BRPI0411976B1 - processo e dispositivo para granulação em leito fluido - Google Patents

Abstract

"processo e dispositivo para granulação em leito fluido". a presente invenção refere-se a um processo para granulação em leito fluido de uma substância apropriada, compreendendo a etapa de resfriamento dos grânulos obtidos em um segundo leito fluido. o mesmo fluxo de ar de fluidificação é usado para formar e suportar ambos os leitos fluidos.

Description

"PROCESSO E DISPOSITIVO PARA GRANULAÇÃO EM LEITO FLUIDO".

Campo de Aplicação A presente invenção, em seu aspecto mais geral, refere-se a um processo de granulação em leito fluido de uma apropriada substância, como, por exemplo, uréia, nitrato de amônio, cloreto de amônio e substâncias similares suscetíveis a serem granuladas.

Em particular, a presente invenção concerne um processo de granulação em leito fluido, no qual os grânulos obtidos são resfriados em um segundo leito fluido e dai enviados para armazenamento e/ou embalagem. A invenção também se refere a um dispositivo para granulação, o qual é usado para implementação do processo acima mencionado.

Estado da Técnica Em um processo de granulação em leito fluido, a obtenção de grânulos de uma predeterminada substância ocorre através do contínuo crescimento (em volume e massa) de caroços de tal substância, continuamente alimentados dentro do dito leito fluido, ao mesmo tempo, como um fluxo de uma apropriada substância de crescimento no estado líquido. A substância de crescimento é da mesma natureza que a substância a ser granulada e se apresenta na forma líquida, adequada para umedecer, aderir e se solidificar sobre os caroços e sobre os grânulos de crescimento que, juntos, constituem o dito leito fluido. A dita substância de crescimento em estado líquido é alimentada ao leito fluido sob uma predeterminada temperatura, por exemplo, de 120-140°C, como no caso da uréia, de modo que a substância de crescimento, uma vez solidificada sobre os caroços, pode manter as características de aderência, de modo a permitir a aderência ao grânulo de uma adicional substância de crescimento, enquanto estiver dentro do leito fluido.

Por essa razão, a superfície externa dos grânulos provenientes do leito fluido apresenta uma temperatura próximo daquela da substância de crescimento alimentada ao leito fluído.

Quando a substância a ser granulada, por exemplo, é uréia, a temperatura dos grânulos acabados provenientes do leito fluido é, por exemplo, de cerca de 110~120°C. 0 produto granulado deve, para seu subseqüente uso, por exemplo, como um fertilizante, ser resfriado a uma adequada temperatura para armazenamento em um armazém. Para os grânulos de uréia, essa temperatura é, por exemplo, de cerca de 50°C.

Para satisfazer a necessidade acima mencionada, têm sido propostos processos de granulação em leito fluido, em que é proporcionado o resfriamento dos grânulos produzidos.

Em particular, foi proposto um processo de granulação em leito fluido (Ü.S. No. 4.219.589), no qual os grânulos produzidos sob alta temperatura são resfriados em um segundo leito fluido.

Embora vantajoso sob diferentes pontos de vista, o processo de granulação em leito fluido do tipo acima mencionado sofre de um sério e reconhecido inconveniente.

De fato, em tal processo, além de grandes quantidades de ar a serem alimentadas para a formação e manutenção do leito fluido de granulação, é necessário continuamente alimentar adicionais grandes quantidades de ar para a formação e manutenção do leito fluido de resfriamento; conseqüentemente, um maior consumo de energia se faz necessário, o que comunica um impacto negativo em relação à característica de custo/beneficio do processo.

Resumo da Invenção 0 problema técnico em que se fundamenta a presente invenção é aquele de se projetar e proporcionar um processo de granulação em leito fluido, tendo determinadas características funcionais, de modo a superar todos os inconvenientes citados correlacionados ao estado da técnica e, em particular, de modo a que o total consumo de ar requerido para concretizar o processo de granulação seja substancialmente reduzido.

De acordo com a invenção, esse problema é solucionado mediante um processo de granulação em leito fluido de uma apropriada substância, compreendendo o resfriamento em um segundo leito fluido dos grânulos obtidos, caracterizado pelo fato de que um idêntico fluxo de ar de fluidificaçao é alimentado para formar e suportar continuamente e nesta ordem, os ditos leitos fluidos de resfriamento e granulação, respectivamente, que são dispostos substancialmente em série com relação ao dito fluxo.

Adicionais características e vantagens da invenção se tornarão mais claras a partir da descrição detalhada de uma modalidade de um processo de granulação em leito fluido de acordo com a invenção, a qual será feita a seguir com referência aos desenhos anexos, os quais são apresentados com fins indicativos e não-limitativos.

Breve Descrição dos Desenhos - A figura 1, de forma esquemática, mostra uma vista axonométrica de um dispositivo para implementação do processo de granulação em leito fluido de acordo com a presente invenção; - a figura 2, de forma esquemática, mostra uma vista em corte do dispositivo da figura 1.

Descrição Detalhada de uma Modalidade Preferida Com referência às figuras acima mencionadas, um dispositivo para implementação de um processo de granulação em leito fluido de acordo com a invenção é totalmente referenciado por (1).

Tal dispositivo compreende uma estrutura auto- suportante (2), substancialmente na forma de um recipiente com formato de paralelepipedo, o qual define no seu interior um espaço (A), no qual dois leitos fluidos (Fl) e (F2) são idealizados de serem implementados, conforme pode ser visto mais claramente no restante da descrição. A dita estrutura de recipiente (2) (a qual, daqui em diante será simplesmente chamada de recipiente (2)), apresenta longas paredes laterais (5, 6), curtas paredes frontal (7) (ou de topo} e traseira (8); sendo fechado no topo por uma tampa convencional, portanto, não representada e sendo dotado na base de uma placa de base dupla (4, 4a), superior e inferior, respectivamente.

Em conformidade com uma característica da presente invenção, a parede de topo (7) do dito recipiente (2) apresenta o lado de fundo (7a), espaçado da placa de base (4) da dita placa de base dupla com a qual define uma passagem (ou porta) (20), que coloca o espaço (A) em comunicação com o exterior do dito recipiente (2).

Além disso, em conformidade com outra característica da presente invenção, as acima mencionadas placas de base (4, 4a) se estendem da parede traseira (8) do recipiente (2) até passar a dita parede de topo (7), numa predeterminada porção de comprimento.

Nas suas extremidades frontais livres, um painel frontal (17) é fixado às placas de base (4, 4a), preferencialmente, substancialmente em paralelo à parede de topo (7), com a qual ele define um tipo de bolsa (18), no exemplo das figuras, se estendendo por toda a largura da dita parede (7) e em comunicação com o espaço (A), através da acima mencionada passagem (20).

As placas de base (4, 4a) da dita placa de base dupla, a parede traseira (8) do recipiente (2) e o painel frontal (17) definem uma câmara (19) que se encontra em comunicação fluida com o espaço (A), justamente através da dita placa de base (4), fornecida perfurada, gradeada ou de algum modo permeável a fluxos de gás. A dita câmara (19), que se estende abaixo do espaço (A) é de altura limitada e é idealizada de constituir uma câmara para distribuição uniforme de um fluxo de ar de f luidif icação que chega dentro do dito espaço (A), conforme será melhor deduzido da descrição seguinte.

Vantajosamente e em conformidade com uma adicional característica da presente invenção, a dita câmara de distribuição (19) apresenta um perfil cônico partindo da parede traseira (8) do recipiente (2) na direção do painel frontal (17). Para tal finalidade, a placa de base (4a) é fornecida inclinada sobre a placa de base oposta (4) e converge sobre a mesma, na direção do acima mencionado painel frontal (17).

Dentro do dito recipiente (2) é suportado um painel vertical retangular (15), em paralelo e numa relação predeterminada espaçada a partir da parede traseira (8) do dito recipiente (2), com o qual define um interespaço (16). 0 dito painel (15) é fixado às paredes longas opostas (5, 6) do dito recipiente (2), enquanto apresenta o lado de base horizontal (15a) espaçado da placa de base (4), de modo a definir com esta uma passagem (ou porta) (25), adequada para colocar o dito interespaço (16) em comunicação com o espaço (A) interiormente ao recipiente. 0 interespaço (16) se encontra em comunicação com o espaço (A), também próximo à parte superior do painel (15), através de uma abertura (11).

Dentro do recipiente (2) e a uma predeterminada distância de sua placa de base (4), é posicionada uma prateleira retangular (14), perimetricamente fixada aos longos lados (5, 6), à parede frontal (7) do dito recipiente (2) e ao painel acima mencionado (15) . A dita prateleira (14) define no dito espaço (A), uma zona de granulação (B), idealizada de suportar o leito de granulação (Fl) de uma predeterminada substância; para tal fim, a prateleira (14) é perfurada, gradeada ou, de qualquer modo, feita permeável a um fluxo de ar de fluidificação, necessário para a formação e manutenção do dito leito (Fl).

Na figura 1, um dispositivo distribuidor (conhecido per si) de caroços de grânulos da substância a ser granulada, posicionado no topo do recipiente (2) é referenciado por (10), enquanto dispositivos distríbuidores/supridores de substância líquida de crescimento de grânulos (também já conhecidos e, portanto, não representados em detalhes), são referenciados por (12) e (13) .

Na figura 2 uma abertura é esquematizada com a referência (22), associada com a parede traseira (8) para a entrada de ar dentro da câmara (19) . Tal abertura (22) se encontra em comunicação fluida com meios já conhecidos e, portanto, não representados, de sopramento de ar dentro da dita câmara (19).

Com referência ao dispositivo das figuras 1 e 2, uma modalidade do processo de granulação da presente invenção será agora descrita.

Ao alimentar um fluxo contínuo de caroços de grânulos de uma predeterminada substância e, ao mesmo tempo, um fluxo continuo de substância de crescimento dentro da zona de granulação (B), é formado sobre a prateleira (14) um leito fluido de granulação (Fl). Esse leito de granulação é obtido, suportado e mantido através de um fluxo contínuo de ar de fluidificação, alimentado dentro da câmara (19) e daí, através da placa de base (4), para dentro do espaço (A), abaixo da dita prateleira (14).

Correspondendo ao procedimento de granulação (crescimento de grânulos) ocorre ura aumento na altura do leito fluido (Fl) até que a sua superfície livre alcance o nível (pré- calculado) da abertura (11). Nesse ponto, através da dita abertura (11), a qual atua substancialmente como uma represa, tem inicio um contínuo derramamento (ou descarga) do leito (Fl) para o interespaço (16) de grânulos de substância que estão bastante quentes (sua temperatura depende da temperatura da substância de crescimento) e, acima de tudo, que estão acabados, em outras palavras, que apresentam um predeterminado tamanho de grão. A partir do início de tal descarga ou derramamento, a altura ao leito de granulação (Fl) permanece substancialmente constante.

Os grânulos acabados, que continuamente passaram no interespaço (16), "caem" de uma maneira substancialmente orientada ou na forma de cascata sobre um leito fluido (F2), compreendendo grânulos acabados (15), dispostos para a etapa de partida adjacente à placa de base perfurada (4), onde eles são submetidos ao acima mencionado fluxo de fluidificação de ar usado para o leito (Fl). Sobre esta placa de base (4), um segundo leito fluido (F2) é então definido, consistindo exclusivamente de grânulos acabados, o qual se estende no dito espaço (A), sobre a dita placa de base (4), no interespaço (16) e na bolsa (18), que se comunica com o dito espaço.

Na superfície livre do leito fluido (F2), no interespaço (16) e na bolsa (18), existe uma pressão mais baixa do que aquela que pode ser medida na superfície livre do leito fluido (F2) na câmara (A), entre as paredes (7) e (15); por essa razão e uma vez que as três zonas citadas são funcíonalmente comparáveis a vasos comunicantes, a altura do leito fluido (F2) no interespaço (16) e na bolsa (18) é maior do que aquela entre as paredes (7) e (15), na dita placa de base (4).

Deve ser observado que o leito fluído de resfriamento (F2) se encontra em comunicação fluida com o leito de granulaçao disposto acima (Fl), exclusivamente através da prateleira (14) para suportar o dito leito.

Deve ser também observado que o interespaço (16) acima mencionado executa uma função de duto, mediante um assim chamado tubo de descida, para a transferência dos grânulos do leito (Fl) para o leito (F2).

No leito fluido {F2}, os grânulos acabados quentes trocam calor com o citado fluxo de ar de fluidificação, sendo resfriados por ele. Por essa razão, a zona do espaço (A) entre a dita placa de base (4) e a prateleira disposta acima (14) é conhecida como zona de resfriamento de grânulos. A altura do leito fluido (F2) (leito de resfriamento) é tal que a sua superfície livre na bolsa (18) alcança a borda superior do painel frontal (17), garantindo a descarga para fora do recipiente (2) dos grânulos acabados e resfriados.

Uma vez que o leito fluido, como é bem conhecido, apresenta um comportamento totalmente comparável ao de um liquido, os níveis dos grânulos na bolsa (18), no interespaço (16) e no espaço (A) são estabilizados nas respectivas alturas piezométricas.

Portanto, deve ser observado que a altura do dito painel frontal (17), através da determinação da altura do leito fluido (F2), também determina o tempo de permanência médio dos grânulos acabados na zona de resfriamento e, conseqüentemente, determina a temperatura dos grânulos acabados descarregados do recipiente (2) de granulação da presente invenção. A partir do inicio da acima mencionada "descarga" de grânulos acabados, o processo da presente invenção e os correlacionados dispositivos entram em operação.

Nesse ponto, uma característica básica do processo da presente invenção deve ser observada: os leitos (Fl) e (F2), respectivamente, para granulação e resfriamento dos grânulos acabados são formados e suportados por um idêntico fluxo de ar de fluidificação e, em relação ao qual, os ditos leitos (Fl) e (F2) são dispostos em série.

Uma segunda característica do processo acima mencionado é que os grânulos acabados e quentes são derramados substancialmente na forma de cascata, do dito leito de granulação para o leito de resfriamento. A principal vantagem alcançada pela presente invenção consiste da economia no consumo de energia no que diz respeito à energia requerida até o momento para a implementação de processos de granulação em leito fluido conhecidos do estado da técnica. Levando-se em consideração as consideráveis quantidades de ar de fluidificação envolvidas nos processos acima mencionados, tal economia se traduz numa economia de energia igualmente substancial.

De acordo com uma modalidade vantajosa e preferida, uma parte do dito painel frontal {17} consiste de um anteparo móvel (21), ajustável na altura (capaz de deslizar verticalmente). Desse modo, é possível dinamicamente controlar a altura do leito fluido de resfriamento (F2), de modo a proporcionar quantidades de ar em uma temperatura ótima (por exemplo, temperatura constante durante o verão e o inverno) ao leito fluido (Fl), quaisquer que sejam as condições de temperatura do ar de fluidificação alimentado dentro do dito espaço (A) e permitindo, desse modo, evitar o uso ineficiente de trocadores de calor. A invenção assim concebida é suscetível de adicionais variantes e modificações, desde que todas estas sejam abrangidas pelo conceito inventivo e, como tal, se enquadrem dentro do escopo de proteção da invenção em si, conforme definido pelas reivindicações anexas.

Por exemplo, a bolsa (18) e o interespaço (16) podem ser implementados com uma largura menor que a largura da correspondente parede curta frontal (7) do painel (15) , respectivamente.

REIVINDICAÇÃO

Claims (1)

1. Processo de granulaçâo em leito fluido (F1) de uma substância predeterminada através de crescimento contínuo de sementes de tal substância, continuamente alimentada em um leito fluido de granulaçâo, ao mesmo tempo com um fluxo de uma substância de crescimento apropriada em estado líquido, compreendendo o resfriamento dos grânulos obtidos em um segundo leito fluido (F2), caracterizado pelo fato de que dito processo usa um mesmo fluxo de ar de fluidificaçâo para formar e suportar continuamente e na ordem de referido resfriamento (F2) e, respectivamente, leitos fluidos de granulaçâo < F1), substancialmente dispostos em série com relação a referido fluxo, os grânulos acabados de referida substância sendo transferidos substancialmente em cascata de referido leito de granulaçâo para referido leito deresfriamento.