Спосіб гранулювання розплавів, розчинів і суспензій і пристрій для його здійснення

1 Спосіб гранулювання розплавів, розчинів і суспензій, що включає розпилення рідкого матеріалу у робочому об'ємі додаткового конуса, розташованого всередині вертикального конічного корпуса, в зустрічному вихровому потоці теплоносія, охолодження і кристалізацію його, класифікацію гранул, що кристалізувались, у цьому ж об'ємі вісесиметричним вихровим потоком на велику та дрібну фракції з відводом дрібної фракції з нього в кільцевий конічний простір пристрою, утворений між бічними поверхнями додаткового конуса і вертикального конічного корпуса пристрою, із наступним ежектуванням и крізь кільцевий зазор між меншими основами додаткового конуса і вертикального конічного корпуса в нижній частині пристрою назад у робочий об'єм для дорощування її і ВІДВІД великої фракції гранул з пристрою, який відрізняється тим, що перед відводом великої фракції з пристрою здійснюють її відбір з внутрішньої поверхні робочого об'єму додаткового конуса 2 Пристрій для гранулювання розплавів, розчинів і суспензій, що містить вертикальний конічний корпус, всередині якого концентрично йому встановлений додатковий конус з утворенням між їхніми бічними поверхнями конічного простору та кільцевого зазору між меншими основами додаткового конуса і вертикального конічного корпуса в нижній частині, розпилювач рідкого матеріалу, кришку, патрубки підводу теплоносія і відводу готового продукту в нижній частині корпуса, патрубки підводу рідкого матеріалу і відводу теплоносія у верхній частині корпуса та осьовий завихрювач, який відрізняється тим, що всередині додаткового конуса, концентрично йому, встановлений кільцевий уловлювач, а на ЗОВНІШНІЙ поверхні додаткового конуса встановлений кільцевий похилий жолоб, який з'єднаний з патрубком відводу готового продукту, розташованим на бічній поверхні вертикального конічного корпуса о (О ю Винахід відноситься до виробництва гранульованих продуктів шляхом розпилення розплавів, суспензій і розчинів у вихровий потік і може бути використаний в ХІМІЧНІЙ, харчовій та інших галузях промисловості Відомий спосіб гранулювання розплавів, розчинів і суспензій, реалізований у пристрої для гранулювання рідких матеріалів, що включає розпилення рідкого матеріалу в зустрічному вихровому потоці теплоносія, охолодження і кристалізацію продукту, дорощування і ВІДВІД гранул великої фракції (авт св СРСР №1554958, МПК В 01 J 2/16, 1990) Недоліками цього способу є повернення дрібної фракції в пристрій у вигляді ретуру, змішання гранул різноманітних фракцій, як результат зменшення окружних швидкостей теплоносія по висоті пристрою і відсутності розділювальних пристроїв у зоні класифікації і сепарації При цьому знижується інтенсивність процесів тепломасообміну як результат зменшення окружних швидкостей теплоносія по висоті пристрою і готовий продукт утворюється неоднорідним за гранулометричним складом, що погіршує його якість За прототип обрано спосіб гранулювання розплавів, розчинів і суспензій, реалізований у пристрої для гранулювання рідких матеріалів, що включає розпилення, рідкого матеріалу у робочому об'ємі додаткового конуса, розташованого всередині вертикального конічного корпусу, в зустрічному вихровому потоці теплоносія, охолодження і кристалізацію його, класифікацію гранул, що кристалізувались, у цьому ж об'ємі осісиметричним вихровим потоком на велику та дрібну фракції з відводом дрібної фракції з нього в кільцевий конічний простір пристрою, утворений між бічними по (О 46560 верхнями додаткового конуса і вертикального конічного корпуса пристрою, із наступним ежектуванням и крізь кільцевий зазор між меншими основами додаткового конуса і вертикального конічного корпуса в нижній частині пристрою назад у робочий об'єм для дорощування її і ВІДВІД великої фракції гранул з пристрою (заявка України на винахід №2001010023 від 01 01 03) Недоліком цього способу є змішання гранул різноманітних фракцій у результаті захоплення великою фракцією гранул, що рухається до пристрою відводу готового продукту, частини гранул дрібної фракції, як результат перетину потоків великої та дрібної фракцій гранул біля пристрою відводу готового продукту При цьому знижується ступінь монодисперсності готового продукту, як результат змішання гранул різноманітних фракцій і готовий продукт утворюється неоднорідним за гранулометричним складом, що погіршує його ЯКІСТЬ Відомо пристрій для гранулювання розплавів, розчинів і суспензій що містить вертикальний конічний корпус, розпилювач рідкого матеріалу, кришку, патрубки підводу теплоносія і відводу готового продукту в нижній частині вертикального конічного корпуса, патрубки підводу розплаву і відводу теплоносія у верхній частині вертикального конічного корпуса і завихрювач, в якому розпилюють матеріал в шар гранул, що обертається та підіймається, охолоджують і кристалізують його, і відводять гранули великої фракції (авт св СРСР №1554958, МІЖ В 01 J2/16, 1990) Недоліками цього пристрою є змішання гранул різноманітних фракцій у результаті зменшення окружних швидкостей теплоносія по висоті пристрою і відсутність роздшювальних пристроїв у зоні класифікації і сепарації При цьому готовий продукт утворюється неоднорідним за гранулометричним складом, як результат зменшення окружних швидкостей теплоносія по висоті пристрою, що погіршує його якість і знижує ефективність пристрою За прототип обраний пристрій для гранулювання розплавів, розчинів і суспензій що містить вертикальний конічний корпус всередині якого концентрично йому встановлений додатковий конус з утворенням між їхніми бічними поверхнями конічного простору та кільцевого зазору між меншими основами додаткового конуса і вертикального конічного корпуса в нижній частині, розпилювач рідкого матеріалу, кришку, патрубки підводу теплоносія і відводу готового продукту в нижній частині корпуса, патрубки підводу рідкого матеріалу і відводу теплоносія у верхній частині корпуса та осьовий завихрювач з пристроєм відводу готового продукту встановлений у верхній частині патрубка відводу готового продукту (заявка України на винахід №2001010023 від 01 01 03) Недоліком цього пристрою є змішання гранул різноманітних фракцій у результаті перетинання потоків дрібної та великої фракцій гранул, коли дрібна фракція гранул ежектується крізь кільцевий зазор з конічного простору до робочого об'єму додаткового конусу та велика фракція гранул рухається з робочого об'єму додаткового конуса до пристрою відводу готового продукту При цьому готовий продукт утворюється неоднорідним за гранулометричним складом, що погіршує його якість і знижує ефективність пристрою В основу винаходу поставлене завдання створення способу гранулювання розплавів, розчинів і суспензій шляхом удосконалення динаміки руху потоку гранул, що забезпечує збільшення монодисперстності гранул, що ростуть, у вихровому шарі і, отже, однорідності гранулометричного складу готового продукту В основу винаходу поставлене завдання створення пристрою для гранулювання розплавів, розчинів і суспензій шляхом удосконалення конструкції робочого об'єму пристрою, що забезпечує збільшення монодисперстності гранул, що ростуть, у вихровому шарі і, отже, однорідності гранулометричного складу готового продукту Поставлене завдання вирішується тим, що у відомому способі гранулювання розплавів, розчинів і суспензій, що включає розпилення рідкого матеріалу у робочому об'ємі додаткового конуса, розташованого всередині вертикального конічного корпусу, в зустрічному вихровому потоці теплоносія, охолодження і кристалізацію його, класифікацію гранул, що кристалізувались, у цьому ж об'ємі осісиметричним вихровим потоком на велику та дрібну фракції з відводом дрібної фракції з нього в кільцевий конічний простір пристрою, утворений між бічними поверхнями додаткового конуса і вертикального конічного корпуса пристрою, із наступним ежектуванням и крізь кільцевий зазор між меншими основами додаткового конуса і вертикального конічного корпуса в нижній частині пристрою назад у робочий об'єм для дорощування її і ВІДВІД великої фракції гранул з пристрою, ВІДПОВІДНО до винаходу перед відводом великої фракції з пристрою здійснюють її відбір з внутрішньої поверхні робочого об'єму додаткового конуса Поставлене завдання вирішується також тим, що у відомому пристрої для гранулювання розплавів, розчинів і суспензій, що містить вертикальний конічний корпус всередині якого концентрично йому встановлений додатковий конус з утворенням між їхніми бічними поверхнями конічного простору та кільцевого зазору між меншими основами додаткового конуса і вертикального конічного корпуса в нижній частині, розпилювач рідкого матеріалу, кришку, патрубки підводу теплоносія і відводу готового продукту в нижній частиш корпуса, патрубки підводу рідкого матеріалу і відводу теплоносія у верхній частині корпуса та осьовий завихрювач, ВІДПОВІДНО ДО винаходу, всередині додаткового конусу, концентрично йому, встановлений кільцевий уловлювач, а на ЗОВНІШНІЙ поверхнідодаткового конусу встановлений кільцевий похилий жолоб, який з'єднаний з патрубком відводу готового продукту розташованим на бічній поверхні вертикального конічного корпуса Здійснення відбору великої фракції гранул з внутрішньої поверхні робочого об'єму додаткового конусу запобігає перетину потоків великої та дрібної фракцій і при цьому змішанню гранул різноманітних фракцій в результаті захоплення великої фракції гранул, що рухається до відводу, частини гранул дрібної фракції Відбір великої фракції гранул здійснюється за допомогою кільцевого улов 46560 лювача, розташованого всередині додаткового конусу на внутрішній поверхні додаткового конусу пристрою, за рахунок придбання різноманітними по розмірах гранулами різноманітного відцентрового прискорення, в результаті дії окружних швидкостей осісиметричного вихрового потоку теплоносія, а також за рахунок місцевого зменшення осьової складової швидкості потоку теплоносія обумовленого формою кільцевого уловлювача Збільшені гранули потрапляють до кільцевого уловлювача додаткового конуса, через недостатність енергії осісиметричного вихрового потоку теплоносія для їхнього виносу з нього, та не відчуваючи тут вплив осісиметричного вихрового потоку теплоносія і в результаті дії сили тяжіння на них, рухаються по кільцевому похилому жолобу до патрубка відводу гранульованого продукту Дрібні гранули під дією осісиметричного вихрового потоку теплоносія рухаються угору, не маючи можливості потрапити до кільцевого уловлювача за рахунок переваги осьової складової швидкості над окружною, по спіралеподібній траєкторії, і, досягаючи верхньої основи додаткового конуса, змінюють траєкторію руху і потрапляють у кільцевий конічний простір за рахунок придбаного гранулами відцентрового прискорення і зниження осьової складової швидкості потоку, обумовленого різким збільшенням прохідної площини перетину в площині верхньої основи додаткового конуса Це удосконалює динаміку руху потоків У результаті цього потоки великої та дрібної фракцій гранул не перетинаються, що дозволяє збільшити однорідність гранулометричного складу готового продукту При встановленні всередині додаткового конусу, концентрично йому, на внутрішній його поверхні, кільцевого уловлювача, одержують зону уловлювання великої фракції гранул, яка не має достатньої енергії для підняття вище кільцевого уловлювача та зону на яку не впливає вихровий потік, в результаті чого гранули великої фракції мають можливість осадження, та на ЗОВНІШНІЙ поверхні додаткового конусу кільцевого похилого жолоба одержують об'єм для відводу гранул великої фракції, ізольований від конічного простору, який з'єднується з патрубком відводу готового продукту розташованим на бічній поверхні вертикального конічного корпуса, що дозволяє збільшити однорідність гранулометричного складу готового продукту Спосіб здійснюється в такій ПОСЛІДОВНОСТІ вводять осісиметричний вихровий потік теплоносія в нижню частину додаткового конуса, зверху розпилюють рідкий матеріал у робочий об'єм додаткового конуса, охолоджують і кристалізують гранули, що утворилися, класифікують гранули, що кристалізувались, у цьому ж об'ємі осісиметричним вихровим потоком теплоносія на велику та дрібну фракції, здійснюють відбір великої фракції з внутрішньої поверхні робочого об'єму додаткового конуса, відводять велику фракцію з нього за допомогою кільцевого уловлювача та кільцевого похилого жолобу, відводять дрібну фракцію з нього в кільцевий конічний простір, утворений між бічними поверхнями додаткового конуса і вертикального конічного корпуса, ежектують дрібну фракцію че рез кільцевий зазор між меншими основами додаткового конуса і вертикального конічного корпуса в нижній частині пристрою назад в робочий об'єм, дорощують дрібну фракцію в робочому об'ємі Приклад До гранулятора, конічного перетину, на завихрювач підводять повітря Витрата повітря 3 становить 36000м /год, що складає 7м/с на вільну площу перетину меншої основи вертикального конічного корпуса пристрою До вихрового шару гранул за допомогою форсунки підводять розплав 3 аміакової селітри в КІЛЬКОСТІ 3500М /ГОД За рахунок реалізування в пристрою ефектів сепарації та класифікації, монодисперсність гранул збільшується, готові гранули складаються в основному з часток 2±0,Змм, що складає 64% На малюнку показана схема пристрою для гранулювання розплавів, розчинів і суспензій Пристрій містить вертикальний конічний корпус 1, патрубок 2 для відводу готового продукту, розташований на бічній поверхні вертикального конічного корпуса 1, патрубок 3 для підводу теплоносія, закріплені у нижній частині вертикального конічного корпуса 1, осьовий завихрювач 4 розташований всередині патрубка 3, у верхній його частини, патрубок 5 із розпилювачем 6 для підводу і розпилення розплаву ВІДПОВІДНО, додатковий конус 7, встановлений концентричне всередині вертикального конічного корпуса 1 і жорстко до нього закріплений, із кільцевим зазором між меншими основами додаткового конуса 7 і вертикального конічного корпуса 1, для циркуляції дрібних гранул, кришки 8 із патрубком 9 для відводу теплоносія, конічний простір 10, що утворений бічними поверхнями вертикального конічного корпуса 1 і додаткового конуса 7, кільцевий уловлювач 11 для уловлювання гранул великої фракції, закріплений на внутрішній поверхні додаткового конусу 7, концентрично йому, кільцевий похилий жолоб 12 закріплений на ЗОВНІШНІЙ поверхні додаткового конусу 7 і з'єднаний з патрубком 2 відводу готового продукту, розташованим на бічній поверхні вертикального конічного корпуса, для переміщення гранул великої фракції від кільцевого уловлювача 11 до патрубка 2 відводу гранульованого продукту Пристрій працює таким чином В пристрій через патрубок підводу теплоносія З і осьовий завихрювач 4 підводять закручений навколо вертикальної осі потік теплоносія в додатковий конус 7 Куди по патрубку 5 підводять і розпилювачем 6 розпилюють розплав Краплі розплаву, що утворилися після розпилювача, контактуючи з осісиметричним вихровим потоком теплоносія, охолоджуються і кристалізуються, і, в залежності від розміру, класифікуються на велику та дрібну фракції за рахунок зміни окружної й осьової складових швидкості осісиметричного вихрового потоку теплоносія по висоті конічної частини пристрою Дрібна фракція відводиться з робочого об'єму через кільцевий конічний простір 10, що знаходиться на периферійній частині пристрою, з якого ежектується через кільцевий зазор у нижній частині осісиметричним вихровим потоком теплоносія в робочий об'єм, де відбувається дорощування гранул Велика фракція не залишає робочий об'єм і в міру дорощування гранул рухається в нижню частину пристрою, де потрапляє до 46560 8 кільцевого уловлювача 11, проходить через строю через патрубок 2 Теплоносій відводиться кільцевий похилий жолоб 12 і відводиться з причерез патрубок 9 кришки 8 теплоносій розплав теплоносій ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71