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Appareil graunulateur
La présente invention est relative à un appareil pour préparer des produits granulaires en laissant tomber une ma- tière en fusion & travers des filières.
Dans la présente invention, l'expression "la Matière en fusion", telle qu'employée ici, comprend également une solu- tion concentrée qui se solidifie au voisinage de la tempéra- ture normale, mais demeure liquide à une température élevée.
Une telle substance qui est hautement hygroscopique ou qui est d'une manipulation difficile sous la forme de cristaux ou en poudre, l'urée par exemple, est soumise à une granulation, pour constituer un produit distinct. A cet effet, on emploie jusqu'à présent un appareil granula- teur, dans lequel un plateau à filières est placé 4 la par- tie supérieure d'une colonne, une matière en fusion étant
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versée goutte à goutte à travers le plateau à filières pré- cité et étant solidifiée et refroidie à l'aide de courant* de gaz venant de la partie inférieure de la colonne et s'é- levant à 1'encontre des gouttes descendantes de la matière en fusion.
Toutefois, lors de la granulation de la matière en fusion dans l'appareil décrit ci-dessus des gouttes re- lativement grosses de matière en fusion - formées, par exem- ple, par suite de l'obstruction des filière$ - tombent sans se solidifier et se déposent sur le fond de la colonne, ce qui rend très difficile le fonctionnement continu de l'appa- reil. En particulier, des granules partait. du produit se superposent aux grosses gouttes non solidifiées, déposées sur le fond de la colonne, s'empilent les unes sur les autres et s'agglutinent les unes aux autres, pour former un seul bloc, lorsque la température du produit est encore voisine de 3on point de fusion.
Par conséquent, il devient diffici- le de retirer les granules du produit, et finalement l'appa- reil ne peut plus fonctionner de façon continue.
La présente invention a pour objet d'établir un appa- reil granulateur, pouvant fonctionner de façon continue et dont le fonctionnement est amélioré de façon à être écono- mique et aisé.
L'appareil établi suivant la présente invention est un appareil granulateur, dans lequel un plateau à filières, des- tiné à laisser tomber de la matière en fusion, sous la for- me de gouttes, dans un sens vertical, est disposé dans la partie supérieure d'une colonne de refroidissement cylindri- que ou rectangulaire, cet appareil contenant en outre un bac collecteur de produit dont le fond est constitué par une plaque poreuse ou perforée ou un treillis métallique ,le bac collecteur susdit étant situé dans le fond de la colon- ne, de manière à fluidifier les granules du produit dans le
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bac collecteur de produit, à l'aide d'un courant de gaz de refroidissement venant du fond du bac collecteur en question.
Les gouttes de la matière en fusion, tombées à travers les filières prévues dans le plateau à filières se refroidissent et se solidifient, de manière à constituer des granules, au cours de leur chute à travers la colonne de refroidisse- ment, lorsqu'elles entrent en contact avec le courant gazeux qui s'élève dans cette colonne, cependant que les granules tombent dans le bac collecteur de produit.
Les granules se trouvent à cet endroit à l'état de bouillonnement (qui est un des états de la fluidification), dû aux courants de gaz amenés à une vitesse appropriée à travers la plaque po- reuse ou perforée ou le treillis métallique, que l'on pré- voit dans le fond du bac collecteur de produit, sont couple tement solidifiés et refroidis par leur contact avec les cou- rants de gaz, tout en flottant et se déplaçant de façon très intense, et sont déchargés à travers un orifice quelconque prévu dans la paroi latérale du bac collecteur de produit.
D'autre part, les gouttes relativement grosses, qui tombent dans le bac collecteur de produit sans que leurs surfaces aient été solidifiées, reçoivent le produit granulé sur leurs surfaces, comme si elles étaient recouvertes de poudre sèche, se refroidissent et se solidifient rapidement en cours de fluidification, sont évacuées ensemble avec les autres gra- nules du produit, ne se coagulent pas et ne s'entassent pas de manière à former un bloc dans la partie inférieure de la colonne, comme décrit ci-dessus, et ne rendent pas impossi- ble le fonctionnement continu de l'appareil.
Le produit peut être aisément évacué par débordement en un point quel- conque de la paroi latérale du bac collecteur de produit, à la manière d'un flutie débordant, sans qu'il soit nécessai- re de retirer les granules par raclage, en employant une
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force motrice.
D'autre part, des facteurs tels que la méthode appli- quée pour laisser tomber la matière en fusion dans la colon- ne, la hauteur requise de la colonne pour assurer la solidi- fication des gouttes tombantes de la matière en fusion, ain- si que lu refroidissement de ces gouttes, de même que la vi- tessa du gaz de refroidissement, sont en corrélation étroite entre eux, pour concourir à la production continue d'un pro- duit granulé uniforme et stable. Par exemple, la pression à laquelle est soumise le produit en fusion lorsqu'il est projeté à travers les tuyères, ainsi que le diamètre et la forme de l'orifice des filières sont en corrélation avec la grosseur et l'uniformité des granules du produit, ainsi qu'avec l'état d'obstruction des filières.
La grosseur des gouttes de matière en fusion est en corrélation avec la na- ture propre de la matière eu fusion et avec la hauteur de la colonne, requise pour la solidification et le refroidis- sement. Lorsque les gouttes tombantes ce la matière en fu- sion sont trop grosses ou que la quantité de gaz de refroi- dissement est trop réduite, la température des gouttes, à leur arrivée sur la partie inférieure de la colonne est si élevée, que les granules du produit s'agglutinent, comme dé- crit ci-dessus, ou oien, dans le cas le plus défavorable, les gouttes arrivent à la partie inférieure de la colonne avant que la cristallisation et la solidification n'aient été achevées rendant le parcours dans la colonne,de sorte que la cristallisation des gouttes a lieu dans la partie in- férieure de cette colonne et que,
en raison de la chaleur de cristallisation développée dans ce cas, la température des Autres granules du produit s'élève et les granules s'ag- glutinent les uns aux autres d'une façon très marquée.
Même dans ce cas, lorsque le produit granulé se trouve à
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l'état fluidifié dans la partie inférieure de la solune, les granules peuvent être aisément retirée ensemble avec d'autres granules fluidifiés.
Le dessin annexé est un croquis schématique montrant un mode de réalisation de l'appareil suivant la présente inven- tion.
Dans ce dessin, 1 désigne une colonne de refroidisso- ment cylindrique ou rectangulaire une matière en fusion étant débitée à travers un plateau A filières 2 pourvu de petits orifices et fixé dans la partie supérieure de la co- lonne 1 précitée.
D'autre part, un bac collecteur de produit 3, pourvu d'une plaque poreuse ou perforée ou d'un treillis métalli- que 4, est disposé dans la partie inférieure de la colonne, des courants de gaz de refroidissement étant introduits à travers un conduit 5, à partir du fond de la colonne, dans le but de fluidifier les granules du produit se trouvant au-dessus de la plaque poreuse ou perforée ou du treillis métallique.
Les produits s'évacuent par débordement continu en un point quelconque de la paroi latérale du bac collecteur de produit, pour parvenir dans une goulotte de sortie de produit 6, les granules agglutinés étant séparés à l'aide d'un trieur rotatif et étant dirigés vers un convoyeur 8. Le courant de gaz de refroidissement est généralement consti- tué par l'air, (Cependant, et compte tenu du but visé, on peut employer un gaz inerte, tel que l'hydrogène). L'air employé pour fluidifier s'élève à travers la colonne et so- lidifie, en les refroidissant, les gouttes descendantes de matière en fusion.
Les nombreux filets de matière en fusion, extrudés à travers les filières du plateau à filières se divisent continuellement en petits granules, au cours de
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leur chute, ces granules totant ensuite à travers la colon- ne. Les gouttes sont solidifiées à partir du point de fu- sion de la substance à granuler et doivent séjourner dans la colonne pendant le temps requis pour que les granules solidi- fiés se refroidissent à une température à laquelle il ne se produit ni une coagulation ni une agglutination de ces gra- nules dans la couche fluidifiée. La hauteur requise de la colonne est déterminée par la vitesse de chute des grains et le temps requis pour leur refroidissement.
Pour cette raison, et afin de réduire la hauteur de la colonne, il est avantageux d'intensifier les courants de gaz de refroidisse- ment ou de réduire le diamètre des granules à former. La réduction des dimensions des granules à former peut être ajustée en faisant varier le diamètre des filières et la vitesse d'éjection de la matière en fusion à granuler, cet- te diminution étant toutefois essentiellement limitée par le diamètre désiré des granules du produit.
Lorsque les cou- rants de gaz de refroidissement sont intensifiés, la vites- se de chute des granules diminue et, par conséquent, le refroidissement peut être effectué à un degré suffisant; toutefois, lorsque les courants de gaz ne traversent que la couche de fluidification, les conditions de fluidification optima sont faussées, les grnules du produit se dispersent, et il convient d'augmenter la capacité requise de la souf- ±lori@ fournissant l'air d'alimentation.
Dans la présent* invention et afin de tenir également compte de cette circons- tance, on a adopté, dans le but d'introduire de l'air sans détériorer les conditions de fluidification et sans employer une force motrice, une solution consistant à séparer la cou- che de fluidification et la partie inférieure de la colonne l'une de l'autre, comme indiqué en 9 dans le dessin annexé, ou bien, on prévoit une entrée d'air secondaire dans la par-
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tie inférieure de la colonne tandis qu'un orifice d'échap- pement de vent 10 est prévu dans la partie supérieure de la colonne, de telle aorte que les courants de gaz de refroidie- sèment peuvent être aspirés de l'extérieur par l'effet de tirage exercé par la colonne.
Si l'on adopte un orifice d'échappement de vent du types persiennes ou volets, on peut récupérer la fine poudre dispersée du produit, et l'importan- ce des courants de gaz secondaire introduits pouvant être librement ajustée, la quantité maximum du vent pouvant être plusieurs fois supérieure à la quantité d'air introduite sous pression au moyen d'une soufflerie à partir du fond du bac collecteur de produit.
En déterminant les dimensions économiques de la couche de fluidification, et vu que les grosses gouttes de la matière en fusion qui tombent à tra- vers le plateau à filières ne sont pas dispersées par l'air qui s'élève à partir du fond et tombent dans un sens verti- cal, on adopte pour la couche fluidifiée des dimensions tel. les que cette couche soit sensiblement aussi grande, ou lé- gèrement plus grande, que le plateau à filières, de sorte que les grosses gouttes de matière en fusion pénètrent dans la couche de fluidification et que l'on peut omettre l'emploi de la force motrice pour la fluidification.
Il ressort de l'explication ci-dessus que, dans l'ap- pareil granulateur suivant la présente invention, on peut, en fluidifiant les produits dans la partie inférieure de la colonne, réaliser un refroidissement rapide et obtenir les produits granulaires stables et brillants, avec élimination totale des inconvénients résultant du dépôt, dans la partie inférieure de la colonne, de gouttes non solidifiées de ma- tière en fusion. En outre, l'air de refroidissement peut être introduit par l'action de tirage exercée par la colon- ne, sans l'emploi d'une force motrice. Il s'ensuit que l'ap-
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pareil suivant la présente invention offre de grands avan- taes pour l'industrie.
Exemple
Un plateau à filières, comportant 400 filières ayant chacune un diamètre intérieur de 0,6 mm, a été placé au sommet d'une colonne ayant un diamètre intérieur de 1,4 m et une hauteur de 20 m. De l'urée en fusion a été débitée à travers le plateau à filières précité à raison de 800 kg/h.
D'autre part, on a placé dans la partie inférieure de la colonne un bac collecteur de produit d'un diamètre inférieur de 1.0m et d'une hauteur de 0,5 a. De petits orifices, d'un diamètre de 5 mm chacun, ont été pratiqués dans toute la surface de la partie inférieure du bac collecteur de pro- duit, et on a disposé sur ce fond un tamis métallique de 20 mailles par pouce. L'air a été introduit avec un débit de 2,500 m3/h, à' travers un conduit relié à la partie infé- rieur. du bas collecteur de traduit* Les granules de pro- duit tombés dans le bac collecteur de produit ont été flui- difiés et évacués par débrodement à travers un orifice de sortie à produit, prévu dans la paroi latérale du bac.
Les granules agglutinés ont été séparés au moyen d'un trieur rotatif. L'air employé pour fluidifier le produit s'élevait à travers la colonne, de façon & servir au refroidissement des gouttes descendantes d'urée en fusion. En outre, et par suite de l'action du tirage exercée,de l'air secondaire était aspiré avec un débit voisin de 3.000 m3/h, à travers un orifice d'entrée d'air secondaire, prévu a la partie in- férieure de la colonne. On a obtenu de cette façon 770 kg/h de produit granulé. Les granules agglutinés représentaient 29,5 kg/h.
L'urée prise dans les persiennes d'un orifice d'échappement d'air prévu à la partie supérieure de la co- lonne représentait environ 0,5 kg/h. Le fonctionnement s'est déroulé sans aucune perturbation.
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Graunulator device
The present invention relates to an apparatus for preparing granular products by dropping molten material through dies.
In the present invention, the term "Molten Material" as used herein also includes a concentrated solution which solidifies at around normal temperature, but remains liquid at elevated temperature.
Such a substance which is highly hygroscopic or which is difficult to handle in the form of crystals or powder, for example urea, is subjected to granulation, to constitute a separate product. Hitherto, a granulating apparatus has been employed for this purpose, in which a die tray is placed at the top of a column, a molten material being.
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poured dropwise through the aforementioned die tray and being solidified and cooled with the aid of a gas stream coming from the lower part of the column and rising against the drops descending from the column. molten material.
However, during granulation of the molten material in the apparatus described above relatively large drops of molten material - formed, for example, as a result of obstruction of the dies $ - fall without falling. solidify and settle on the bottom of the column, making the continuous operation of the apparatus very difficult. In particular, granules were leaving. of the product are superimposed on the large non-solidified drops, deposited on the bottom of the column, pile up one on top of the other and agglutinate one to another, to form a single block, when the temperature of the product is still close to 3on melting point.
Therefore, it becomes difficult to remove the granules from the product, and finally the apparatus can no longer operate continuously.
The object of the present invention is to provide a granulator apparatus which can be operated continuously and whose operation is improved so as to be economical and easy.
The apparatus established according to the present invention is a granulating apparatus, in which a die tray for dropping molten material in the form of drops in a vertical direction is disposed in the portion. top of a cylindrical or rectangular cooling column, this device also containing a product collecting tank, the bottom of which is formed by a porous or perforated plate or a metal mesh, the aforesaid collecting tank being located in the bottom of the column, so as to fluidize the granules of the product in the
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product collection tank, using a stream of cooling gas from the bottom of the collection tank in question.
The drops of the molten material, which have fallen through the dies provided in the die tray, cool and solidify, so as to form granules, during their fall through the cooling column, when they enter. in contact with the gas stream which rises in this column, while the granules fall into the product collection tank.
The granules are at this point in the state of bubbling (which is one of the states of fluidization), due to the gas streams brought at an appropriate speed through the porous or perforated plate or the wire mesh, which the 'is provided in the bottom of the product collection tank, are couple tly solidified and cooled by their contact with the gas streams, while floating and moving very intensely, and are discharged through any orifice provided in the side wall of the product collection tray.
On the other hand, the relatively large drops, which fall into the product collection tray without their surfaces having been solidified, receive the granulated product on their surfaces, as if they were covered with dry powder, cool and solidify rapidly in the process. during fluidization, are discharged together with the other granules of the product, do not coagulate or pile up so as to form a block in the lower part of the column, as described above, and do not render continuous operation of the device is not possible.
The product can be easily discharged by overflow at any point of the side wall of the product collection tray, like an overflowing flutie, without the need to remove the granules by scraping, using a
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motor force.
On the other hand, factors such as the method applied to drop the molten material into the column, the height required of the column to ensure the solidification of the falling drops of the molten material, as well as so that the cooling of these drops, as well as the speed of the cooling gas, are closely interrelated with each other to assist in the continued production of a uniform and stable granulated product. For example, the pressure to which the molten product is subjected as it is projected through the nozzles, as well as the diameter and shape of the orifice of the dies correlate with the size and uniformity of the product granules. , as well as with the obstruction of the dies.
The size of the drops of molten material correlates with the inherent nature of the molten material and with the height of the column required for solidification and cooling. When the falling drops of the molten material are too large or the quantity of cooling gas is too small, the temperature of the drops, when they reach the lower part of the column, is so high that the granules of the product clump together, as described above, or else, in the worst case, the drops arrive at the bottom of the column before crystallization and solidification have been completed making the journey through the column. the column, so that the crystallization of the drops takes place in the lower part of this column and that,
due to the heat of crystallization developed in this case, the temperature of the other granules of the product rises and the granules stick together very markedly.
Even in this case, when the granulated product is at
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In the fluidized state in the lower part of the solune, the granules can be easily removed together with other fluidized granules.
The accompanying drawing is a schematic sketch showing one embodiment of the apparatus according to the present invention.
In this drawing, 1 denotes a cylindrical or rectangular cooling column with molten material being discharged through a die plate 2 provided with small orifices and fixed in the upper part of the aforementioned column 1.
On the other hand, a product collecting tank 3, provided with a porous or perforated plate or with a metallic mesh 4, is arranged in the lower part of the column, cooling gas streams being introduced through it. a pipe 5, from the bottom of the column, in order to fluidize the granules of the product located above the porous or perforated plate or the metal mesh.
The products are evacuated by continuous overflow at any point of the side wall of the product collection tank, to reach a product outlet chute 6, the agglutinated granules being separated using a rotary sorter and being directed to a conveyor 8. The cooling gas stream is generally made up of air (however, and in view of the intended purpose, an inert gas, such as hydrogen, can be used). The air used to fluidize rises through the column and solidifies, by cooling them, the descending drops of molten material.
The numerous streams of molten material, extruded through the dies of the die tray, continuously divide into small granules, during
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their fall, these granules then totaling through the column. The drops solidify from the melting point of the substance to be granulated and must remain in the column for the time required for the solidified granules to cool to a temperature at which neither coagulation nor coagulation occurs. agglutination of these granules in the fluidized bed. The required height of the column is determined by the rate of fall of the grains and the time required for their cooling.
For this reason, and in order to reduce the height of the column, it is advantageous to increase the cooling gas streams or to reduce the diameter of the granules to be formed. The reduction in the dimensions of the granules to be formed can be adjusted by varying the diameter of the dies and the speed of ejection of the molten material to be granulated, this reduction being however essentially limited by the desired diameter of the granules of the product.
When the cooling gas streams are intensified, the dropping rate of the granules decreases and, therefore, the cooling can be effected to a sufficient degree; however, when the gas streams only pass through the thinning layer, the optimum thinning conditions are distorted, the granules of the product are dispersed, and the required capacity of the blower supplying air should be increased. power supply.
In the present invention and in order to also take this circumstance into account, a solution has been adopted, in order to introduce air without deteriorating the fluidization conditions and without employing a motive force, a solution consisting in separating the air. fluidization layer and the lower part of the column from each other, as indicated at 9 in the accompanying drawing, or alternatively, a secondary air inlet is provided in the par-
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lower part of the column while a vent 10 is provided in the upper part of the column, so that the cooling gas streams can be drawn in from the outside through the column. pulling effect exerted by the column.
By adopting a louver or shutter type wind exhaust port, the dispersed fine powder of the product can be recovered, and the magnitude of the secondary gas streams introduced can be freely adjusted, the maximum amount of wind. which can be several times greater than the quantity of air introduced under pressure by means of a blower from the bottom of the product collection tank.
By determining the economical dimensions of the thinning bed, and seeing that the large drops of molten material which fall through the die tray are not dispersed by the air which rises from the bottom and falls in a vertical direction, for the fluidized layer, dimensions such. that this layer is substantially as large, or slightly larger, than the die plate, so that the large drops of molten material penetrate into the fluidization layer and the use of the fluidization layer can be omitted. driving force for fluidization.
It emerges from the above explanation that, in the granulator apparatus according to the present invention, it is possible, by thinning the products in the lower part of the column, to achieve rapid cooling and to obtain stable and shiny granular products. , with complete elimination of the drawbacks resulting from the deposition, in the lower part of the column, of non-solidified drops of molten material. In addition, the cooling air can be introduced by the pulling action exerted by the column without the use of motive force. It follows that the ap-
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such according to the present invention offers great advantages for industry.
Example
A die tray, comprising 400 dies each having an inner diameter of 0.6 mm, was placed on top of a column having an inner diameter of 1.4 m and a height of 20 m. Molten urea was delivered through the aforementioned die tray at a rate of 800 kg / h.
On the other hand, was placed in the lower part of the column a product collecting tank with a smaller diameter of 1.0 m and a height of 0.5 a. Small holes, 5 mm in diameter each, were made in the entire surface of the lower part of the product collection pan, and a 20 mesh per inch metal screen was placed on this bottom. The air was introduced at a flow rate of 2,500 m 3 / h, through a duct connected to the lower part. from the bottom of the translate collector * The granules of product which fell into the product collector were fluidized and evacuated by debroding through a product outlet orifice provided in the side wall of the container.
The agglutinated granules were separated using a rotary sorter. The air used to fluidize the product rose through the column to serve to cool the descending drops of molten urea. In addition, and as a result of the pulling action exerted, secondary air was drawn in with a flow rate close to 3,000 m3 / h, through a secondary air inlet orifice, provided at the lower part. of the column. In this way, 770 kg / h of granulated product were obtained. The agglutinated granules represented 29.5 kg / h.
The urea taken through the louvers of an air exhaust port provided at the top of the column was about 0.5 kg / hr. The operation took place without any disturbance.