BRPI0411977B1 - Processo e dispositivo para granulação em leito fluido - Google Patents

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 para granulação em leito fluido, para obtenção de grânulos acabados de uma substância predeterminada, compreendendo uma fase de recuperação dos ditos grânulos acabados provenientes do leito fluido de granulação.

No restante da descrição e nas seguintes reivindicações, o termo "grânulos acabados" tem o significado de grânulos da predeterminada substância de um predeterminado tamanho ou, em outras palavras, tendo predeterminado tamanho de grão. 0 processo da presente invenção é particularmente, porém não exclusivamente, recomendado para granulação em leito fluido de substâncias como, por exemplo, uréia, nitrato de amônio, cloreto de amônio e substâncias similares suscetíveis a serem granuladas. A invenção também se refere a um dispositivo para granulação, o qual é usado para realização do processo acima mencionado.

Estado da Técnica Conforme é de conhecimento dos especialistas na técnica, em um processo de granulação em leito fluido, a obtenção de grânulos de uma predeterminada substância ocorre através do continuo crescimento (em volume e massa) de caroços de grânulos da dita substância, continuamente alimentados dentro de um espaço de granulação, em que um respectivo leito fluido é proporcionado, ao mesmo tempo, como um fluxo de uma apropriada substância de crescimento.

Geralmente, 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. O crescimento dos grânulos continua até que seja obtido um predeterminado tamanho de grânulo, apôs o que, os grânulos acabados assim obtidos e possivelmente resfriados, são recuperados e enviados para armazenamento e/ou embalagem. É também conhecido que o leito fluido de granulação acima mencionado (formado de caroços e grânulos de crescimento) é produzido e mantido através de um considerável e controlado fluxo continuo de ar em elevação ou outro fluido gasoso, também conhecido como ar de fluidificação.

Para se obter um satisfatório resultado de granulação, é necessário que apenas os grânulos acabados sejam recuperados do leito fluido de granulação e extraídos ou pelo menos descarregados do respectivo espaço de granulação. É também conhecida a exigência, ditada por > necessidades comerciais, de execução e fornecimento de um processo de granulação em leito fluido que garanta a obtenção de grânulos acabados nanodispersos, o que significa grânulos acabados tendo um diâmetro dentro de uma apertada faixa predeterminada de dimensões.

Para tal finalidade, o Pedido de Patente Internacional WO 02/074427, do mesmo depositante desse Pedido de Patente, ensina um assim chamado processo de granulaçao em leito fluido de crescimento vertical. Em um processo desse tipo, os grânulos de crescimento seguem, ciclicamente, por diversas vezes, trajetórias similares, planas e substancialmente circulares entre si, até que os mesmos deixem o leito fluido de granulação através da placa de base na qual o leito fluido é implementado, a qual, nesse caso, é dotada de uma pluralidade de fendas adequadamente dimensionadas, onde seus tamanhos (os maiores) são correlacionados ao diâmetro dos grânulos idealizados de serem produzidos.

Em particular, em tal processo, na medida em que a granulação progride, os grânulos aumentam de tamanho e peso, até que o fluxo de ar de fluidificação que cruza as fendas acima mencionadas não seja mais capaz de suportar os grânulos.

Nesse momento, os grânulos acabados deixam o leito de granulação, "caindo por gravidade" em contracorrente ao fluxo de fluidificação, através das ditas fendas.

Deve ser observado que o ar de fluidificação do leito fluido, assim como as fendas cruzadas pelo dito ar, devido a sua função de "classificar" os grânulos, isto é, selecionar os grânulos acabados provenientes de todos os caroços e grânulos de crescimento presentes no leito fluido, são também chamados de ar e fendas de classificação, respectivarnente.

Os grânulos acabados e classificados que deixam o leito fluido de granulação em um processo do tipo acima mencionado, passam em um espaço ou zona de coleta, abaixo do leito de granulação, o qual se encontra sob uma pressão necessariamente mais alta que a pressão atmosférica, uma vez que o mesmo é atrelado, isto é, atravessado pelo substancial fluxo de ar de fluidificação.

Para ser possível realizar o armazenamento e embalagem dos grânulos acabados obtidos e classificados do modo acima mencionado, eles devem ser recuperados do dito espaço ou zona de coleta, isto é, descarregados e extraídos do dito espaço pressurizado.

Para tal finalidade, o estado da técnica proporciona sistemas extratores mecânicos, como, por exemplo, um elevador de caçamba ou outros extratores mecânicos similares, os quais, se usados em casos como o presentemente considerado, irá proporcionar um engate vedante em uma adequada abertura de descarga de grânulos formada, por exemplo, em uma parede que define o espaço de coleta.

Através do uso de tais sistemas extratores, seria previsível se incluir alguns inconvenientes que não são de nenhum modo aceitáveis no aspecto de custo-benefício de processos de granulação idealizados de serem implementados.

De fato, uma extração mecânica contínua de um espaço pressurizado, como o que está sendo aqui considerado, capaz de garantir perdas de ar limitadas ou pelo menos controladas no espaço de coleta de grânulo e, portanto, de garantir uma satisfatória vedação entre o extrator e a respectiva abertura de descarga de grânulos, é construtivamente bastante complexa de execução e requer operações de manutenção onerosas e difíceis.

Um adicional inconveniente ligado à manipulação mecânica dos grânulos acabados e classificados, consiste do perigo dos ditos grânulos se submeterem a um tipo de moagem ou trituraçâo, com a formação de pós e com uma uniforme substancial redução no rendimento de todo o ciclo produtivo.

Resumo da Invenção 0 problema técnico em que se fundamenta a presente invenção é aquele de se projetar e proporcionar um processo de granulação, para obtenção de grânulos acabados de uma predeterminada substância em um leito fluido de granulação, do assim chamado tipo de crescimento vertical, em que o dito leito é formado e mantido por um respectivo fluxo de ar de fluidificação, compreendendo uma transferência de fase mediante queda dos ditos grânulos acabados em um espaço pressurizado abaixo do dito leito de granulação e uma fase de recuperação dos ditos grânulos do dito espaço pressurizado, em que a recuperação dos grânulos acabados ocorre de uma maneira simples de implementar, também confiável e que não necessita de manutenção onerosa e difícil e que, ao mesmo tempo, apresenta características funcionais, como, por exemplo, de salvaguardar o tamanho do grão dos ditos grânulos acabados e a integridade dos grânulos acabados nanodispersos assim produzidos.

Este problema é solucionado de acordo com a presente invenção mediante um processo de granulação em leito fluido do tipo considerado acima, caracterizado pelo fato de que a dita fase de recuperação compreende: a) formação no dito espaço pressurizado de um leito fluido de coleta dos ditos grânulos acabados, através de pelo menos parte do dito ar de fluidíficaçâo; e b) extração em fluxo continuo dos ditos grânulos acabados do dito leito de coleta e do respectivo espaço pressurizado, colocação da placa de base do dito leito de coleta em comunicação fluida com uma parede exterior ao dito espaço pressurizado e alimentação substancialmente a montante dos grânulos acabados do dito leito de coleta.

As vantagens e características do processo de granulação de acordo com a presente invenção se tornarão mais claras a partir da descrição detalhada de uma modalidade exemplificativa da mesma, 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; e - a figura 3 representa uma vista em corte, esquemática, de uma modalidade alternativa do dispositivo da figura 1.

Descrição Detalhada da Invenção Com referência às figuras acima mencionadas, um dispositivo para implementação do processo da presente invenção é esquematicamente referenciado por (1).

Tal dispositivo compreende uma estrutura auto-suportante (2), substancialmente na forma de um recipiente com formato de paralelepípedo, 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 (3, 4), curtas paredes frontal (5) e traseira (6); e, na base, o recipiente é dotado de uma placa de base dupla (7, 7a), superior e inferior, respectivamente.

Em conformidade com uma característica da presente invenção, a parede frontal (5) do dito recipiente (2) apresenta o lado de fundo (5a), espaçado da placa de base (7) da dita placa de base dupla com a qual define uma passagem (ou porta) (25), 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 (7, 7a) se estendem da parede traseira (6) do recipiente (2) até passar a dita parede frontal (5) numa predeterminada porção de comprimento.

Nas suas extremidades frontais livres, é fixado um painel vertical (35) às placas de base (7, 7a), preferencialmente em paralelo à parede (5), com a qual ele define um tipo de duto ou poço (45), aberto no topo, se estendendo por toda a largura da dita parede (5) e em comunicação com o espaço (A), através da passagem acima mencionada (25).

As placas de base (7, 7a) da dita placa de base dupla, a parede traseira (6) do recipiente (2) e o painel vertical (35) definem uma câmara (8) que se encontra em comunicação fluida com o espaço (A), neste momento, através da dita placa de base (7), fornecida perfurada, gradeada ou de algum modo permeável a fluxos de gás. A dita câmara (8), que se estende abaixo do espaço (A) e do poço (45) é de altura limitada e é idealizada de constituir uma câmara para distribuição uniforme de um fluxo gasoso de ar de fluidificaçâo que chega dentro do dito espaço (A) e dentro do dito poço (45), conforme será melhor deduzido da descrição seguinte.

Vantajosaraente e em conformidade com uma adicional característica da presente invenção, a dita câmara de distribuição (8) apresenta um perfil cônico partindo da parede traseira (6) do recipiente (2) na direção do painel vertical (35).

Para tal finalidade, a placa de base (7a) é fornecida inclinada sobre a placa de base oposta (7) e converge sobre a mesma na direção do acima mencionado painel vertical (35).

Dentro do recipiente (2) e a uma predeterminada distância de sua placa de base (7), é posicionada uma prateleira retangular (9), perimetricamente fixada às longas paredes laterais (3, 4) e às paredes curtas frontal e traseira (5, 6) do dito recipiente (2). A dita prateleira (9) define, no dito espaço (A) uma zona de granulação (B) e o leito fluido de granulação (Fl) de uma predeterminada substância é idealizado de ser implementado sobre a dita zona de granulação. Para tal fim, a prateleira é feita permeável {por exemplo, é perfurada ou gradeada) ao fluxo de ar de fluidificação, necessário para a formação e manutenção do dito leito (Fl). Além disso, a acima mencionada prateleira (9) é dotada de uma pluralidade de fendas (9a), também conhecidas como fendas de classificação, uma vez que elas são idealizadas de permitir a passagem dos grânulos acabados classificados pelo respectivo fluxo de classificação, como será melhor deduzido da descrição seguinte.

Pela razão exposta acima, as ditas fendas (9a) são adequadamente dimensionadas com uma largura correlacionada (maior) ao diâmetro dos grânulos idealizados de serem produzidos.

Na figura 1, as setas representadas por (10) e (11) que esquematizam a alimentação (realizada através de sistemas já conhecidos e, portanto, não representada) de caroços de grânulos da substância a ser granulada, nas paredes laterais opostas (3, 4) do recipiente (2) e por toda a sua extensão. Ainda são referenciados por (12) e (13) dispositivos distribuidores/supridores de substância líquida de crescimento de grânulos, também já conhecidos e, portanto, não representados em detalhes, dispostos nas ditas paredes laterais (3, 4) abaixo da superfície livre do leito fluido de granulação (Fl), também de tipo conhecido e também não representado em maiores detalhes.

Na figura 2 uma abertura é esquematizada com referência (14), associada com a parede traseira (6) para a entrada de ar dentro da câmara (8) . Tal abertura (14) se encontra em comunicação fluida com meios já conhecidos e, portanto, não representados, de sopramento de ar dentro da dita câmara (8).

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

Numa condição de partida, na prateleira (9), é formado um leito fluido de granulação (Fl), consistindo de caroços de grânulos e grânulos de crescimento. O dito leito é obtido, suportado e mantido através de um fluxo continuo de ar de fluidificação, alimentado dentro da câmara (8) e dai, através da placa de base (7) para dentro do espaço (A), abaixo da dita prateleira (9).

Quando os grânulos no leito fluido de granulação alcançam um predeterminado tamanho e peso, daqui em diante, chamados de grânulos acabados, o fluxo do ar de fluidificação não é mais capaz de suportar estes grânulos e os mesmos caem por gravidade através das fendas de classificação (9a).

Nesse momento, os grânulos acabados assim obtidos são afetados por uma fase de transferência, através da queda dos próprios grânulos acabados e apenas por sua queda em um espaço pressurizado abaixo do leito de granulação (Fl) .

Em conformidade com uma característica da presente invenção, os ditos grânulos acabados e apenas estes, formam no dito espaço pressurizado um leito fluído de coleta (F2) dos ditos grânulos acabados, implementado e suportado através do mesmo fluxo de ar de fluidificação do leito fluido (Fl).

Em conformidade com uma adicional característica da presente invenção, a extração dos grânulos acabados e classificados do dito leito fluido de coleta (F2), isto é, do dito espaço de coleta pressurizado, ocorre substancialmente através de meios hidráulicos, em fluxo contínuo, uma vez que o espaço de coleta e, mais precísamente, a placa de base (7) do leito (F2) implementada no dito espaço está em comunicação fluida com o poço (45). 0 poço (45) e o dito espaço de coleta podem ser considerados como "vasos comunicantes", de modo que no poço (45), o nível dos grânulos acabados, isto é, o nível do leito fluido (F2) no dito poço (45) se estabiliza a uma altura (altura piezométrica) correspondente à pressão interna presente no espaço de coleta, de modo a contrabalançar a dita pressão interna, para permitir a descarga contínua dos grânulos acabados, ao mesmo tempo em que mantém a pressão necessária dentro do espaço de coleta para operação do leito fluido de granulação superior (Fl), Uma adicional importante vantagem da presente invenção, devido ao uso de um leito fluido para coleta e extração de grânulos acabados do dispositivo de granulação, em particular do espaço de coleta para os grânulos acabados onde a pressão é de maior valor que a pressão atmosférica, reside nas tensões mecânicas mais baixas ou mesmo inexistentes às quais os grânulos acabados são submetidos, com uma consequente garantia de salvaguardar o tamanho do grão e a integridade dos ditos grânulos acabados e classificados.

As ditas vantagens, obtidas pela presente invenção, se traduzem em uma substancial economia de energia e em um substancial aumento de rendimento de todo o ciclo produtivo.

Em particular, o método de extração dos grânulos acabados de um espaço pressurizado para o exterior do granulador é particularmente simples de se implementar, também confiável, mesmo que para longos ciclos de operação, além de não precisar de particulares intervenções de manutenção.

Logicamente que alguém versado na técnica, a fim de satisfazer a requisitos contingenciais e específicos, poderá realizar diversas modificações, todas as quais, de qualquer modo, cobertas pelo escopo de proteção da invenção, conforme definido pelas reivindicações apresentadas em anexo.

Assim, por exemplo, o processo de granulação de acordo com a invenção será agora descrito como uma modalidade alternativa, implementado em um dispositivo de granulação mostrado na figura 3, onde detalhes e partes de cooperação tendo a mesma estrutura e operação que a modalidade anterior, deverão ser indicadas com as mesmas referências numéricas e símbolos.

Em tal modalidade alternativa, é implementado um leito fluido de coleta (F2) para os grânulos acabados e classificados, apresentando uma extensão limitada com ralação ao que foi anteriomente descrito para o leito fluido de coleta, onde os ditos grânulos acabados e classificados provenientes do leito fluido de granulação (Fl) são alimentados para o leito fluido de coleta através de um apropriado dispositivo de transporte (30), por exemplo, uma tremonha, uma correia transportadora sem fim e sistemas de transporte similares, posicionados no espaço de coleta para os ditos grânulos, sob a dita prateleira (9) no recipiente (2). O dito leito fluido de coleta (F2), em conformidade com a presente invenção, se estende no poço (45) e no interior do espaço pressurizado, além da parede frontal (5) do recipiente (2), de uma apropriada predeterminada porção de limitada extensão.

Em conformidade com uma adicional característica da presente invenção, o dito leito fluido (F2) é fluidificado apenas através da parte do ar de fluidificação do leito fluido de granulação (Fl). Em particular, a dita parte de ar de fluidificação do leito fluido de granulação (Fl) é distribuída para o leito fluido de coleta (F2) através de uma placa de base (7), permeável a fluxos gasosos, através de uma respectiva câmara (80), dotada de uma abertura (80a) para alimentação do dito ar de fluidificação, se estendendo abaixo do dito leito (F2) e na mesma dita limitada extensão. O recipiente (2), a fim de alimentar a parte restante do ar de fluidificação para o leito fluido de granulação (Fl), é dotado de uma abertura (80b), associada com a parede traseira (6), abaixo da prateleira (9) para entrada do ar dentro do espaço (A).

As aberturas (80a) e (80b) se encontram em comunicação fluida com respectivos meios já conhecidos, portanto, não aqui representados, para sopramento de ar dentro da dita câmara (80) e dentro do dito espaço (A), respectivamente.

De acordo com uma modalidade alternativa da presente invenção, o poço (45) pode ser implementado com uma largura menor com relação à largura da correspondente parede frontal (5) do dito recipiente (2).

Claims (7)

1. Processo para obtenção de grânulos acabados de uma predeterminada substância em um leito fluido de granulação (Fl) do assim chamado tipo de crescimento vertical, o dito leito sendo formado e mantido por um respectivo fluxo de ar de fluidificação, compreendendo uma fase de transferência mediante queda dos ditos grânulos acabados em um espaço pressurizado abaixo do dito leito de granulação e uma fase de recuperação dos ditos grânulos do dito espaço pressurizado, caracterizado pelo fato de que a dita fase de recuperação compreende: a) formação no dito espaço pressurizado de um leito fluido de coleta dos ditos grânulos acabados, através de pelo menos parte do dito ar de fluidificação; e b) extração em fluxo contínuo dos ditos grânulos acabados do dito leito de coleta (F2) e do respectivo espaço pressurizado, colocando a placa de base do dito leito de coleta (F2) em comunicação fluida com um poço (45), exterior ao espaço pressurizado, alimentado substancialmente a montante dos grânulos acabados do dito leito de coleta (F2).

2. Processo para obtenção de grânulos acabados de uma predeterminada substância de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que todo o ar de fluidificação do leito fluido de granulação (Fl) é usado para a fluidificação do leito fluido de coleta (F2) para os grânulos acabados.

3. Dispositivo para obtenção de grânulos acabados de uma predeterminada substância em um leito fluido de granulação (Fl) do assim chamado tipo de crescimento vertical, quais grânulos são obtidos por meio de um processo tal como definido na reivindicação 1, o dito dispositivo compreendendo uma estrutura auto-suportante (2), substancialmente modelada como um recipiente, definindo um espaço (A) no seu interior no qual uma prateleira (9) é posicionada, dotada de uma pluralidade de fendas de classificação (9a) e idealizada para suportar um leito fluido de granulação (Fl), caracterizado pelo fato de que compreende no dito espaço (A), uma placa de base (7) permeável a fluxos gasosos, que se estende abaixo e numa predeterminada relação espaçada da dita prateleira (9) até além da parede (5) do dito recipiente (2) de uma porção predeterminada de extensão, a dita placa de base (7) sendo idealizada de suportar um respectivo leito fluido de coleta (F2) de grânulos acabados, um poço (45), aberto no topo, o qual se estende para fora do dito espaço (A) e se dispõe em comunicação fluida com ele através de uma passagem (25) fornecida na dita parede (5), na dita placa de base (7), meios para alimentar (14, 80a) um fluxo de ar de fluidificação, uma câmara de distribuição (8, 80) do dito ar de fluidificação no dito espaço (A) e no dito poço (45).

4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a dita parede (5) apresenta um lado de fundo (5a), espaçado da dita placa de base (7) que define uma passagem (25) , que coloca o espaço (A) em comunicação com o exterior do dito recipiente (2).

5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o dito poço (45) compreende um painel vertical (35) exterior ao dito espaço (A), em uma predeterminada relação espaçada para a dita parede frontal (5) e preferencialmente paralelo à mesma, fixado à dita placa de base (7).

6. Dispositivo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que associado com a dita placa de base (7), numa predeterminada relação espaçada da mesma, existe uma segunda placa de base (7a), fornecida inclinada sobre a dita placa de base (7) e convergindo na direção do dito painel vertical (35), para definir a dita câmara de distribuição (8) do dito ar de fluidificação.

7. Dispositivo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a dita placa de base (7), permeável a fluxos gasosos, idealizada para suportar um respectivo leito fluido de coleta (F2), se estende no dito poço (45) e interiormente no dito espaço (A), passando além da dita parede (5) de uma apropriada predeterminada porção de extensão limitada, o dito dispositivo compreendendo dispositivos de transporte (30) de grânulos acabados, transferidos do leito fluido de granulação (Fl) para o dito leito fluido de coleta (F2), ditos dispositivos de transporte (30) sendo fornecidos no dito espaço (A) , abaixo da dita prateleira (9) do recipiente (2).