Спосіб гранулювання в псевдозрідженому шарі та відповідний гранулятор на його основі

1. Спосіб одержання готових гранул певної речовини у вертикально зростаючому гранулюючому псевдозрідженому шарі (F1), який формують і підтримують відповідним потоком зріджувального повітря і з якого готові гранули спочатку зсипають у розташований під ним збірник, що перебуває під надлишковим тиском, а потім вивантажують з нього, який відрізняється тим, що на стадії вивантаження гранул проводять операції: а) у збірнику, що знаходиться під надлишковим тиском, з готових гранул принаймні частиною зріджувального повітря формують псевдозріджений шар (F2), б) безперервно вивантажують готові гранули з псевдозрідженого шару (F2) і збірника, який перебуває під надлишковим тиском, через розташований ззовні поруч з ним вертикальний колодязь (45), нижня приймальна частина якого сполучена з псевдозрідженим шаром (F2), що формують у збірнику. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що все зріджувальне повітря, яке використовують для формування і підтримування гранулюючого псевдозрідженого шару (F1), використовують для формування та підтримування в збірнику псевдозрідженого шару (F2) готових гранул. 3. Гранулятор для одержання готових гранул певної речовини у вертикально зростаючому гранулюючому псевдозрідженому шарі (F1), який включає самонесучу конструкцію (2), яка має по суті форму контейнера та обмежує внутрішню порож 2 (19) 1 3 88447 4 величину за межі стінки (5) самонесучої конструкякому готові, одержані у гранулюючому псевдозріції, та передбачений розташований у внутрішній дженому шарі (F1) гранули переміщаються з нього порожнині (А) самонесучої конструкції (2) під перев псевдозріджений шар (F2), у якому збирають городкою (9) транспортер (30) готових гранул, по готові гранули. Даний винахід стосується способу гранулювання різних речовин у псевдозрідженому шарі з відбиранням одержаних гранул із псевдозрідженого шару. У наступному в описі та у формулі винаходу під "одержаними гранулами" або "готовими гранулами" маються на увазі гранули певної речовини, які мають заданий розмір, або, іншими словами, гранули з заданим гранулометричним складом. Пропонований у винаході спосіб призначений, зокрема, але не винятково, для гранулювання в псевдозрідженому шарі таких речовин, як, наприклад, сечовина, нітрат амонію, хлорид амонію і інших аналогічних їм придатних до гранулювання речовин. Винахід стосується також гранулятора для здійснення зазначеного вище способу. Відомо, що при гранулюванні в псевдозрідженому шарі утворення гранул з певної речовини відбувається в результаті безперервного росту (за об'ємом та масою) зерен затравки, або частинок цієї речовини, яку одночасно з потоком відповідної речовини для вирощування гранул безперервно подають у гранулюючий простір, у якому формується псевдозріджений шар. Речовина для вирощування гранул, яка має ту ж природу, що і речовина, яку гранулюють, і знаходиться в рідкому стані, змочує кристали затравки та зростаючі гранули, які у сукупності утворюють псевдозріджений шар, прилипає до них і твердіє на них. Процес гранулювання в псевдозрідженому шарі продовжується до утворення гранул певного розміру, після чого одержані в псевдозрідженому шарі готові гранули охолоджують, вивантажують із гранулятора та направляють на зберігання і/або на упакування. Відомо також, що псевдозріджений шар (формований із зерен затравки та зростаючих гранул), у якому відбувається процес гранулювання, утворюється і підтримується потоком висхідного повітря або іншого газоподібного текучого середовища, яке безперервно прокачують через гранулятор у контрольованій кількості та яке називається звичайно зріджувальним повітрям. Для ефективного гранулювання з псевдозрідженого шару або з гранулюючого простору необхідно відбирати тільки готові гранули заданого розміру. З винятково економічних міркувань готові гранули, одержані гранулюванням у псевдозрідженому шарі, повинні бути монодисперсними, і їх діаметр повинний бути строго обмежений певними межами. Для вирішення цієї проблеми в WO 02/074427 був запропонований спосіб гранулювання в так називаному вертикально зростаючому псевдозрідженому шарі. При гранулюванні цим способом зростаючі гранули багаторазово циркулюють у грануляторі за схожими між собою плоскими і по суті круговими траєкторіям і падають із псевдозрідженого шару через велику кількість виконаних у основі псевдозрідженого шару щілин, ширина яких залежить від діаметра готових гранул (а точніше, перевищує його). При такому гранулюванні процес збільшення розміру і маси гранул продовжується доти, поки гранули можуть залишатися в завислому стані у висхідному потоці зріджувального повітря, яке проходить через щілини в основі псевдозрідженого шару. Гранули, які досягли певного розміру і маси "під дією власної сили тяжіння падають" із гранулюючого простору через щілини в основі псевдозрідженого шару в протитечії до висхідного потоку зріджувального повітря. Необхідно відзначити, що зріджувальне повітря, яке створює псевдозріджений шар, а також щілини, через які проходить зріджувальне повітря, через виконувану ними функцію "класифікації" гранул, тобто відділення готових гранул від всіх зерен затравки та зростаючих гранул, які знаходяться в псевдозрідженому шарі, часто називають відповідно класифікувальним повітрям і класифікувальними щілинами. Готові та класифіковані гранули заданого розміру при здійсненні згаданого вище способу потрапляють із гранулюючого псевдозрідженого шару в розташований під псевдозрідженим шаром збірник, через який проходить велика кількість зріджувального повітря, яке створює в збірнику надлишковий тиск. Для зберігання й упакування готових гранул, одержаних і класифікованих описаним вище способом, їх необхідно вивантажити з збірника, у якому, як зазначено вище, у процесі гранулювання створюється надлишковий тиск. Для цього у відомих у даний час грануляторах звичайно використовують механічні транспортери, наприклад, ковшові елеватори або норії або інші аналогічні механічні пристрої, які герметично закривають розвантажувальний отвір, виконаний, наприклад, в обмежуючій збірник стінці корпуса гранулятора. Використання таких пристроїв для вивантаження з гранулятора готових гранул пов'язано з певними недоліками і витратами, що помітно знижують ефективність усього процесу гранулювання і збільшують вартість одержаних гранул. Безперервне механічне вивантаження готових гранул зі збірника, який знаходиться під надлишковим тиском, вимагає принаймні істотного обмеження втрат зі збірника зріджувального повітря і використання на стику між механічним транспортером і розвантажувальним отвором корпуса ущільнень, конструктивно дуже складних і потребуючих постійного обслуговування. 5 88447 6 Інший недолік механічного вивантаження зі описаних більш докладно нижче псевдозріджених збірника готових і класифікованих гранул пов'язашарах F1 та F2 відбувається процес гранулюванний з можливим стиранням або руйнуванням граня. нул і утворенням порошку з відповідним помітним Несуча конструкція 2 гранулятора (яка називазниженням виходу всього процесу гранулювання. ється далі просто контейнером 2) має дві довгі В основу даного винаходу була покладена забічні стінки 2, 4 та короткі передню 5 і задню 6 стідача розробити спосіб гранулювання в псевдозрінки, а в основі виготовлена полою з двох листів дженому шарі й одержання готових гранул певної верхнього листа 7 та нижнього листа 7а. речовини в так називаному вертикально зростаюОднією з відмітних рис пропонованого у виначому гранулюючому псевдозрідженому шарі, що ході гранулятора є наявність у ньому розташоваформується і підтримується відповідним потоком ного між нижнім краєм 5 а передньої стінки 5 і осзріджувального повітря і з якого готові гранули новою 7 контейнера вікна (або проходу) 25, через спочатку зсипаються в розташований під ним збіряке внутрішня порожнина А контейнера 2 сполучаник, що знаходиться під надлишковим тиском, а ється з навколишнім простором. потім вивантажуються з нього, при цьому такий Відповідно до іншої відмітної риси винаходу спосіб повинен забезпечувати можливість простолисти 7 та 7а основи контейнера 2, які примикають го, надійного та не потребуючого складного і дородо його задньої стінки 6, мають довжину, яка пегого обслуговування відповідного устаткування ревищує відстань між задньою і передньою стінвивантаження готових гранул із збірника й у той же ками контейнера, і закінчуються на деякій відстані час за своїми функціональними особливостях повід його передньої стінки 5. винен забезпечувати надійне одержання і схоронДо передніх вільних країв листів 7, 7а основи ність монодисперсних готових гранул заданого приварена передня, розташована по суті паралерозміру. льно до передньої стінки 5 контейнера вертикальЦя задача вирішується за допомогою пропона панель 35, яка утворює у нижній передній часнованого у винаході способу гранулювання в псетині контейнера відкритий зверху канал або вдозрідженому шарі зазначеного вище типу, який колодязь 45, який проходить за всією шириною відрізняється тим, що на стадії вивантаження грапередньої стінки 5 контейнера та сполучається з нул його внутрішньою порожниною А через вікно 25. а) у збірнику, який знаходиться під надлишкоЛисти 7, 7а основи контейнера 2, його задня вим тиском, з готових гранул принаймні частиною стінка 6 і вертикальна панель 35 утворюють у осзріджувального повітря формують псевдозрідженові контейнера камеру 8, яка безпосередньо споний шар і лучається з його внутрішньою порожниною А чеб) безперервно вивантажують готові гранули з рез верхній лист 7 основи, виконаний для цього псевдозрідженого шару і з збірника, який знахоперфорованим, сітчастим, ґратчастим або іншим диться під надлишковим тиском, через розташоспособом проникним для газу. ваний ззовні поруч з ним вертикальний колодязь, Розташована в основі контейнера під його приймальна (нижня) частина якого сполучається з внутрішньою порожниною А і колодязем 45 камера псевдозрідженим шаром, що формується у збірни8 має обмежену висоту і призначена, про що більш ку. докладно сказано нижче, для рівномірного розпоІнші особливості та переваги винаходу більш ділу зріджувального повітря, яке подається в подокладно розглянуті нижче на прикладі одного з рожнину А та в колодязь 45. варіантів здійснення пропонованого у винаході Ще однією відмітною рисою винаходу є конічспособу гранулювання в псевдозрідженому шарі з на форма розподільної камери 8, яка поступово посиланням на прикладені до опису креслення, які звужується від задньої стінки 6 контейнера 2 до лише ілюструють винахід, але не обмежують його передньої вертикальної панелі 35. обсяг. Така геометрія розподільної камери забезпеНа прикладених до опису кресленнях, зокречується певним нахилом нижнього листа 7а оснома, показано: ви до його верхнього листа 7 з поступовим зменна Фіг.1 - схематичний вигляд в аксонометрії шенням відстані між листами основи в напрямку гранулятора для гранулювання різних речовин у передньої вертикальної панелі 35. псевдозрідженому шарі пропонованим у винаході Усередині контейнера 2 на деякій відстані від способом, листа 7 його основи розташована паралельна до на Фіг.2 - схематичний розріз гранулятора, понього прямокутна перегородка 9, яка за периметказаного на Фіг.1, та ром кріпиться до довгих бічних стінок 3, 4 і коротна Фіг.3 - інший варіант виконання схематично ким передній 5 та задній 6 стінкам контейнера 2. зображеного в розрізі гранулятора, показаного на Перегородка 9 утворює у внутрішній порожнині Фіг.1. А контейнера зону В гранулювання та виконує На прикладених до опису кресленнях показафункції основи псевдозрідженого шару F1, у якому ний позначений загальною позицією 1 гранулятор, протікає процес гранулювання речовини, яка запризначений для гранулювання відповідних речовантажується в гранулятор. Перегородка, яка вин у псевдозрідженому шарі пропонованим у виутворює основу гранулюючого псевдозрідженого наході способом. шару F1, виконана проникною (наприклад перфоПоказаний на кресленнях гранулятор має жорованою, сітчастою або ґратчастою) для зріджурстку самонесучу конструкцію 2, яка виконана у вального повітря, необхідного для формування і вигляді контейнера, який має форму паралелепіпідтримування псевдозрідженого шару F1. У перепеда, та яка обмежує порожнину А, у якій у двох городці 9, крім того, виконані так називані класифі 7 88447 8 кувальні щілини 9а, через які, про що докладніше Відповідно до іншої відмітної риси винаходу сказано нижче, проходять готові гранули, класифіготові та класифіковані гранули відбираються з ковані потоком класифікувального повітря. псевдозрідженого шару F2, який формують в збірКласифікувальні щілини 9а з урахуванням їх нику та який знаходиться під надлишковим тиском, зазначеного вище призначення мають певні розмігідравлічним чином у вигляді безперервного потори за шириною, що залежать від діаметра одержуку гранул "які перетікають" з формованого на листі ваних гранул (а точніше, перевищує його). 7 основи псевдозрідженого шару F2 у сполучений На Фіг.1 стрілками 10 та 11 умовно позначений з ним колодязь 45. напрямок (реалізований за допомогою відомої і Колодязь 45 та збірник являють собою по суті тому не показаної на кресленні системи) подачі в "сполучені посудини", і тому висота псевдозріджегранулятор зерен затравки речовини, яку грануного шару F2 готових гранул у колодязі 45 дорівлюють, уздовж протилежних бічних стінок 3, 4 коннює (п'єзометричній) висоті, яка відповідає внутрітейнера 2 за всією їх довжиною. Позиціями 12 та шньому надлишковому тиску в збірнику, який 13 умовно позначені розподільники речовини для створюється потоком зріджувального повітря, що вирощування гранул, яка знаходиться в рідкому необхідне для нормального формування і підтристані, що також добре відомі і тому детально не мування верхнього гранулюючого псевдозрідженопоказані на кресленні та які розташовані на бічних го шару F1, і під дією якого готові гранули безпестінках 3 та 4 контейнера нижче рівня вільної порервно відбираються з збірника, надлишковий тиск верхні гранулюючого псевдозрідженого шару F1. у якому врівноважується висотою стовпчика готоНа Фіг.2 схематично показаний розташований вих гранул у колодязі 45. на задній стінці 6 контейнера патрубок 14, через Іншою істотною перевагою винаходу, пов'язаякий у камеру 8 подається повітря. Патрубок 14 ною з використанням псевдозрідженого шару для сполучається з відомою і тому нe показаною на збирання та відбирання готових гранул із гранулякресленні зовнішньою магістраллю, з якої в камеру тора, зокрема зі збірника, який знаходиться під 8 під надлишковим тиском подається необхідне надлишковим тиском, є істотне зниження або надля гранулювання в псевдозрідженому шарі повітвіть повна відсутність діючих на готові та класифіря. ковані гранули механічних напружень і, як наслідок Нижче з посиланням на Фіг.1 та 2 розглянутий цього, зберігання їх розміру та цілісності. один з варіантів здійснення пропонованого у винаУсі перераховані вище переваги пропонованоході способу гранулювання. го у винаході способу дозволяють істотно знизити При подачі в гранулятор зерен затравки або витрати енергії і значно підвищити вихід усього частинок речовини, яку гранулюють, і речовини, процесу гранулювання. необхідної для вирощування гранул, над перегоТак, зокрема, пропонований у винаході спосіб родкою 9 утворюється гранулюючий псевдозрівідбирання готових гранул зі збірника, який знаходжений шар F1, який складається з кристалів задиться під надлишковим тиском, та їх вивантажентравки та поступово зростаючих гранул. ня з гранулятора не тільки відрізняється своєю Утворення і підтримування гранулюючого псевдопростотою, але і зберігає свою високу надійність зрідженого шару відбувається при безперервній протягом усього часу експлуатації гранулятора та подачі в камеру 8 зріджувального повітря, яке з не вимагає високих витрат на його ремонт або камери 8 через лист 7 основи проходить у розтапоточне обслуговування. шовану під перегородкою 9 нижню частину внутНеобхідно відзначити, що даний винахід не рішньої порожнини А контейнера. виключає можливості внесення в розглянутий виУ процесі гранулювання і поступового збільще варіант різних змін і удосконалень, не виходяшення розміру та маси зерен затравки у псевдочи при цьому за обсяг винаходу, який визначаєтьзрідженому шарі F1 утворюються гранули певного ся його формулою. розміру та маси, так називані готові гранули, які, Так, наприклад, для одержання гранул пропоколи їх маса стає більшою ніж піднімальна сила нованим у винаході способом можна використовупотоку зріджувального повітря, падають із псевдовати не тільки описаний вище, але і показаний на зрідженого шару через класифікувальні щілини 9а Фіг.3 гранулятор, різні елементи якого, конструктиперегородки. вно та функціонально аналогічні описаним вище, Відбирання готових гранул із псевдозрідженопозначені на Фіг.3 тими ж позиціями. го шару відбувається тільки під дією сили тяжіння У грануляторі, який пропонується в цьому вав результаті їх вільного падіння через класифікуріанті здійснення винаходу, псевдозріджений шар вальні щілини у розташовану під гранулюючим F2 готових і класифікованих гранул має висоту, псевдозрідженим шаром F1 нижню частину, яка яка менше висоти аналогічного псевдозрідженого знаходиться під надлишковим тиском, внутрішньої шару в розглянутому вище варіанті, та одержані в порожнини гранулятора, що називається також гранулюючому псевдозрідженому шарі F1 готові та збірником. класифіковані гранули подаються в нього розтаОднією з відмітних рис винаходу є формуваншованим у збірнику контейнера 2 під перегородня з готових гранул, і тільки з них, у нижній частині кою 9, яка виконує функції основи гранулюючого внутрішньої порожнини гранулятора, яка знахопсевдозрідженого шару, відповідним транспортедиться під надлишковим тиском, під дією того ж ром 30, наприклад, лотковим, стрічковим або іншосамого потоку зріджувального повітря, яким форго типу. мується гранулюючий псевдозріджений шар F1, Псевдозріджений шар F2 готових і класифікодругого псевдозрідженого шару F2, у якому збиваних гранул формується в нижній частині збірнираються готові гранули. ка, який знаходиться під надлишковим тиском, і в 9 88447 10 колодязі 45 на виступаючій на певну величину за Для подачі у внутрішню порожнину А контеймежі передньої стінки 5 контейнера 2 ділянці листа нера іншої частини повітря, яке необхідне для фо7. рмування гранулюючого псевдозрідженого шару Відповідно до іншої відмітної риси винаходу F1, призначений розташований на задній стінці 6 псевдозріджений шар F2 формується тільки часконтейнера 2 під перегородкою 9 і з'єднаний із тиною всього повітря, яким формується гранулюзовнішнім джерелом повітря патрубок 80b. ючий псевдозріджений шар F1. Повітря, яким фоПатрубки 80а та 80b з'єднані не показаними на рмується псевдозріджений шар F2, потрапляє в кресленнях трубопроводами з відповідною повітрозташований під псевдозрідженим шаром F1 збіродувкою, яка нагнітає стиснене повітря в камеру рник через проникний для повітря лист 7 основи зі 80 і у внутрішню порожнину А контейнера. з'єднаного з джерелом повітря патрубком 80а розУ ще одному варіанті здійснення винаходу ташованої під псевдозрідженим шаром F2 камери ширина колодязя 45 може бути меншою ширини 80, довжина якої дорівнює довжині псевдозріджепередньої стінки 5 контейнера 2. ного шару F2. 11 88447 12 13 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 88447 Підписне 14 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601