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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.