SU856372A3 - Способ гранулировани жидкого материала и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ГРАНУЛИРОВАНИЯ ЖИДКОГО МАТЕРИАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО Изобретение относитс  к гранулированию жидких материалов. Известен способ гранулировани  жидкого материала, в котором расплав ленный или концентрированный теплый или гор чий раствор, который может содержать твердые частицы, подают в ковш, вращающийс  вокруг вертикально оси, раздел ют материал на струи. котсэрые ПРИ свободном падении дроб тс  на капли, охлаждаемые потоком газа 13. После гранулировани  суспензий желательно иметь большие отверсти  в гранулирукадем ковше дл  того, чтобы предотвратить их засорение. Умень ша  полную подачу жидкого материала можно уменьшить расход материала через одно отверстие, получить тонкие струи и , как следствие, маленькие зерна или гранулы. В гранулируклцих ковшах с большими отверсти ми дл  получени  маленьких капель создают большую разность между скорост ми стенки ковша и жипкого материала (aojibmoe проскальзывание), при таком способе материгш подают в отверсти  почти тангенцигшьно по отношению к стенке ковша и отношение днаОСУЩЕСТВЛЕНИЯ метра гранул к диаметру отверсти  меньше чем 1:2. Дл  увеличени  проскальзывани  в известном устройстве внутри ковша размещено тело, имеющее поверхность аналогичную поверхности ковша. Известен способ гранулировани  жидкого материала путем подачи материгша к отверсти м перфорированного ковша, вращгиощегос  вокруг вертикальной оси, и последующего отвердевани  капель дл  образовани  гранул. Перфорированные стенки гранулирующего ковша внутри и вдоль по всей окружности снабжены множеством выступов и лопаток . Между любыми двум  лопатками в стенке ковша имеетс  некоторое число отверстий Г23. Жидкий материал подают внутрь ковша через верх. Количество жидкого материала , не вытекшего через верхнюю часть гранулирующего ковша, проходит вниз в контейнер через горизонтальные лопатки и ;разбрызгиваетс  из нижних зон р дов отверстий. Гидравлическое давление в ка щом отверстии будет, таким образом, одинаковым. Подбира  число отверстий, дигшетр отверстий, ширину лопарок, осевую

скорость и скорость вращени , можно получить гранулы нужного размера, так же как и однородность размера гранул из всех отверстий.

Однако жидкий материал вращаетс  с угловой скоростью ковша, т.е. без проскальзывани . Даже, если и попытатьс  получить такое проскальзывание , то множество выступов (или лопаток) будет закручивать жидкость с такой же угловой скоростью и сделает это просксшьзывание несущественным . Поэтому диаметр отверсти  должен быть сравнительно небольшим, что увеличивает риск засорени . Поэтому это устройство непригодно дл  гранулировани  жидких материалов, содержащих твердые частицы, в частности суспензий. Множество лопаток внутри гранулируклцего ковша, кроме того, сделают очистку его довольно трудоемкой.

Использование гранулирующего ковша особенно важно при гранулировании расплавов и суспензий удобрений. Заводы используют гранулирующие ковши, имегацие производительность более 100 т/ч, ,

Трудность в выборе подход щего распределени  отверстий в перфорированном ковше возрастает с увеличением общей производительности. Это означает, что максимальное рассто ние разбрасывани  дл  капель возрастает до некоторой степени с увеличением производительности. Распределение размера гранул продукта стремитс  стать шире. Причиной может быть то, что с увеличением п |Оизво дительности распределение потока внутри гранулирующего ковша становитс  более сложным. Возрастает турбулентность , по вл ютс  волны локального давлени .

При затвердевании разбрызгиваемых капель при их падении через охладительную башню, желательно поддерживать рассто ние максимального разброса капель как можно меньшим, чтобы уменьшить стоимость башни и получить высокую эффективность охлаждающего воздуха и избежать отложений затвердевшего материала на внутренних стенках гранулирующего ковша.

Цель изобретени  состоит в том, чтобы существенно уменьшить рассто ние разброса капель в охладительной башне с тем, чтобы диаметр последней можно было уменьшить и в то же врем  избе5 ать засорени  отверстий в ковше 5 получени  гранул небольшого диаметра Поставленна  цель достигаетс  тем -что в соответствии со способом подачи жидкого материала к перфорационным отверсти м гранулирующего ковша, который, враща сь вокруг вертикально оси, разбрызгивает подаваемый мате .риал через отверсти  в стенках ковша , образу  капли, которые затверде

вают и образуют гранулы, жидкость подают в гранулирующий ковш в виде множества кольцевых ламинарных потоков , причем каждый из этих потоков направл ют к отдельным зонам р дов отверстий в ковше, разделенных по ветикали .

Ламинарные потоки можно представить как слоистые потоки, которые могут измен тьс  по толщине. Каждый поток можно подводить и регулировать отдельно и можно направл ть в различные зоны р дов отверстий стенки ковша. Посредством этого можно достичь максимальной и возросшей производительности определенного гранулирующего ковша, которой нельз  достичь обычными способами. Более того , така  раздельна  подача дает возможность , например, получить продукт состо щий из механической смеси медленно действующих и.быстродействующих удобрений. Если нужно, к одной или более зон могут быть добавлены различные красители, чтобы пометить продукту.

Как указывалось,каждый из потоков жидкого материала направл ют к вертикально разделенным, отдельным зонам р дов отверстий. Каждый из потоков оканчиваетс  внутри ковша на некотором рассто нии от перфорированной стенки ковша, посредством чего стенка в гранулирующем ковше разделена на вертикально разделенные, отдельные зоны р дов отверстий. Однако предпочтительно направл ть кольцевые ламинарные потоки жидкого материала вблизи зон отверстий стенки ковша. Таким образом достигаетс  максимальное проскальзывание на стенке ковша.

В способе обеспечиваетс  больша  степень регулировани  подачи жидкого материала к различным зонам перфорационных отверстий в стенке гранулирующего ковша. Этим достигаетс  лучша  регулировка при достижении благопри тного соотношени  между имеющейс  площадью перфорационных отверстий в каждой зоне и подачей в эту зону. Благодар  тому, что можно подобрать низкий средний расход на одно отверстие, то рассто ние разбрасывани , а следовательно, и диаметр охладительной башни может быть уменьшен .

Способ может быть осущест-влен различными пут ми. Кольцевые потоки подаваемого жидкого материала можно направить асимметрично .или коаксиально по отношению к оси вращени  гранулирующего ковша. Если различные потоки направл ют асимметрично по отношению к зонам р дов отверстий стенки гранулирующего ковша, так что кольцевые потоки направлены вблизи или вплотную к стенкам ковша, то жидкий материал из-за вращени  гранулирующего ковша подаетс  к отверсти м вертикально колеблющимс , и поэтому обладает очищающим и прочищающим дей ствием на отверсти  в стенке ковша. Разделительна  лини  между различными зонами р дов отверстий стенки ков ша может быть более или менее выраже на в зависимости от того, направлены ли потоки жидкого материала непосред ственно к зонам р дов отверстий стен ки ковша, либо потоки оканчиваютс  внутри ковша на некотором рассто нии от зон р дов отверстий. Кажда  зона может быть снабжена одним или более р дом отверстий. При более или менее определ нной разделительной лини между зонами, перфорационные отверк:ти  можно опустить, если это нужно. Устройство дл  осуществлени  способа содержит вращающийс  вокруг вер тикальной оси ковш с перфорированной стенкой; внутри ковша размещены трубы , концентрически установленные по отношению к оси вращени  ковша, нижние концы труб расположены вблизи ег перфорированной стенки вдоль горизон тальных плоскостей. Предпочтительно, чтобы трубы были стационарными.Однако в н§которых случа х целесообразнее одну или несколько труб приводит во вращение вокруг вертикальной оси В таком же или в противоположном направлении врс1щени , как и гранулирую щий ковш. Таким образом можно регули ровать степень проскальзывани .. Го ризонтальное поперечное сечение труб может быть выполнено гофрированным. На фиг.1 показано известное устройство дл - гранулировани ; на фиг.2 4 - варианты выполнени  предлагаемого устройства. Гранулирующий ковш 1 выполнен коническим или цилиндрическим, укрепле на вертикальном валу 2 и снабжен тру бой 3 дл  ввода гранулируемого материала . В устройстве жидкий материгш подвод т в виде ламинарных потоков через множество кольцевых протоков, которые разделены посредством труб 4, расположенных концентрически по отношению к оси вращени , а нижние концы труб оканчиваютс  внутри ковша и расположены в горизонтальных плоскост х вблизи стенки ковша, посредством чего последний разбиваетс  на отдельные зоны р дов отверстий 5-7 и 8. Число р дов отверстий в каждой зоне и дигилетр отверстий может измен тьс , и число зон будет зависеть от размеров гранулирующего ковша. Если перфорированна  стенка ковша .цилиндрическа  или немного коническа  (верхн   часть имеет больший диаметр ), то лучше лспользовать устройства , показанные на фиг.З и 4, в которых жидкий материал подаетс  в виде ламинарных потоков через множество кольцевых протоков 9, которые разделены коническими трубами 4, имеющими 1еньший диаметр в верхней части . На фиг.З показано, как можно сконструировать подающее устройство в случае гранулирующего ковша, имеющего сравнительно малую конусность. Концентрические распределительные трубки 4 сделаны коническими. У трубок толщина стенок увеличиваетс  в направлении к стенкам гранулирующего ковша дл  того, чтобы получить прочную конструкцию, а также дл  того, чтобы получить большую площадь поверхности трубок, прилегающих к стенкам ковша с тем, чтобы кра  трубок не изнашивались слишком быстро из-за эрозии. Кра  трубок можно покрыть материалом , устойчивым к истиранию. На фиг.4 показано подающее устройство в сравнительно большом, цилиндрическом гранулирующем ковше. Число горизонтально расположенных зон р дов отверстий, на которые распредел етс  полный подаваемый поток с помощью подающего устройства,можно измен ть в зависимости от нужного эффекта. Теоретически максимальное регулирование можно достичь использу  одну подающую зону на один р д отверстий . С помощью подающего устройства достигаетс  вторичный эффект. Из-за того, что подающий проток оканчиваетс  внутри гранулирующего ковша на очень коротком рассто нии от его стенки (отверстий), в жидком подаваемом материале развиваютс  очень большие силы трени . Это вызывает уменьшение в зкости суспензий, которые часто  вл ютс  псевдопластичными. Более того, возрас Зет и без того больша  разность скоростей жидкого материала и стенки ковша. Высока  степень проскальзывани  заставл ет материал поступать в отверсти  почти тангенциально. В результате этого, отверсти  могут быть сделаны большими, но все равно они даю тонкие струи. Таким образом уменьшаетс  риск засорени  отверстий. Этот факт вместе с уменьшением в зкости и регулируемой подачей позвол ет уменьшить диаметр гранулирующей башни . Как указывалось, трубы 4 обычно Неподвижны, хот  они также, могут вращатьс . Чем меньше разность скоробтей труб 9 и гранулирующего ковша 1, тем меньше достигаемое проскальзывание и тем меньше необходимый диаметр отверстий. В случае чистых расплавов или концентированных растворов, в зкость которых и риск засорени  не  вл ютс  критическими, может понадобитьс  небольша  разность скоростей, потому что при этом достигаетс  более устойчива  картина течени  через oTBepcTH. В случае больг Ших гранулирующих ковшей с большими трубами и псевдопластичными в зкими суспензи ми может оказатьс  необходимьил поддерживать низкую в зкость, придава  вращение трубам. Дл  того, чтобы также получить большую степень проскальзывани , трубы можно заставить вращатьс  в направлении, противоположном направлению гранупи рующего ковша. Пример 1. Гранулирующий ковш, показанный на фиг.1, имеет вн тренний диаметр у верхнего р да отверстий 150 мм, диаметр у нижнего р да отверстий составл ет 80 мм. Рассто ние между верхним и нижним р дами отверстий составл ет 200 мм. В ковше выполнено 64 р да отверстий причем каждый р д содержит 35 отвер стий, общее число отверстий составл ет 2240. В верхнем р ду диаметр отверсти  равен 3,8 мм. Диаметр отверстий уменьшаетс  постепенно вниз так что отверсти  в нижнем р ду име ют диаметр 2,4 мм. Сверху в гранулирующий ковш подвод т со скоростью 31 т/ч суспензию содержащую почти безводный расплав нитрата аммони  и фосфатов аммони  вместе с нерастворенными твердыми частицами, составл ющими примерно 14 вес.%, которые представл ют собо главным образом, фосфат кальци . Около 10 вес.% суспензии состоит из рециркулированных мелких гранул затвердевшего продукта, имеющих разме частиц меньше 1,5 мм. Суспензию под ют при . Ковш вращают со скоро тью 630 об/мин. Разбрызгиваёмые кап ли свободно падают в охладительной башне 35-метровой высоты. Основна  часть затвердевших гран падает на рассто ние 5,8 м от центр башни . Максимальное рассто ние раз броса составл ет 7 м от центра. Результирующий продукт имеет следующи состав: + 4 мм 1,0 вес.% -4 мм до + 3 мм 2,5 вес.% -3 мм до + 2 мм 33,5 вес.% -2 мм до + 1,5 мм 42,4 вес.% -1,5 мм до + 1,0 мм 14,8 вес.% -1,0 мм до + 0,5 мм 5,5 вес.% -0,5 мм0,3 вес.% Пример 2 . Провод т испыта ние по примеру 1, но используют подающее устройство, показанное на фиг.Е, содержащее большее число тру 4epejs шесть концентрических труб полный подаваемый поток со скорость 31 т/ч подвод т близко к стенкам ко ша в шесть зон. Дл  того, чтобы по учить тот же самый средний размер гранул, что в примере 1, скорость вращени  гранулирующего ковша сниже на до 520 об/мин. Основна  часть гранул падает в 5,0 м от середины башни. Максималь ое рассто ние разбрасывани  состав ет только 6 м от центра. Пример 3. Гранулирующий овш (фиг,1) имеет те же самые внуренние размеры, что в примере 1, но аспределение отверстий другое, а чило р дов отверстий составл ет 30. иаметр отверстий уменьшаетс  постеенно от 4,6 мм наверху до 3,6 мм в нижнем р ду отверстий. Число отвертий составл ло 70 в верхнем р ду и сорок шесть в нижнем р ду .отверстий. бщее число отверстий было 1600. Через верх гранулирующего ковша одвод т со скоростью 22 т/ч суспецзию того же состава, что в примерах 1 и 2. Однако 23 вес.% суспензии состоит из рециркулированных слишком мелких гранул, размер которых меньше 1,5 мм. Суспензию распыл ют при 145с. Ковш вращают со скоростью 900 об/мин. Разбрызгиваемые капли свободно падают в 35-метровой охлажДсцощей башне. Основна  часть затвердевших гранул падает в 7,5 м от середины башни . Максимальное рассто ние разброса составл ет 9 м от центра башни. Пример 4. Провод т испытание по примеру 3, использу  подающее устройство, показанное на фиг.2, подающий материал подают через шесть концентрических труб, оканчивакадих с  внутри ковша непосредственно вблизи перфорированной стенки ковша в шести различных горизонтальных зонах р дов отверстий. Дл  того, чтобы получить такой же средний размер гранул , как в примере 3, скорость вращени  ковша уменьшают до 750 . Основна  часть затвердевших гранул падает в 5,2 м от центра башни. Максимальное рассто ние разброса уме ьшаетс  до 6,5 м. Было получено следующее распределение размера затвердевших гранул, полученных в соответствии с примерами 3 и 4: -г 4 мм 0, 5 вес. % -4ммдо+3мм 4,5 вес.% - 3 -ММ до + 2,5 мм 7,5 вес.% -2,5 мм до+ 2,0 мм 25,5 вес.% -2,0-мм до+ 1,5 мм 36,0 вес.% -1,5 мм до+ 1,0 мм 16,0 вес.% -1,0 мм до+0,8 мм 9,5 вес.% -О,5 мм0,5 вес.% В приведенных примерах используемый жидкий материал представл ет собой расплав азотно-фосфорного удобрени , содержащего суспендированные твердые частички. Использование изобретени  позвол ет получить гранулы небольшого размера , что позвол ет уменьшить высоту гранул ционной башни. Кроме того, создание высокого проскальзывани  материала позволит увеличить диаметр отверстий в гранулирующем ковше и, следовательно предотвратить их засорение при гранулировании материалов, содержащих твердые частицы. Снижение скорости вращени  приводит к уменьшению рассто ни  разброса капель и, следовательно, к уменьшению диаметра башни.

Claims (5)

1.Способ гранулировани  жидкого материала путем подачи жидкого материал& к отверсти м перфорированного ковша, вращак дегос  вокруг вертикальной оси, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  рассто ни  pa36pc,ja капель, уменьшени  диаметра градирни и предотвращени  засорени  отверстий в ковше, подаваемую жидкость ввод т в ковш в виде множества кольцевых ламинарных потоков , причем каждый из этих потоков подвод т к отдельным зонам р дов отверстий в ковше, расположенных п® вертикали.

2.Способ по п.1,отличаю щ и и с   тем, что кольцевые ламинарные потоки жидкого материала подвод т вплотную к выполненным в стенке коЗша зонам р дов отверстий.

3.Устройство дл  осуществлени  способа по пЛ, выполненное в виде вращакндегос  вокруг вертикальной оси ковша с перфорированной стенкой, отличающеес  тем, что ковш снабжен трубами,концентрически установленными по отношению к оси вращени  ковша, причем трубы в нижней части открыты в горизонтальной

0 плоскости вблизи от перфорированной стенки ковша.

4.Устройство поп.З, отличающеес  тем, что трубы выполнены с возможностью вращени  во5 круг их вертикальных осей.

5.Устройство по п.4, отличающеес  тем, что горизонтальное поперечное сечение трубы выполнено гофрированным.

0

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Патент Норвегии № 122298, кл. 82 в, 6/02, 16,09.71.

2.Патент Англии № 1126199,

5 кл. 85 А, 05.09.68.