Вихровий гранулятор зваженого шару

Реферат: UA 112293 U UA 112293 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до виробництва гранульованого матеріалу та може бути використана в хімічній, харчовій, гірничодобувній та інших галузях промисловості. Відомий пристрій, що містить вертикальний конічний корпус, розпилювач рідкого матеріалу, кришку, патрубки підводу теплоносія та відводу готового продукту у нижній частині вертикального конічного корпусу, патрубки підводу плаву і відводу теплоносія у верхній частині корпусу а також завихрювач потоку теплоносія (див. авторське свідоцтво СРСР №1554958, МПК B01J 2/16, 1990). Недоліком цього пристрою є те, що після проходження теплоносієм патрубку підводу він не встигає рівномірно розподілитись під завихрювачем, внаслідок чого теплоносій проходить не весь поперечний переріз завихрювача і не всі розгінні елементи завихрювача приймають участь у формуванні вихрового руху теплоносія. Це стає причиною нерівномірного спіралеподібного руху гранул, що спричиняє нерівномірне нанесення на ретур плівки розчину або розплаву. Найближчим аналогом пристрою для гранулювання рідкого матеріалу є пристрій, що містить основний вертикальний корпус з кришкою і днищем, всередині якого концентрично встановлений додатковий конус, з утворенням між їхніми бічними поверхнями міжкорпусної кільцевої порожнини, вертикальний патрубок, верхній кінець якого розташований у робочому об'ємі додаткового конуса, а нижній кінець у днищі основного вертикального корпуса, патрубки для подачі і відводу теплоносія, патрубок для подачі рідкого матеріалу з розпилювачем, який розташований на одній осі з додатковим конусом, патрубок для подачі газового потоку, розміщений у днищі основного корпуса свіввісно з вертикальним патрубком, кільцевий уловлювач гранул з днищем, вихровий газорозподільний вузол та розподільний елемент у вигляді провальної перфорованої решітки, розташовані на одній осі з додатковим конусом (див. патент України № 82754 7 МПК В01J 2/16, 2008). Недоліками пристрою є те, що в зоні введення теплоносія відбувається одночасне відведення гранул, причому це відведення носить нерівномірний характер, що перешкоджає рівномірному розподілу теплоносія до моменту надходження у вихровий газорозподільний вузол. Відсутність перерозподілювача теплоносія, який одночасно є перерозподілювачем гранул, що відводяться, призводить до того, що потік теплоносія не проходить крізь весь вихровий газорозподільний вузол, особливо його периферійну частину. Наслідком цього є виникнення застійних зон в нижній частині робочого простору (переважно на периферії) та відсутність інтенсивного бокового перемішування в цій же частині пристрою. Наявність застійних зон та відсутність бокового перемішування призводить до виникнення температурних неоднорідностей у зваженому шарі, що знижує рівномірність утворення твердої плівки з розчину або розплаву на поверхні гранули, погіршує показники міцності готового продукту та ступінь його монодисперсності. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення вихрового гранулятора зваженого шару шляхом зміни його конструкції, а саме обладнання його додатковим елементом для рівномірного перерозподілу теплоносія перед проходженням вихрового газорозподільного вузла, а також перерозподілу гранул, що відводяться з пристрою. Таке конструктивне рішення інтенсифікує процес гранулоутворення, а також збільшує ступінь монодисперсності гранул, підвищуючи якість цільового продукту. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому вихровому грануляторі зваженого шару, що містить вертикальний корпус з кришкою і днищем, всередині якого концентрично встановлений додатковий конус, з утворенням між їхніми бічними поверхнями міжкорпусної кільцевої порожнини, вертикальний патрубок, верхній кінець якого розташований у робочому об'ємі додаткового конуса, а нижній кінець - у днищі основного вертикального корпуса, патрубки для подачі і відводу теплоносія, патрубок для подачі рідкого матеріалу з розпилювачем, який розташований на одній осі з додатковим конусом, патрубок для подачі газового потоку, розміщений у днищі основного корпуса свіввісно з вертикальним патрубком, кільцевий уловлювач гранул з днищем, вихровий газорозподільний вузол та розподільний елемент у вигляді провальної перфорованої решітки, розташовані на одній осі з додатковим конусом, згідно з корисною моделлю, розподільний елемент у вигляді провальної перфорованої решітки розміщений в середній частині кільцевого уловлювача гранул. При встановленні розподільного елемента у вигляді провальної перфорованої решітки в середній частині кільцевого уловлювача гранул стає можливим провести перерозподілення теплоносія по всьому перерізу кільцевого уловлювача гранул до моменту надходження до вихрового газорозподільного вузла. У такому випадку теплоносій надходить до вихрового газорозподільного вузла по всьому його перерізу, що знижує вірогідність виникнення застійних зон в нижній частині робочого простору та значно інтенсифікує бокове перемішування гранул. Зменшення застійних зон та інтенсифікація бокового перемішування гранул призводить до 1 UA 112293 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 вирівнювання температурних полів матеріалу у зваженому шарі, що дозволяє проводити процес нанесення плівки розчину або розплаву та гранулоутворення при однакових термодинамічних умовах для всіх гранул. З іншого боку наявність в конструкції заявленого пристрою розподільного елемента у вигляді провальної перфорованої решітки в середній частині кільцевого уловлювача гранул дозволяє спростити відведення гранул за рахунок їх рівномірного перерозподілу в кільцевому уловлювачі гранул. Така оптимізація пристрою для гранулювання у зваженому шарі дозволяє зменшити габарити обладнання, енерговитрати на проведення процесу, збільшити ступінь монодисперсності гранулометричного складу отримуваного продукту. На кресленні наведена схема вихрового гранулятора зваженого шару. Пристрій містить основний вертикальний корпус 1 у вигляді конуса, з еліптичною кришкою 2 та конічного днища 3, розташований в середині основного вертикального корпусу 1 концентрично йому і жорстко до нього закріплений додатковий конус 4, останній утворює з основним вертикальним корпусом 1 міжкорпусну кільцеву порожнину 5, яка обмежується меншими основами додаткового конуса 4 і основного вертикального корпуса 1. Кільцевий уловлювач 6 гранул крупної фракції матеріалу виконаний у вигляді циліндра 7 з нахильним днищем 8 і розвантажувальною тічкою 9 для відводу готового продукту. В середній частині кільцевого уловлювача 6 гранул крупної фракції матеріалу встановлено розподільний елемент 10 у вигляді провальної перфорованої решітки. Теплоносій подають в пристрій через патрубок 11, тангенційно з'єднаний з кільцевим уловлювачем 6 гранул. Пристрій також містить патрубок 12 для відведення відпрацьованого теплоносія, виконаний у кришці 2 основного вертикального корпусу 1, патрубок 13 для подачі рідкого вихідного матеріалу з розпилювачем 14, розташованим співвісно з додатковим конусом 4. Пристрій має вихровий газорозподільний вузол 15, розташований на одній осі з додатковим конусом 4, а також вертикальний направляючий патрубок 16, розташований на одній осі з додатковим конусом 4. Верхній кінець 17 патрубка 16 розміщений у робочому об'ємі додаткового конуса 4, а нижній кінець 18 у днищі основного вертикального корпуса 1. Патрубок 16 призначений для подачі дрібної фракції матеріалу. Патрубок 19 призначений для подачі газового потоку на ежектування гранул в додатковий конус 4 (внутрішньої циркуляції ретура) і розташований у днищі 3 основного вертикального корпусу 1 на одній осі з вертикальним патрубком 16. Пристрій працює таким чином. У пристрій через патрубок 11, з'єднаний з кільцевим уловлювачем 6 тангенційно подається теплоносій і, попередньо проходячи простір циліндра 7, в центральній його частині потрапляє до розподільного елементу 10 у вигляді провальної перфорованої решітки, після якого рівномірно розподілившись по всьому верхньому перерізу кільцевого уловлювача 6, надходить до вихрового газорозподільного вузла 15. При його проходженні теплоносій закручується навколо вертикальної осі пристрою і набуває спіралеподібного руху. Вихровий вісесиметричний потік теплоносія переміщується вверх по простору додаткового конусу 4 на зустріч матеріалу. Одночасно з цим до утвореного спіралеподібного потоку теплоносія через патрубок 13 до розпилювача 14 підводять рідкий матеріал. Струмінь рідкого матеріалу, що витікає з розпилювача 14, розпадається на окремі гранули сферичної форми. Утворені гранули, контактуючи з вісесиметричним вихровим потоком теплоносія, охолоджуються і кристалізуються та попадають на внутрішню поверхню додаткового конусу 4. В залежності від отриманого розміру, гранули класифікуються на велику та дрібну фракції за рахунок зміни колової й осьової складових швидкості вісесиметричного вихрового потоку теплоносія по висоті додаткового конусу 4 пристрою. Гранули дрібної фракції підхоплюються створеним у додатковому конусі 4 пристрою вісесиметричним вихровим потоком теплоносія та переміщуються до верхнього перерізу додаткового конусу 4 та відводяться з робочого об'єму пристрою через міжкорпусну кільцеву порожнину 5 між додатковим конусом 4 і основним вертикальним корпусом 1. В міжкорпусній кільцевій порожнині 5 гранули дрібної фракції рухаються вниз під дією сили тяжіння і після проходження конічного днища 3 і нижнього перерізу міжкорпусної кільцевої порожнини 5 вони опускаються до нижнього перерізу основного вертикального корпусу 1. У нижній частині основного вертикального корпусу 1 ці гранули потрапляють у зону розрідження, що створюється навколо струменю газового потоку, який входить через патрубок 19, засмоктуються цим струменем і через нижній кінець 18 патрубка 16, переміщуючись по його порожнині, викидаються через верхній кінець 17 у центральну частину робочого простору додаткового конусу 4 у ядро вихрового зваженого шару. Рідкий матеріал, який потрапляє на поверхню дрібних гранул, кристалізується, при цьому розмір гранул збільшується. Велика фракція не залишає робочий об'єм пристрою і по мірі дорощування та збільшення гранули, циркулюючи об'ємом додаткового конусу 4, переміщуються вниз по його перерізу. При 2 UA 112293 U 5 10 15 20 25 досягненні заданого розміру гранули падають донизу по поверхні додаткового конусу 4, проходять через вихровий газорозподільний вузол 15, циліндричну частину 7 кільцевого уловлювача 6 гранул з розподільним елементом 10 у вигляді провальної перфорованої решітки та нахильне днище 8 кільцевого уловлювача 6 гранул та відводяться з пристрою через розвантажувальну тічку 9. Відпрацьований теплоносій виводиться з основного вертикального корпусу 1 через патрубок 12, розташований у еліптичній кришці 2. Таким чином, розроблена конструкція вихрового гранулятора зваженого шару у порівнянні з існуючими дозволяє виявити такі переваги: - рівномірність контакту високотемпературного теплоносія і гранул в режимі вихрового зваженого шару; - рівномірність відведення гранул с пристрою; - підвищення ступеню монодисперсності гранул товарної фракції за рахунок рівномірного контакту теплоносія з гранулами після нанесення на них плівки розчину або розплаву. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Вихровий гранулятор зваженого шару, що містить основний вертикальний корпус з кришкою і днищем, всередині якого концентрично встановлений додатковий конус, з утворенням між їхніми бічними поверхнями міжкорпусної кільцевої порожнини, вертикальний патрубок, верхній кінець якого розташований у робочому об'ємі додаткового конуса, а нижній кінець - у днищі основного вертикального корпуса, патрубки для подачі і відводу теплоносія, патрубок для подачі рідкого матеріалу з розпилювачем, який розташований на одній осі з додатковим конусом, патрубок для подачі газового потоку, розміщений у днищі основного корпуса свіввісно з вертикальним патрубком, кільцевий уловлювач гранул з днищем, вихровий газорозподільний вузол та розподільний елемент у вигляді провальної перфорованої решітки, розташовані на одній осі з додатковим конусом, який відрізняється тим, що розподільний елемент у вигляді провальної перфорованої решітки розміщений в середній частині кільцевого уловлювача гранул. 3 UA 112293 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4