Спосіб охолодження порошків

Изобретение относится к химической промышленности, в частности, к получению синтетических моющих средств (CMC). Известен способ распылительной сушки растворов и суспензий, при котором газовую фаз у подают тангенциально в сечениях, перпендикулярных к потоку распыляемого продукта. При этом подачу газа в смежных по высоте сечениях осуществляют в противоположных направлениях [1]. Такой способ подачи газовой фазы является наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и выбран в качестве прототипа. Использование данного способа не обеспечивает равномерность распределения газовой Среды по сечению аппарата в зоне ввода вторичного теплоносителя, что приводит к снижению качества термообработки продукта, и, как следствие, к широкому фракционному составу получаемого порошка. Кроме того, интенсификация процесса теплообмена происходит, в основном, в местах перехода от одного сечения к другому и ограничена диаметральным сечением аппарата. Задачей изобретения "Усовершенствование охлаждения" является путем изменения соотношения тангенциальных скоростей потоков, позволяющей интенсифицировать процесс теплообмена, а также ограничить фракционный состав готового продукта. Поставленная задача решается тем, что в способе охлаждения порошка при тангенциальном подводе газовых потоков в противоположных направлениях в смежных по высоте сечениях аппарата, перпендикулярных направлению распыливаемого продукта согласно изобретению, соотношение тангенциальных скоростей верхнего и нижнего потоков составляет 1,5-1,8:1. Вследствие различного влияния центробежных сил, верхний поток располагается по периферии сечений аппарата, оттесняя нижний поток к центральной части, что приводит к равномерному распределению потоков по диаметральным сечениям аппарата, тем самым интенсифицируя процесс охлаждения порошка, при этом стабилизируется выгр узка материала и аэродинамический режим в аппарате, что ведет к сужению фракционного состава готового продукта за счет разрушения крупных агломератов с отдувом мелкой фракции. Узел охлаждения порошка, реализующий указанный способ, приведен на фиг. 1, разрез по А-А фиг. 1 показан на фиг. 2. Узел охлаждения порошка состоит из цилиндрического корпуса 1, установленного в нижней части конуса 2 сушильной башни, разделенного плоской горизонтальной перегородкой 3 на две камеры 4 и 5 с индивидуальными подводами воздуха 6 и 7. Подводы 6 и 7 установлены тангенциально к корпусу 1 и обеспечивают закрутку потоков в противоположных направлениях. Узел охлаждения порошка работает следующим образом. Охлаждающий реагент подается через подводы 6 и 7 в камеры 4 и 5 устройства, заполняет их и, вращаясь в противоположных направлениях, равномерно входит во вн утреннюю полость узла охлаждения. Вследствие различного влияния центробежных сил, вызванного тем, что тангенциальная скорость верхнего потока в камере 4 в 1,5-1,8 раза больше тангенциальной скорости нижнего потока 9. в камере 5. верхний поток 8 располагается по периферии сечений аппарата, перпендикулярных ходу распыливаемого продукта, смещая нижний поток 9 к центральной части сечений. Это позволяет, в отличие от прототипа, где потоки смещены к периферии аппарата, обеспечить равномерное распределение охлаждающего агента по плоскости сечений. При этом противоположно направленные потоки 8 и 9 контактируют между собой по поверхности 10, площадь которой определяется, в основном, закруткой потоков и будет тем больше, чем больше тангенциальные скорости потоков. Вследствие этого, поверхность контакта в данном случае значительно превышает поверхность контакта противоположно направленных потоков в прототипе, где потоки соприкасаются только в диаметральных сечениях аппарата. На поверхности контакта 10 потоки 8 и 9 сталкиваются, образуя вихри. Турбулизация потоков 8 и 9 увеличивается, что приводит к увеличению коэффициентов тепломассоотдачи. Гранулы, получаемые в процессе распылительной сушки, опускаются в сторону выгрузки и подхватываются вихревыми потоками 8, 9 охлаждающего агента. Более равномерное распределение потоков по сечению аппарата, а следовательно увеличение поверхности контакта потоков с гранулами порошка, большая поверхность соприкосновения противоположно направленных потоков между собой, обеспечивают более интенсивный режим охлаждения гранул по сравнению с прототипом. При этом равномерно распределенный газовый поток одинаково охлаждает влажные горячие гранулы, препятствуя их слипанию и способствует разрушению крупных агломератов с отдувом пылевидной фракции. Это ведет к сужению фракционного состава готового продукта, стабилизации выгрузки гранул из конуса 2 башни, а также сокращение количества брака и простоев оборудования, уменьшению трудоемкости обслуживания и улучшению условий работы. Достижение поставленной задачи подтверждается примерами конкретного выполнения. Готовили композицию моющего средства "Лотос" (ГОСТ 25644-83), затем насосом высокого давления, подавали в сушильную башню, где происходило высушивание порошка в потоке теплоносителя с последующим охлаждением холодным воздухом. Первый опыт провели по технологическому регламенту № 71-01-78, где охлаждение порошка после башни осуществляли в аэрлифте. Второй опыт (по прототипу) проводили следующим образом: в конус башни тангенциально вводили потоки воздуха (20°С, 5000 нм 3/час) в двух сечениях, перпендикулярных к потоку распыляемого продукта. При этом подачу воздуха в смежных по высоте сечениях осуществляли в противоположных направлениях с тангенциальными скоростями равными 1,8 м/с. В последующи х опытах холодный воздух вводили таким же образом и с теми же параметрами, как и во втором опыте, но соотношение тангенциальных скоростей верхнего и нижнего потоков изменяли в диапазоне от 1,4:1 до 1,9:1. Фиксировали следующие параметры: - температура порошка после охлаждения; - гранулометрический состав по ГОСТ 225672-78; - тангенциальные скорости верхнего и нижнего потоков; - количество охлаждающего агента. Полученные результаты испытаний представлены в таблице. Из таблицы следует, что в случае с аналогом (по технологическому регламенту № 71-01-78) происходит интенсивное охлаждение порошка в аэрлифте до 30 °С. Однако затраты охлаждающего агента при этом велики. Кроме того, вследствие высоких скоростей и большой высоты аэрлифта (30 м) происходит разрушение гранул. В опыте 2, где способ подвода газовой среды в башню (в данном случае охлаждающего агента) осуществляется так же, как в прототипе, вследствие неравномерного распределения охлаждающего агента по сечению башни и небольшой поверхности контакта между противоположно направленными потоками, процесс охлаждения гранул происходит неравномерно. Это приводит к менее интенсивному охлаждению порошка (температура - 38 °С) и низкому содержанию целевой фракции (фракция 0,2-2,5-87,7 %) за счет увеличения содержания агломератов в готовом продукте. В предлагаемом способе подвода охлаждающего агента (опыты 3.1-3.5) происходит интенсивное охлаждение порошка до 30 °С (опыты 3.2-3.4). Это объясняется, как отмечалось выше тем, что при соотношении тангенциальных скоростей верхнего и нижнего потоков как 1,5-1,8:1 происходит равномерное распределение охлаждающего агента по диаметральному сечению аппарата, увеличивается поверхность контакта противоположно направленных потоков, что ведет к интенсификации процесса охлаждения, а следовательно и к снижению температуры порошка после башни. Кроме того, как видно из таблицы, в этом случае выход фракции готового продукта 0,56-0,8 мм повышается по сравнению с прототипом на 19-35% и составляет 63,7-72%. При уменьшении соотношения скоростей (1,4:1 - опыт 3.1) различие во влиянии центробежных сил становится небольшим, потоки смещаются к периферии, ухудшаются равномерность распределения потоков и поверхность контакта между ними, а следовательно снижается интенсивность охлаждения (температура -33 °С). При увеличении соотношения (опыт 3.5 - соотношение 1,9:1), вследствие возрастания скорости, растет вынос гранул из башни с охлаждающим агентом, что уменьшает выход фракции 0,56-0,8 мм (60%).