаемого способа, продольный pais- рез; на фиг.2 - узел I на фиг.1; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - выпускная часть распылительного устройства, в которой газовое и жидкостное выпускные отверстия установлены примерно на одинаковой вертикальной высоте, продольный разрез.

Распылительное устройство состоит из подающей 1 и распьшительной 2 секций. Распылительное устройство установлено в гранулирующей установке (не показана) с нижней .частью 3 и встроенной нижней пластиной 4, которая имеет отверстия 5 для пропуска псевдоожижающего воздуха, при этом разгрузка производится через отверстие 6. Распылительное устройство состоит из центрального нала 7, которьш одним концом соеди- .нен с жидкостным трубопроводом (не показан), а другим - с ротационной камерой 8. Кроме того, распьшитель- ное устройство снабжено каналом 9, который расположен концентрично вокруг центрального канала, при этом канал 9 одним концом через отверсти .10 соединен с газовым трубопроводом (не показан), а на другом конце имеется сужающийся газовый канал 11, который заканчивается выпускным отверстием 12.

I

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 отверстия 14 и жидкостные каналы 15 соединен с ротационной камерой 8,

1 . 2

снабженной центральным выпускным каналом 16 с выпускным отверстием 17 Пример 1. В кольцевой гранулятор с кипящим слоем диаметром 27 см, который снабжен перфорированной нижней пластиной диаметром отверстий 2 мм и содержит слой частиц нитрата аммония высотой --бО см,

непрерывно подают расплав нитрата аммония и мощный газовый поток через распылительное устройство (фиг.1 и 2). Расплав нитрата аммония, содержащий, мас.%: вода 0,65; доломит

2,0; глина 2,0, температура 182 С пбдают через центральный канал 7 распылительного устройства со скоростью 195 кг/ч при давлении 2,7 бар. В качестве глины используют сорболит размером частиц менее 5 мкм, который состоит .в основном из SiO (73 мас.%), (14 мас.%).

Мощный поток воздуха подают через газовый канал 9, установленный концентрично относительно центрального канала, со скоростью 50 кг/ч, температурой 180 с при давлении 1,4 бар.

В ротационную камеру 8 расплав подают с помощью четырех тангенциально расположенных небольших жидкостных каналов 15.

Распьшительное устройство имеет следующие размеры: диаметр центрального канала 10 мм, диаметр концентричного канала 12 мм, диаметр выпускного отверстия 17 центрального канала 3 мм, пшрина зазора выпускного отверстия 12 концентричного ка- . нала 1,2 мм, вертикальное расстояние от выпускного отверстия 17 газового канала до нижней пластины 4 см, вертикальное расстояние от вьшускного отверстия 17 газового канала до выпускного отверстия 12 жидкостного канала 1,8 см, угол сходимости наружной стороны стенки жидкостного канала 22,5°, наружный диаметр газового канала.23,4 мм.

Жидкость подают из центрального канала в форме замкнутой конической пленки толщиной на выходе 275 мкм, углом воронки 87° и скоростью 15,5 м/с. Пленка имеет слегка волнистую поверхность вследствие низкой внутренней турбулентности (число Вебера We составляет 1400).

Воздушный поток подают из концентричного газового канала со скоростью 200 м/с. Хотя газовый канал не схо

3 . дится, сходимость газового потока составляет несколько градусов. При столкновении нагруженного частицами газового потока и пленки смешивание газа и жидкости почти не происходит

В слой подают кг/ч твердых частиц нитрата аммония со средним диаметром 1-1,5 мм и температурой С, которые получены при просеивании и измельчении гранулята, выгружаемого из слоя.

Слой частиц имеет температуру / 135°С и псевдоожижается с помощью направленной вверх воздушной струи температурой 70 С и скоростью 2,1 м/

В виде перетекающего потока гранулы (температура 135°С) непрерыв- но выгружают из слоя и охлаждают до 90°С в барабанном холодильнике в противотоке воздуха. Охлажденные грнулы затем просеивают через плоские сита Энгельмана размером отверстий 2-4 мм. Получают 166 кг/ч просеянной фракции диаметром менее 2 мм, кторую возвращают в слой, и 14 кг/ч просеянной фракции диаметром более 4 мм, которую с помощью валковой дробилки измельчают до 1,1 мм. Мелкую пьшь (менее 750 мкм) отделяют с помощью ветрового сита, после чего остаточный измельченный материал возвращают в,слой.

В качестве просеянной фракции продукта (2-4 мм) получено 193 кг/ч гранул, которые охлаждают до 40 С в барабане.

Полученные таким образом гранулы имеют следующие свойства:

Содержание азота,

мас.%33,7

Содержание воды,

мас.%0,15

Содержание круглых гранул, % 80

Объемный вес,

кг/м 935

Ударная прочность, % . 100

Сопротивление раздавливанию, бар 60

Маслопоглощающая

способность,

мас.%0,60

Проникновение

ртути, см /г

0,085

Часть этого продукта нагревают и охлаждают пять раз в диапазоне 15-50°С. Полученные таким образом

51511

гранулы имеют сопротивление раздавливанию 50 бар и маслспоглощающую способность 2,2 мас.%.

Сопротивление раздавливанию определяют путем размещения гранулы между двумя пластинами, на верхнюю из которых оказывают постепенно увеличивающееся давление до разрушения

10 гранулы. Содержание круглых гранул определяют путем размещения гранул на вращающемся диске, установленном с наклоном 7,5 , и определения процента скативщихся гранул. Ударную

15 прочность определяют путем выстре- ливайия гранул в пластину, установленную под углом 45 , и определения процента круглых гранул до и после испытания.

20 Пылесодержащий псевдоожижающий воздух температурой С, поступающий из слоя, подают во влажный промывной аппарат, в котором получают разбавленный раствор нитрата

25 аммония (примерно 35 мас.%).

Этот раствор выпаривают и добавляют в расплав нитрата аммония, по- даваемьй в слой.

Нагруженные пылью воздушные по30 токи из холодильников и измельчи- тельной секции направляют в рукавный фильтр для очистки от пьши. Полученную таким образом пьшь нитрата аммония растворяют в горячем расплаве

25 нитрата аммония, подаваемого в слой. Пример 2. 195 кг/ч расплава нитрата аммония, содержащего 0,39 мас.% воды и 0,3 мас.% Mg (NOj),. (в пересчете на MgO), температурой

40 1ВО°С подают при давлении 1,9 бар в гранулятор с кипящим слоем, который аналогичен гранулятору по примеру 1, но снабжен распылителем (фиг.4). Кроме того, через распыли45 тельное устройство подают 55 кг/ч воздуха температурой 180°С при давлении 1,5 бар.

Коническая жидкостная пленка, CQ поступающая из центрального канала, диаметром вьшускного отверстия А мм, имеет толщину - 300 мкм, скорость 11,9 м/с и угол воронки 90 (Weg ). Выходящий поток воздуха име- gg ет скорость 195 м/с. В слой температурой , который псевдоожижают воздухом температурой 40 С и поверхностной скоростью 2,1 м/с, также подают 175 кг/ч твердых частиц, по20

5 .13515

ученных в секциях просеивания и изельчения.

Гранулят, выгружающийся из слоя в виде перетекающего потока, охлажают, как в примере 1, до 90°С в барабане и просеивают, при этом полу чают кг/ч фракции продукта азмером 2-4 мм, которую охлаждают до в барабане.

Полученные таким образом гранулы имеют следующие свойства:

Содержание азота,

мас.%33,8

Содержание воды,. Ig

мас.%0,15

Объемная плотность,

кг/м®965

Содержание круглых

гранул, %95

Ударная прочность, %100

Сопротивление

раздавливанию,

бар45 25

Маслопоглощающая

способность,мас.% 0,90

Проникновение

ртути, см /г 0,04

Часть этого продукта пять раз 30 нагревают и охлаждают в диапазоне 15-50 С. Обработанные таким образом гранулы имеют сопротивление раздавливанию 45 бар и маслопогло- щающую способность 1,9 мас.%.

Пример З.В кольцевой нуля тор с. кипящим слоем диаметром 4б см, содержащий слой температурой 100 С из частиц мочевины высотой , 60 см, который псевдоожижают воз- .„ духом температурой 35°С и поверхностной скоростью 2,0 м/с, подают 180 кг/ч твердых частиц мочевины, которые получены при просеивании и измельчении гранулята.

Кроме того,с помощью распьшитель-. кого устройства аналогично примеру

1 в слой в верхнем направлении пода- I

ют рас1;шав мочевины и мощный воздушный поток. Расплав мочевины тем- .,

пературой 140 С, содержание воды О,5.мас.%, содержание формальдегида мас.%, подают в количестве 195 кг/ч при давлении 3,3 бар. Мощный поток воздуха имеет, температуру С и подают в количестве 50 кг/ч при давлении 1,4 бар.

Расплав мочевины подают из распыляющего устройства в форме слегка

35

45

0

15

g

g

5

0

.„

.,

35

45

11 , Ь ВОЛНИСТОЙ конической пленки с углом воронки 88 (We о 1950), толщиной 300 мкм и скоростью на выходе 20 м/с. На выходе из распылительного устройства воздушный поток имеет скорость м/с.

В виде перетекающего потока гранулы выгружают из слоя, охлаждают до -v40°C в холодильнике с кипящим слоем и затем классифицируют путем просеивАния на фракцию продукта раз мером 2-4 мм (190 кг/ч), фракцию менее 2 мм (165 кг/ч) и фракцию крупнее 4 мм (15 кг/ч). Последнюю фракцию измельчают и возвращают в слой вместе с фракцией менее 2 мм.

Полученные гранулы имеют следующие свойства:

Содержание воды, мас.%0,04

Содержание формальдегида, мас.% 0,3 Объемный вес,

Содержание кругльк гранул,%90

Сопротивление раздавливанию, бар60

Ударная

прочность,% 100 Пример 4.В кольцевой грану- лятор с кипящим слоем диаметром 46 см, температурой из частиц мочевины высотой 60 см, который псевдоожижают воздухом температурой 110 С и поверхностной скоростью 2,0 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 подают расплав мочевины и мощньй воздушный поток в верхнем направлении. Расплав мочевины имеет температуру 140 С,содержание воды 1,20 мас.% и не содержит формальдегид. Расплав подают в количестве 195 кг/ч при давлении 3,3 бар. Мощный воздушный поток имеет температуру 140 С и подают в количестве 88 кг/ч при давлении 0,40 бар.

Расплав мочевины подают из распылительного устройства в форме слегка волнистой конической пленки с углом воронки 88 и (Weg 1950) толщиной 300 мкм и скоростью на вы

ходе 20 м/с. На выходе из распып.и- тельного устройства воздушный пото имеет скорость 190 м/с.

В виде перетекающего потока гранулы выгружают из слоя, охлаждают С в холодильнике,с кипящим слоем и затем классифицируют на фракцию 2-4 мм (190 кг/ч), фракцию менее 2 мм (165 кг/ч) и фракцию крупнее 4 мм (15 кг/ч). Последнюю фракцию измельчают и возвращают в слой вместе с фракцией менее 2 мм.

Полученные гранулы имеют следующие свойства:

Содержание воды,

мас.%0,04

Объемный вес,

Содержание формальдегида,

мае.%О

Содержание

круглых гранул, %

90

Ударная прочность, %100 Содержание

пыли, %О,,6

Пример 5. В кольцевой гранулятор с кипящим слоем диаметром 44 см, содержащий слой (43 С) чстиц серы (средний диаметр 2,90 мм) высотой 55 см, непрерывно подают кг/ч частиц серы со средним диаметром 1,0-1,5 мм и температурой 36 С, которые получают при просеивании и измельчении гранулята из слоя Слой псевдоожижают с помощью направленного вверх потока воздуха температурой 20 С и поверхностной скоростью 2,0 м/с.

Кроме того, по примеру 1 в слой подают с помощью распылительного устройства 150 кг/ч серного расппа- ва температурой 135 С при давлении 3,1 бар и 55 кг/ч воздуха температурой 35 С при давлении 1,7 бар. Серный расплав подают из распътитёль ного устройства в форме фактически гладкой пленки (число Wag состав- ляет -1000) со скоростью 12,5 м/с, толщиной 280 мм и углом воронки 87 .На выходе мощнь й воздущный поток имеет скорость 175 м/с.

Из слоя гранулы выгружают в виде перетекающего потока и классифицируют на фракцию менее 2,5 мм (112 кг/ч), фракцию крупнее 4,5 мм

51511S

(38 кг/ч), которую измельчают до среднего размера в 1,0-1,5 мм и возвращают в слой вместе с мелкой ф15ак- g цией, и фракцию продукта диаметром 2,5-4,5 мм ( 145 кг/ч), которая имеет следующие свойства: Объемный вес,

кг/м 1130

10 Содержание

круглых гранул, %20 Ударная

прочность,%20

15 Сопротивление раздавливанию, бар35

Степень запыленности2020 602,90 мм

Пример 6. По примеру 1 180 кг/ч известково-аммиачной селитры (температура 100 С, средний диаметр частиц 1,5 мм) подают в 25 слой частиц известково-аммиачной селитры (температура 105 С), который поддерживают в псевдоожижен- ном состоянии с помощью воздуха (температура 20 С, поверхност- 30 ная скорость 2 м/с), Кроме того, по примеру 1 с помощью распылительного устройства подают расплав известково-аммиачной селитры в количестве 200 кг/ч, содержащей, 35 мас.%: азот 26| CaCOj 24; вода 0,75, температурой при давлении 2,7 бар; а также 50 кг/ч мощного воздушного потока температурой при давлении 1,4 бар. 40 Коническая пленка (угол воронки 88°), поступающая из распылительного устройства, имеет скорость 14,5 м/с, толщину- 270 мкм и число Вебера 1200. На выходе скорость 45 потока воздуха составляет 200 м/с, Гранулят, выгружающийся из слоя, . просеивают в горячем состоянии.Фрак- цию крупнее 4 мм измельчают и воз- . вращают в слой вместе с фракцией 50 меньше 2 мм.

5

Фракцию 2-4 мм охлаждают в барабане до и выгружают в виде продукта. Продукт имеет следующие свойства:

Содержание воды,

мас.%0,09

Объемный вес.

кг/м

1005

Ударная прочность,%100 Сопротивление раздавливанию, бар45 Содеражние круглых гранул, % 95 Пример 7. В круглый грану- лятор с ПСевдосжиженным слоем,имеющий диаметр 45 см, содержащий слой из частиц мочевины (температура 105 с) и.высотой 65 мм, который подвергают псевдоожижению с помощью воздуха, имекяце го температуру и поверхностную скорость, равную 2 м/с, подают частицы твердой мочевины со скоростью 160 кг/ч, при- чем эти частицы получены при просеивании и размалывании гранулята . из слоя.

Кроме того,с помощью разбрызгивающего устройства аналогично примеру 1 внутрь слоя вводят расплав мочевины и мощный поток воздуха,идущий вверх. Расплав мочевины имеет температуру , содержит воды 0,3 мас.% и формальдегида 0,18мас,% подают в количестве 200 кг/ч под давлением 1,5 бар. Мощньй поток воздуха имеет температуру - 140 С и подают в количестве 50 кг/ч под давлением 1,5 бар.

Расплав почевины, выходящий из разбрызгивающего устройства, имеет форму конической пленки (We 1480) .с углом при вершине конуса, равным 68 ,. причем толщина пленки составляет 980 мкм, а скорость выхода равняется 10 м/с. Толщина пленки при соударении 480 мкм.

Поток воздуха, выходящий из разбрызгивающего устройства, имеет скорость 350 м/с.

Путем переливания гранулы выгружают из слоя, охлаждают до 35 С и просеивают для разделения на фракци с размерами менее 2 мкм (152 кг/ч), более 4 мкм (12 кг/ч) и фракцию, являющуюся конечн ым продуктом (198,8 кг/ч), причем гранулы, получаемые в качестве готового продукта (2-4 мкм), имеют следующие свойства:

Содержание воды, мас.%0,2

Содержание формальдегида, мас.%0,18

Объемная плотность, кг/м 780 Способность к

-прокатке,%85

Прочность.при размалывании,бар 60 Устойчивость к воздействию,% 100 Выделение пьши, мас.% от подаваемого количества 0,6 Тенденция к спеканию .О Пример 8. 200 кг/ч расплава нитрата аммония, содержащего, мас.%: вода 0,56; сорболит 2; доломит. 2 и имеющего температуру 170°С, вводят в гранулятор с псевдоожиженным слоем диаметром 27 см, подобный гра- нулятору.по примеру 2, под давлением 6 бар. Кроме того, 84 кг/ч- воздуха при температуре 170 С подают через разбрызгивающиее устройство под дав- лением 1, 1 бар .

Коническая жидкая пленка, выходящая из центрального канала, имеет толщину 171 мкм, скорость 22 м/с и угол при вершине конуса, равный 92 (We 1790). Толщина пленки при воздействии составляет около 30 мкм. В слой, температура которого равна 135°С, и который псевдоожижают с помощью воздуха, имеющего температу- РУ 70°С и поверхностную скорость 2,09 м/с, подают со скоростью 170 кг/ч твердые частицы, полученные с участков просеивания и размалывания.

Являющиеся конечным продуктом гранулы (размеры 2-4 мкм) получают после охлаждения и просеивания для разделения на фракции с размерами менее 2 мкм (163 кг/ч), более 4 мкм (11 кг/ч) и фракцию, содержащую конечный продукт с размерами 2-4 мкм (199 кг/ч), при этом они имеют следующие свойства:

Содержание азота, мас.%33,15

Содержание воды, мас.% 0,05 Объемная плотность, кг/м 955 Способность к прокатке, % 85 Выделение пьши, мас.%0,5

11

Устойчивость к

воздействию, % 100

Прочность при

размалывании,бар 60

Способность к абсорбированию

масла, мас.% 0,10

Степень проник-

новения ртути,

CMVr0,042

Качество конечного продукта (мочевины) , полученного в соответстви с известивши, способами, определяется следующими данными:

Содержание воды,

мас,%0,25

Содержание формальдегида, мае .% 0,4

Объемная плотэ

700

70-90

45-55

100

ность, кг/м Способность к прокатке, % Прочность при размалывании, бар

Устойчивость к воздействию % Вьщеление пыли, мас.%, от подаваемого количества 4 Тенденция к спеканию .О После просеивания выход полученных промьгашенным способом гранул, количество частиц больших и малых размеров фактически равно выходу, достигаемому в соответствии с предлагаемым изобретением.

Формула изобретени

1. Способ получения гранул в псе доожиженном слое, включакиций подачу газа вверх через слой частиц дпя создания псевдоожиженного слоя, пр- дачу жидкости в псевдоожиженный сло частиц снизу вверх через центральный канал подающего устройства, подачу через концентричный с ним кана мощного газового потока для создани разреженной зоны в слое с линейной скоростью, превышающей скорость газвого потока, создающего псевдоожиженый слой, отверждение жидкости на

5151112

частицах и удаление образующихся гранул из слоя, отличающийся тем, что, ,с целью снижения энерго- g затрат и уменьшения пыпеобразования, жидкость подают под давлением от 1,5 до 6 бар и со скоростью от 10 до 25 м/с в виде замкнутой конической пленки с толщиной 25-500 мкм, при10 чем частицы из слоя перемещают через пленку за счет мощного газового пото-, ка, который подают под давлением от 1,1 до 1,5 бар и .со скоростью 50-250 м/с.

15 2. Способ ПОП.1, pтличa- ю щ rf и с я тем, что жидкий материал приводят во вращение в подающем устррйстве.

3.Способ по пп.1 или 2,о т л и20 чающийся тем, что пленка имеет внутреннюю турбулентность, удрв- летворякщую условию

25 5

где Wej- - число Вебера;

р - плотность жидкого материала,

V - потенциальная скорость жидкого материала, м/с; G - поверхностное натяжение жидкого материала, Н/м; о - толщина пленки на выходе из центрального канала,м. 4. Способ по пп.1-3, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что жидкий матери- ал подают в слой, находящийся по уровню выше уровня ввода мощного газового потока.

5. Способ по п.4, о т л и ча ю - щ и и с я тем, что .вертикальное расстояние между уровнями подачи жидкого материала и газового потока в слой составляет 0,5-3,0 см. 6. Способ по пп.1-5, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что массовое отношение газового потока и жидкого материала составляет 0,1:1-0,5:1.

7. Способ по п.6, отличаю- Щ и и с я тем, что массовое отноЩе- ние газового потока и жидкого матеиала составляет 0,2:1-0,4:1.

8. Способ по пп.1-7, отличающий с я.- тем, что газовый поток выводят под углом не более 25 .

Фиг.1 Л/б 8 i5

/J

Фав.г

А А

/4

13

Фиг.

Изобретение относится к способу получения гранул в псевдоожиженном слое и позволяет снизить энергозатраты 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 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 гранул из слоя. Жидкость подают под давлением от 1,5 до 6 бар с линейной скоростью от 10 до 25 м/с в виде замкнутой конической пленки с толщиной после удара 25-500 мкм, причем частицы из слоя перемещают через пленку за счет мощного газового потока который подают под давлением от 1,1 до 1,5 бар со скоростью 50-250 м/с. 7 з.п. ф-лы,4 ил. i О) оа сд ел