СПОСОБ ГРАНУЛИРОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ, НАПРИМЕРУДОБРЕНИЙ Советский патент 1968 года по МПК B01J2/04 C05B19/00 

Изобретение относится к способам гранулирования материалов, в частности удобрений, в расилавленном состоянии.

Известны способы получения гранул путем охлаждения капель расплавленного материала Б башнях при падении капель через охлаждающие газы, в том числе через воздушный поток, направленный вверх. Известные способы имеют тот недостаток, чтО требуют очень высоких башен, чтобы предупредить агломерацию формируюш,ихся гранул.

Известны также способы гранулирования материалов, например, удобрений, при которых капли направляют в охлаждающую жидкость, инертную по отношению к гранулируемому материалу. Однако в этом случае возникают трудности, обусловленные загрязнением гранул охлаждающей жидкостью.

Предлагаемый способ лишен этих недостатков. Это достигается за счет того, что капли расплавленного материала пропускают через зону, содержащую газ, насыщенный пылью, а на месте падения капель создают подушку из пыли.

По предложенному способу гранулируемый материал, например, удобрения, расплавляют и расплавленную массу в виде капель пропускают через зону, содержащую газ, например, воздух, находящийся во встречном падению капель движении. Поток газа насыщают пылью. На месте падения капель создают подущку из пыли, которую поддерживают в рыхлом состоянии путем пропускания через нее газа, например, воздуха, со скоростью, достаточной для выхода его насыщенным пылью в зону падения капель. Газ и пыль для его насыщения вводят раздельно. Пыль для насыщения газового потока подают в верхней зоне падения капель. Скорость движения потока газа 35-120 см/сек, предпочтительно 45-60 см/сек. Содержание пыли в газе составляет от 0,16 до 4,00 кг/м, предпочтительно от 0,8 до 2,4 кг/мз. Размер частиц пыли в газовом потоке менее 70 мк, предпочтительно 10 мк и меньще. Размер частиц в подушке меньше 150 мк.

Для гранулирования пригодны азотнокислый аммоний, сульфатнитрат аммония фосфорнокислый аммоний, смеси азотнокислого аммония, например, с моно- или диаммонийфосфатом, хлористым калием или окисью магния с примесью или без примеси других материалов, смеси азотнокислого аммония с

другими материалами, фосфорнокислый калий, азотнокислый калий, азотнокислый натрий, мочевина или смеси этих материалов друг с другом или с другими материалами, а также другие материалы, в том числе и не

Содержание влаги в расплавленных материалах должно быть минимальным, чтобы предельно уменьшить отдачу влаги газу или пыли. Повышение влажности частиц пыли может повысить тенденцию капель и формируюшихся гранул к агломерации.

Газом, несуш,им пыль, обычно служит воздух. При невозможности его использования может быть применен другой газ, например азот.

В качестве пыли могут быть использованы практически любые твердые частицы лишь бы они не проявляли большой склонности и агломерации при диспергировании в газе. Как правило, лыль должна быть, однако, химически совместимой с каплями расплавленного материала и приемлемой ,в качестве компонента продукта. Среди материалов, которые могут быть использованы в качестве компонентов пыли, можно назвать сам гранулируемый материал, известняк, песок, слюду, бентонит, гипс, тальк, глины, удобрения, окись магния, углекислый магний, цемент, микронизированный полиэтилен и т. п. Пыль может состоять из одного материала или смеси двух или нескольких материалов.

Температура газа может колебаться в широких пределах - от комнатной и ниже до 100°С и выше. Выгодно работать с предельно высокой температурой газа; чем выше отвод тепла из системы с отходящим воздухом, тем ниже будет поглош,ение влаги пылью и тем больше будет абсорбция пыли каплями.

Высота, с которой падают капли, доллша быть достаточно большой, чтобы гранулы достигали основания башни совершенно отвердевшими. Наличие в основании башни подушки из пыли позволяет использовать более низкие башни. Отвердение капель происходит в этом случае в подушке из пыли.

Подушка из пыли должна поддерживаться в текучем состоянии. Поток газа должен поддерживать подвижность частиц пыли, обеспечиваемую в основном путем образования и нарушения нестойких каналов и прохождения пузырьков газа .вверх, через подушку из пыли. Такая текучая подушка из мелких частиц пыли отличается большой долей пустот, понижающих плотность массы и предотвращающих деформацию частично отвердевших гранул, падающих в пыль. Пропуск газа через подушку из частиц пыли может быть обеспечен нагнетанием струи газа через одно или несколько входных отверстий.

Высота подушки из пыли не имеет решающего значения, лишь бы были покрыты все выступающие элементы, например, теплообменники. При необходимости в охлаждении глубина подушки должна Обеспечить возможность осуществления теплообмена. Удовлетворительные результаты получаются обычно при высоте подушки 15-60 см.

В качестве пыли для подушки может быть использован любой указанный выше материал, используемый в качестве пыли в газовом потоке. Пыль может состоять из одного

материала или смеси материалов. Добавка небольшого количества относительно более крутых частиц повышает текучесть иыли. Материал, используемый для образования подушки из пыли, должен, однако, обладать

способностью пребывания в текучем состоянии. Он не должен агломерироваться при пропускании через него газа или обладать слишком плохой текучестью.

Скорость газа, используемого только для

обеспечения текучести пыли, может быть очень небольшой - от 3 до 12 см/сек. Однако, если газ, который пропускается через подушку из пыли, используется и для получения потока газа, насыщенного пылью, то

его скорость должна быть увеличена до 35- 120 см/сек.

Наружная поверхность капель охлаждается или застывает в процессе падения капель через восходящий поток газа, несущего пыль,

при очень небольщом количестве сплавившейся с каплями пыли. Этим предотвращается искажение формы сферических капель и дополнительный захват каплями пыли при попадании их в текучую подушку из пыли.

Текучая подушка из пыли гасит падение -капель, предотвращает деформирование капель перед полным отвердеванием, удаляет из калель остаточное тепло плавления, обеспечивая тем самым полное затвердевание

капель. Теплоту плавления можно отвести из подушки путем установки в ней или вокруг нее охлаждающих поверхностей, выполняющих также функции теплообменников. Полезной стороной использования текучей

подушки из пыли в качестве теплоотводящей среды является уменьшение тепла, которое должно отводиться потоком воздуха. Это позволяет уменьшить количество воздуха и, следовательно, площадь поперечного сечения башни, необходимую для пропускания заданного количества расплавленного материала.

Затвердевшие гранулы могут непрерывно удаляться из подушки из пыли, будучи еще

горячими, через отстойник, размещаемый в основании колонны.

Количество пыли, захваченный гранулой, зависит в большой мере от степени смачивания пыли расплавленным материалом.

В меньшей степени захват пыли зависит от размера частиц пыли, величины капель, степени превышения температурой капли точки ее затвердевания, скорости затвердевания капель, температуры и концентрации пыли в

потоке.

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие данный способ.

Пример 1. Воздух подавали в коническое основание колонны высотой 152 см, заполненное слоем пыли 15-60 см. Скорость восходящего потока в колонне составляла 43 см/сек. В качестве пыли использовали тальк с максимальной величиной частиц 75 мк, однако больщая часть частиц пыли была меньще 10 мк. Расплавленный безводный азотнокислый аммоний выпускали при температуре 180°С со скоростью 5- 10 капель/сек из сопла диаметром 1/32 дюйма, расположенного вверху колонны. Сформировавшиеся гранулы выбирали из основания колонны. Они имели сферическую форму, диаметр их 3 мм. Содержание талька в гранулах составило от 0,3 до 1,. Содержание талька в восходящем потоке воздуха равнялось 0,16-0,80 кг/м.

Пример 2. Вместо талька брали в одном варианте глину с размером частиц менее 20 мк, в другом варианте - каолии с размером частиц более 70 мк-5Vo, более 10 мк- 70f/o и менее 2 мк - 6о/о; каолин с содержанием частиц более 20 мк-1% и менее 2 мк - Скорость движения воздуха сО; ставляла соответственно по вариантам 52- 69, 60, 60 см/сек; температура подушки из цыли: комнатная, И и 11°С; содержание пыли в гранулах составило 3,6-7,9; 0,96 и 1,19. Гранулы имели в основном сферическую форму.

Пример 3. Применяли колонну высотой 2,1 м, диаметром 15 см. Воздух пропускали через подушку из пыли высотой от 15 до 60 см. Содержание пыли в воздухе в колонне составляло от 0,8 до 3,2 кг/м. Воздух, выпускавшийся из колонны, непрерывно очищали от пыли на фильтре. По мере надОбности давали свежую пыль. Температуру подушки из пыли регулировали потоком холодного воздуха, который пропускали через водяную рубашку. Расплавленный азотнокислый аммоний подавали через большое количество сопел при температуре 169- 180°С. При различной интенсивности потока - от единичных капель до потока жидкости- неизменна получали гранулы в основном сферической формы. В качестве

пыли брали тальк и углекислый магний. Температура подушки из пыли составляла от 20 до 90°С. Содержание пыли в гранулах не превышало 6,5э/о. При пснользовании в качестве пыли порощкообразного монтмориллонита с размером частиц более 25 мк, по менее 100 мк и окиси магния с размером частиц мепес 70 мк содержание пыли в гра нулах составило 7-8 и 18-20э/о.

Предмет изобретения

1.Способ гранулирования материалов, например удобрений, в расплавленном состоянии при свободном падении капель через зону, содержащую газ, в частности воздух, находящийся во встречном падению капель движении, отличаюш ийся тем, что, с целью уменьшения пути прохождения капель до превращения в гранулы и предупреждения агломерации последних, поток газа насыщают пылью, а на месте падения капель создают подушку из пыли.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью поддержания подушки из цыли в рыхлом состоянии, через нее пропускают газ, например воздух.

3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что газ и пыль для насыщения его потока вводят раздельно.

4.Способ по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что пыль для насыщения газового потока подают в верхней зоне падения капель.

5.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что газ через подущку пропускают со скоростью, достаточной для его выхода насыщенным пылью в зону падения капель.

6.Способ но п. 1, отличающийся тем, что содержапие пыли в газовом потоке составляет от 0,16 до 4,00 кг/м, предпочтительно от 0,8 до 2,4 кг/м-

7.Способ по пп. 1 и 6, отличающийся тем, что размер частиц пыли в газовом потоке в основном менее 70 мк.

8.Способ по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что скорость газового потока составляет от 35 до 120 см/сек.

9.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что размер частиц пыли в подушке меньше 150 мк.