BRPI0822161B1

BRPI0822161B1 - Processo de granulação em leito fluido de uma determinada substância

Info

Publication number: BRPI0822161B1
Application number: BRPI0822161-8A
Authority: BR
Inventors: Zardi Federico
Original assignee: Casale Sa
Priority date: 2008-01-04
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2022-09-20
Also published as: EP2077147A1; UA98523C2; MX2010007302A; RU2528670C2; US20100285214A1; EP2237867A1; WO2009086903A1; EP2237867B1; US20190262859A1; ES2672772T5; CA2710792C; AU2008346500A1; US20240042480A1; BRPI0822161A8; BRPI0822161A2; RU2010132281A; ES2672772T3; AU2008346500B2; EP2237867B2; CN101984748A

Abstract

PROCESSO DE GRANULAÇÃO EM LEITO FLUIDO DE UMA DETERMINADA SUBSTÂNCIA. A presente invenção está correlacionada a um processo de granulação em leito fluido e respectivo aparelho para implementação do processo, em que um adequado leito fluido de um material particulado é mantido em um granulador (1) alimentado por um fluxo de entrada (F) compreendendo um líquido de crescimento (L) e por um fluxo (S1) de grãos adaptado para promover a granulação, e em que uma parte (F2) do dito fluxo de entrada (F) é tomada a montante da alimentação do leito fluido, sendo usado em um gerador de grãos (33) para produzir os grãos para o leito fluido.

Description

Campo de Aplicação

[001] A presente invenção está correlacionada a um processo e aparelho para granulação em leito fluido. Mais precisamente, a invenção se refere a um processo e aparelho em que um fluxo de fluido contendo uma determinada substância é convertido em grânulos sólidos da dita substância com um certo grau de pureza, mediante um processo de crescimento que ocorre sob uma condição de leito fluido.

Estado da Técnica

[002] Um processo de granulação em leito fluido é realizado mantendo-se os grânulos em um estado fluidizado (por exemplo, por meio de sopramento de ar) e progressivamente revestindo e ampliando os grânulos por meio de pulverização ou atomização com um apropriado líquido de crescimento feito da substância a ser granulada ou de uma solução do mesmo. Partículas sólidas pequenas (tipicamente, menores que 2 mm de diâmetro) da mesma ou de outra substância, normalmente chamadas de grãos, são também alimentadas ao leito fluido para promover a granulação, funcionando como ponto de partida (ou “enxerto”) para a progressiva deposição do líquido de crescimento.

[003] O processo, em termos essenciais, ocorre através do umedecimento, espessamento e solidificação das gotículas do líquido de crescimento sobre os grãos e grânulos, que, juntos, formam o leito fluido. O dito processo é usado para granulação de substâncias, como, por exemplo, uréia, nitrato de amônio, cloreto de amônio e outras.

[004] De um modo geral, um objetivo do processo é a formação de grânulos que se aproximam de um predeterminado formato ideal (por exemplo, esférico), da melhor maneira possível; outro objetivo é ter a dimensão e massa dos grânulos o mais constante possível, isto é, se aproximando de um produto monodisperso. Desse modo, a distribuição estatística da dimensão e massa dos grânulos deve ser centralizada em valores teóricos desejados, com um desvio que seja o menor possível.

[005] Um eficiente umedecimento dos grãos e grânulos de crescimento pelo líquido de crescimento é necessário para se conseguir os objetivos acima. Além disso, o líquido de crescimento deve ser alimentado ao leito fluido na forma de gotículas bastante pequenas, menores que os grãos e grânulos de crescimento que formam o leito fluido. O tamanho das gotículas do líquido de crescimento é também importante para permitir a evaporação de qualquer solvente que possa estar contido no líquido de crescimento e que possa permanecer como impureza no produto final. Com relação à granulação de uréia, em que o líquido de crescimento é substancialmente uma solução aquosa de uréia, gotículas menores aumentam a evaporação da água e a obtenção de grânulos de alta pureza de uréia sólida, que é de valor muito maior.

[006] O documento de patente US-A-4353730 divulga um processo e aparelho para granulação do estado da técnica, em que o líquido de crescimento é alimentado na forma atomizada. Entretanto, o dito processo apresenta reconhecidos inconvenientes, incluindo: uma substancial impossibilidade de controle da dispersão do tamanho de partícula do produto acabado; a necessidade de seleção dos grânulos produzidos; um considerável resíduo de grânulos de tamanho inaceitável (demasiadamente grandes ou demasiadamente pequenos); recuperação desses grânulos residuais e a reciclagem a montante do processo de granulação.

[007] Os grânulos que saem do leito fluido são submetidos a uma seleção, a fim de separar os grânulos que não atendem às exigências dimensionais do produto final. Os grânulos residuais assim obtidos são reciclados como grãos de crescimento para o próprio leito fluido.

[008] Um processo de granulação do estado da técnica desse tipo é mostrado de um modo esquemático na figura 10. Um granulador de leito fluido (1) é alimentado com uma substância líquida de crescimento através da linha de fluxo (102) e com um apropriado fluxo de grãos através de uma linha de alimentação de grãos (103). Os grânulos produzidos no granulador (1) são alimentados a um separador (104), através da linha de fluxo de saída (105). Os grânulos dentro da faixa de aceitação, os quais constituem o produto final, são descarregados através da linha (106); os grânulos demasiadamente grandes ou demasiadamente pequenos, respectivamente, são descarregados através das linhas (107) e (108). Os grânulos maiores da linha (108) são triturados em um dispositivo (109), obtendo-se pequenas partículas (linha 110) que, juntas com os grânulos menores da linha (107) são recicladas para a linha de alimentação de grãos (103).

[009] Em outras palavras, os grãos para o granulador (1) de leito fluido são obtidos mediante reciclagem dos grânulos residuais tirados da saída do próprio granulador (1). O separador (104), conseqüentemente, executa uma dupla tarefa, ou seja, selecionar a saída do leito fluido, obtendo o fluxo (106) do produto final, e prover o fluxo de grãos para a linha (103), o qual é indispensável para a operação do granulador de leito fluido (1). Deve ser observado que a porção residual reciclada dos grânulos (linhas 107 e 108) podem ser de uma quantidade de até 50%, tipicamente, de 30-35%, da saída (105) do granulador (1).

[010] O documento de patente WO 02/083320 divulga um processo muito mais efetivo para granulação e um correlacionado granulador de leito fluido, proporcionando, entre outras coisas, a formação de uma condição de vórtice no leito fluido e, em que, grânulos substancialmente monodispersos são obtidos na saída do leito fluido, ou seja, substancialmente todos os grânulos que saem do leito fluido se encontram dentro da faixa dimensional de aceitação do produto final. O leiaute da figura 10, entretanto, exige que uma porção dos grânulos produzidos seja reciclada na entrada do leito fluido, na forma de grãos para o processo de granulação. Conseqüentemente, o uso de um granulador de leito fluido, de acordo com o documento de patente WO 02/083320, mostrando o leiaute conhecido da figura 10, apresenta a limitação de que uma parte do produto (linha 105) que poderia estar pronta para venda, precisa ser novamente reciclada para o processo.

[011] Resumindo, um processo de granulação em leito fluido de uma determinada substância, de acordo com uma técnica conhecida, compreende as seguintes etapas básicas: - proporcionar um leito fluido de um material particulado que compreende grânulos da dita substância e partículas sólidas de uma apropriada substância que funcionam como grãos para o processo de granulação; - alimentar um fluxo de entrada que compreende um líquido de crescimento contendo a dita substância ao dito leito fluido; - alimentar um fluxo dos ditos grãos dentro do leito fluido, para promover o crescimento dos grânulos e manter a massa fluidizada; - usar uma porção dos grânulos na saída do leito fluido para obter os grãos para o leito fluido.

[012] Conforme mencionado acima, existe uma necessidade de continuamente melhorar os processos e aparelhos de granulação, especialmente para alguns produtos (como, por exemplo, uréia), cujo valor de mercado é fortemente influenciado pela granulometria e, especialmente, pelo formato, dimensão e massa uniformes dos grãos. Sumário da Invenção

[013] O problema que fundamenta a presente invenção é planejar e disponibilizar um processo e um aparelho para granulação em leito fluido, adaptado para superar os inconvenientes e limitações acima mencionados do estado da técnica, com a obtenção de grânulos da desejada substância com uma controlada granulometria e com redução do produto residual, de modo a simplificar o leiaute da instalação de granulação.

[014] O problema apresentado acima é solucionado através de um processo de granulação em leito fluido de uma determinada substância, cujo processo compreende as etapas de: - proporcionar um leito fluido de um material particulado, que compreende grânulos da dita substância e partículas sólidas de uma apropriada substância que funcionam como grãos para o processo de granulação; - alimentar um fluxo de entrada que compreende um líquido de crescimento contendo a dita substância ao dito processo; - alimentar um fluxo dos ditos grãos dentro do leito fluido, para promover o crescimento dos grânulos e manter a massa fluidizada; - tomar um fluxo de grânulos sólidos como produção do processo realizado no leito fluido;

[015] caracterizado pelo fato de que uma primeira porção do dito fluxo de entrada é alimentada diretamente ao leito fluido e uma segunda porção do dito fluxo de entrada é usada para gerar pelo menos uma parte da dita quantidade de grãos sólidos.

[016] A segunda porção do fluxo de entrada é, preferivelmente, uma porção menor do fluxo de fluido de entrada, mais preferivelmente, a proporção entre a dita segunda porção e o fluxo de entrada total está correlacionada à proporção de volume entre os grãos e grânulos do produto final. De acordo com um aspecto da invenção, a dita proporção entre a segunda porção do fluxo de entrada e o fluxo total de entrada é igual a (d3/D3), onde (d) é o valor médio de uma dimensão caracterizadora dos grãos e (D) é o valor médio de uma dimensão caracterizadora dos grânulos sólidos obtidos na saída do leito fluido. Na prática, os grânulos e grãos substancialmente se aproximam de um formato esférico, sendo esquematizados como esferas; em um modelo seguinte, (d) é o diâmetro médio dos grãos e (D) é o diâmetro médio dos grânulos.

[017] Preferivelmente, a segunda porção do fluxo de entrada é usada para gerar a quantidade total de grãos sólidos alimentados ao leito fluido, e o fluxo de saída dos grânulos sólidos não é mais usado para gerar os grãos; entretanto, a opção de uso dos grânulos produzidos para gerar os grãos não está excluída.

[018] De acordo com um aspecto da invenção, o líquido de crescimento contido na dita segunda porção do fluxo de entrada é solidificado em um processo adequado e conhecido per si, exterior ao leito fluido onde ocorre a granulação, obtendo-se grãos sólidos que são depois alimentados à(s) apropriada(s) zona(s) do leito fluido em si.

[019] De acordo com uma modalidade, a segunda porção do fluxo de entrada é solidificada mediante deposição de gotas de líquido sobre uma correia transportadora resfriada, de acordo com uma técnica per si conhecida, obtendo-se pastilhas sólidas de um adequado diâmetro (por exemplo, 2 mm ou menos), que constituem os grãos do processo de granulação. De acordo com outra modalidade, a dita segunda porção do fluxo de entrada é alimentada a uma torre de granulação vertical. O processo realizado na dita torre de granulação pode, por exemplo, compreender as seguintes etapas: - um fluxo descendente de pequenas gotículas de líquido é produzido através da alimentação do fluxo de entrada líquido em um dispositivo de granulação, tal como, uma ou mais caçambas de granulação ou chuveiros de granulação no topo da torre; - um fluxo de ar de resfriamento é estabelecido no interior da torre, de modo que as gotículas que caem ao longo da torre sejam resfriadas e solidificadas; - os grãos sólidos são tirados da base da torre e usados como grãos para a granulação do leito fluido.

[020] A primeira porção do fluxo de entrada é diretamente alimentada à(s) zona(s) apropriada(s) do leito fluido, e de uma forma adequada, tal como, atomizada ou pulverizada.

[021] Em uma primeira modalidade, o processo é realizado em um leito fluido substancialmente horizontal (longitudinal), com a primeira porção do fluxo de entrada entrando no leito fluido ao longo de uma linha de alimentação longitudinal contínua, sobre um ou ambos os lados do mesmo leito fluido.

[022] Em uma segunda modalidade, o fluxo de fluido de entrada é alimentado de uma maneira descontínua, que se encontra sobre predeterminadas zonas de alimentação, alinhado em uma direção de fluxo principal do leito fluido, e alternado para zonas onde não ocorre alimentação do leito fluido, quando o fluxo de fluido de entrada não é alimentado. As zonas de alimentação são, substancialmente, zonas de umedecimento do material particulado pelo fluxo de entrada, e ditas zonas onde não ocorre alimentação atuam, substancialmente, como zonas de secagem e consolidação das partículas de crescimento. Isso será mais evidente com a ajuda da descrição detalhada apresentada a seguir.

[023] Preferivelmente, uma condição de vórtice é induzida e mantida no leito fluido. Conseqüentemente, um fluxo de fluidificação de um meio gasoso, tal como, o ar, é proporcionado ao leito fluido de um modo não homogêneo, a fim de formar e manter a condição de vórtice. Mais preferivelmente, o fluxo de entrada é alimentado abaixo da superfície livre do leito fluido e, ainda mais preferivelmente, na proximidade da dita superfície livre do dito leito fluido.

[024] De acordo com uma modalidade preferida da invenção e graças também à adoção da configuração de leito de fluido acima descrita, a saída do leito fluido pode ser tomada diretamente como produto final, sem necessidade de nenhuma seleção ou separação dos grânulos.

[025] A condição de vórtice do leito fluido pode ser implementada com um vórtice transversal ou uma disposição de duplo vórtice transversal, significando que o vórtice apresenta um eixo substancialmente paralelo a uma direção de fluxo principal do leito fluido.

[026] Constitui também um objeto da presente invenção um granulador de leito fluido adaptado para operar de acordo com o processo acima. Mais especificamente, um objeto da invenção é um granulador de leito fluido compreendendo, pelo menos, um recipiente para um leito fluido e um dispositivo de alimentação de um fluxo de entrada contendo uma adequada substância de crescimento, caracterizado pelo fato de que o dito dispositivo de alimentação compreende um primeiro dispositivo de alimentação para diretamente alimentar o leito fluido com o líquido de crescimento, e um segundo dispositivo de alimentação conectado a um gerador de grãos, a saída do dito gerador de grãos sendo conectada ao leito fluido.

[027] O dito gerador de grãos pode ser disposto, por exemplo, como uma correia transportadora resfriada ou uma torre compacta de granulação.

[028] A invenção proporciona que os grãos para o processo de granulação são gerados diretamente a partir do fluxo de entrada “fresco” contendo o líquido de crescimento, isto é, tirando uma parte do dito líquido, solidificando aquela parte na forma de pequenos grânulos esféricos ou pastilhas, e alimentando os mesmos ao leito fluido descendentemente, ao invés de tirar os grânulos sólidos residuais da saída do leito fluido, triturar os mesmos no tamanho desejado, caso apropriado, e tornar a alimentar os mesmos ao leito fluido.

[029] Foi agora descoberto que esse modo de produzir os grãos permite a obtenção de grânulos que mais proximamente se aproximam do formato esférico ideal, devido ao formato mais regular dos grãos e, portanto, obtendo-se um melhor produto final. Em particular, a combinação de geração de grãos provenientes do líquido de crescimento fresco e do leito fluido com vórtice transversal, conforme divulgado acima, é bastante efetiva e permite diretamente tirar a saída do leito fluido como produto final, sem a necessidade de um separador ou, de qualquer modo, com um irrelevante resíduo. O leiaute do sistema é também simplificado, especialmente a jusante do granulador de leito fluido, sem necessidade de sistemas para trituração e/ou reciclagem dos grânulos residuais.

[030] As modalidades acima do leito fluido, especialmente, do leito fluido com zonas de alimentação alternativas para zonas sem ocorrência de alimentação, produzem grânulos substancialmente monodispersos (isto é, grânulos polidispersos numa faixa bastante pequena), proporcionando, dessa forma, um produto diretamente comercializável. Esta é uma substancial vantagem em relação aos processos do estado da técnica, quando um comparável produto comercial pode somente ser obtido através de seleção na saída do granulador, com reciclagem de cerca de 30-35% do dito material da saída, na forma de grânulos superdimensionados ou subdimensionados moídos.

[031] Adicionais características e vantagens da invenção serão melhor mostradas na descrição de modalidades ilustrativas e não limitativas de um processo de granulação de acordo com a invenção, dita descrição sendo, daqui em diante, feita com referência aos desenhos anexos.

Descrição dos Desenhos

[032] A figura 1 é um esquema de um aparelho de granulação, o qual opera de acordo com a invenção.

[033] As figuras 2 e 3 representam esquemas de um componente do aparelho de acordo com a figura 1, conforme modalidades alternativas.

[034] As figuras 4 e 5 representam uma vista e uma seção longitudinal do granulador de leito fluido do aparelho de acordo com a figura 1, de acordo com uma modalidade da invenção.

[035] A figura 6 representa seções transversais do granulador das figuras 4 e 5, mostrando o vórtice do leito fluido.

[036] A figura 7 representa seções transversais de uma variante do granulador de acordo com as figuras 4 e 5.

[037] As figuras 8 e 9 representam uma vista e uma seção longitudinal do granulador de leito fluido do aparelho de acordo com a figura 1, de acordo com outra modalidade da invenção.

[038] A figura 10 é um esquema de um aparelho de granulação que opera de acordo com o estado da técnica.

Descrição Detalhada de Modalidades Preferidas

[039] Com referência à figura 1, é realizado um processo de acordo com a invenção, mediante formação de um leito fluido de um material particulado no interior de um granulador (1), alimentado com um fluxo de entrada (F) de um apropriado líquido de crescimento através de uma linha de alimentação (30).

[040] A linha de alimentação (30) é dividida em uma primeira linha (31) conectada ao granulador (1) e uma segunda linha (32) conectada a um gerador de grãos (33). Preferivelmente, a primeira linha (31) transporta uma principal porção de fluxo (F1) do fluxo de entrada (F), enquanto que uma menor porção (F2) é alimentada ao gerador de grãos (33) através da linha (32).

[041] A porção de fluxo (F1) do líquido de crescimento é alimentada ao leito fluido formado no interior do granulador (1), ao longo de uma linha de alimentação longitudinal (34), sobre um ou ambos os lados do próprio granulador (1), continuamente ou em zonas selecionadas distintas.

[042] A saída do gerador de grãos (33) se constitui de um fluxo (S1) de grânulos ou pastilhas sólidas, obtidas pela solidificação do líquido de crescimento ou da substância a ser granulada contida no dito líquido. O dito fluxo (S1) de grânulos ou pastilhas sólidas é alimentado a partir do gerador (33) para o granulador (1) através da linha (35). Os grãos produzidos no dito gerador (33) são de adequado tamanho para processamento como grãos dentro do leito fluido, por exemplo, esferas tendo um diâmetro de cerca de 1-1,5 mm ou menos.

[043] A saída (36) do granulador (1) pode ser conectada a um dispositivo de seleção ou separação de grânulos sólidos, ou pode ser diretamente retirada como produto final da granulação.

[044] Preferivelmente, a porção de fluxo (F2) é tal que a proporção entre a dita porção de fluxo (F2) e o fluxo total de entrada (F) é igual a (d3/D3), onde (d) é o diâmetro médio dos grãos produzidos no gerador (33) e alimentados ao granulador (1) e (D) é o diâmetro médio dos grânulos sólidos obtidos na saída (36) do granulador (1). Em outras palavras, e fazendo-se referência à figura 1, a proporção entre a vazão através da linha (32) e a vazão através da linha (30) é igual a (d3/D3), conforme definido acima.

[045] A figura 2 mostra, de uma maneira simplificada, uma modalidade do gerador de grãos (33). A porção de fluxo (F2) do líquido de crescimento através da linha (32) é alimentada a um molde rotativo (40), depositando pequenas gotículas sobre a superfície externa de uma correia de aço resfriada (41). A superfície interna oposta da correia (41) é resfriada por meio de um circuito de resfriamento interno, por exemplo, por um pulverizador (42), conectado a uma alimentação (43) e retorno (44) de água de resfriamento. A superfície resfriada da correia (40) promove a solidificação do líquido, formando pastilhas sólidas que são retiradas de uma seção de descarga (45), disposta na extremidade oposta do molde rotativo (40), formando o fluxo de saída (S1) do gerador (33), o qual é dirigido para o granulador (1).

[046] A figura 3 é uma ilustração de outra modalidade do gerador (33), realizada como uma torre de granulação compacta. Mais especificamente, o gerador (33) dessa outra modalidade, compreende uma torre vertical (50) com uma caçamba de granulação (51) instalada no topo. A caçamba (51) apresenta uma parede lateral perfurada, sendo conectada a um eixo de transmissão para rotação em torno de um eixo vertical. A porção (L2) do líquido de crescimento é alimentada à caçamba (51), produzindo um fluxo (60) de pequenas gotículas, o qual é ejetado pela parede lateral perfurada da caçamba (51) e que irá circular descendentemente para a base da torre (50).

[047] O ar de resfriamento (61) entra na torre (50) em um duto da base (52) e sai em um duto de descarga do topo (53), dessa forma, circulando em contracorrente em relação ao fluxo de gotículas (60). As gotículas são solidificadas pela ação do dito ar de resfriamento e retiradas numa saída da base (54) da torre (50), formando o fluxo de grãos (35).

[048] Deve ser observado que os sistemas acima mencionados são conhecidos e, assim, não serão descritos em maiores detalhes. Em outras modalidades (não mostrado), a torre de granulação mostrada na figura 3 pode ser dotada de um ou mais chuveiros de granulação, como, por exemplo, chuveiros de vibração, os quais são conhecidos per si, desse modo, não sendo descritos em maiores detalhes; o fluxo de resfriamento no interior da torre, além disso, pode ser de mesmo sentido das gotículas de líquido.

[049] O granulador de leito fluido (1) será agora descrito fazendo-se referência a algumas modalidades preferidas.

[050] Em uma primeira modalidade mostrada pelas figuras 4 a 7, o granulador de leito fluido (1) compreende essencialmente um recipiente horizontal (2) com: Uma parte de base (3) permeável a gás, por exemplo, feita de um elemento perfurado; duas paredes longas laterais opostas (4, 5); uma parede superior (6) e uma parede de descarga (7).

[051] A parede de descarga (7) é provida de uma abertura de topo (8) para descarga do produto final (granulado) e fixação do leito fluido a uma altura máxima. Outro adequado dispositivo de descarga pode ser usado, como, por exemplo, uma válvula automática operada pelo nível do leito fluido.

[052] Um dispositivo alimentador (9) é instalado no lado superior da parede de topo (6), recebendo o fluxo (S1) de grãos produzido no dito dispositivo (33), e proporcionando uma distribuição uniforme dos grãos ao longo da parede superior (6). O dispositivo alimentador (9) é um dispositivo convencional e, portanto, não precisa ser descrito em maiores detalhes.

[053] Um sistema de sopramento (não mostrado) é instalado abaixo do recipiente (2), produzindo um fluxo de ar (A) que cria e mantém o estado de leito fluido do material particulado, compreendendo grãos e grânulos no interior do recipiente (2), assim como, um vórtice contínuo tendo um eixo substancialmente horizontal. Para essa finalidade, a parte de base (3) do recipiente é perfurada, sendo preferivelmente provida com um adequado dispositivo convencional, para obtenção de uma distribuição não homogênea do fluxo de ar (A) dentro do recipiente (2) (por exemplo, através da divisão do fluxo (A) em frações tendo diferentes velocidades, ou mediante variação da direção de entrada do referido fluxo no leito fluido), de modo a criar e manter um vórtice no leito fluido.

[054] Além disso, os grãos (S1) podem ser vantajosamente preaquecidos pelo fluxo de ar (A).

[055] A descarga contínua através da abertura (8), contrabalançada pela contínua alimentação dos grãos (S1), determina um fluxo principal longitudinal ou “fluido venal” do leito fluido, a partir da parede superior (6) na direção da parede oposta (7), onde a superfície livre (P) é ligeiramente inclinada para baixo, na direção do leito circulante (figura 5). De acordo com essa configuração, os grãos (S1) são localizados apenas próximos da parte superior do granulador (1) (parede 6), enquanto a parte restante do leito fluido é formada pelos grânulos progressivamente crescentes.

[056] O líquido de crescimento (L) atomizado e misturado com ar é introduzido no recipiente (2) através de um distribuidor lateral (10), ligeiramente abaixo da superfície livre (P) do leito fluido. O líquido de crescimento (L) pode ser alimentado na forma atomizada e relativamente diluído em um solvente. Por exemplo, no caso dos grânulos de uréia, o líquido de crescimento atomizado pode conter uréia fundida, de 94% em peso até perto de 100% em peso, o balanço sendo água (solvente).

[057] O distribuidor (10) se estende ao longo de toda a extensão do recipiente (2), proporcionando um contínuo e distribuído suprimento de líquido (L), transversal em relação ao fluxo de fluido venal. Em outras palavras, o leito fluido é alimentado ao longo de uma linha de alimentação contínua e horizontal (linha (34) da figura 1), correspondendo ao distribuidor lateral (10).

[058] Devido à disposição acima, um vórtice contínuo (V) é formado e mantido no leito fluido (figura 6). O vórtice (V) é transversal, isto é, com um eixo substancialmente paralelo à extensão do recipiente (2) e, conseqüentemente, à direção do fluxo principal (fluido venal) através do leito fluido.

[059] O distribuidor pode ser equipado com um distribuidor lateral (10) ou dois distribuidores (10a) e (10b) sobre lados opostos (figura 7) com entradas de líquido (L) e (L1), obtendo-se alimentação do leito fluido nas duas linhas de alimentação opostas e paralelas e uma configuração do leito fluido em si com uma disposição de duplo vórtice, isto é, um vórtice (V1), substancialmente estendido numa porção à direita do leito fluido e outro vórtice oposto (V2), substancialmente estendido na porção à esquerda. Os sentidos de rotação dos vórtices (V1) e (V2) são opostos.

[060] As figuras 6 e 7 mostram também zonas superiores (Z1) do leito fluido, onde os grãos são umedecidos através de líquido atomizado (L) e onde ocorre evaporação de possível solvente contido, e zonas inferiores (Z2), onde ocorre a solidificação e consolidação do líquido de crescimento.

[061] Outros detalhes do granulador de leito fluido (1) podem ser proporcionados, de acordo com o descrito nos documentos de patentes WO 02/074427 ou WO 2005/097309, os quais são aqui incorporados por essas referências.

[062] As figuras 8 e 9 se referem a outra modalidade, em que o leito fluido é alimentado em zonas distintas predeterminadas. Mais precisamente, o granulador (1) compreende uma pluralidade de distribuidores (10), abrangendo a extensão de uma ou ambas as paredes laterais (4, 5), a uma predeterminada altura da base (3), abaixo da superfície livre (P) do leito fluido. Os ditos distribuidores (10) proporcionam uma alimentação do leito fluido em zonas distintas (Z"), alternativas para zonas sem ocorrência de alimentação (Z”).

[063] Mais precisamente, cada distribuidor (10) alimenta o líquido de crescimento (L) a uma zona de alimentação correspondente (Z") do leito fluido, abrangendo, substancialmente, toda a extensão transversal do recipiente (2), e sendo delimitada longitudinalmente por porções de paredes longas laterais (4, 5), que suportam o respectivo distribuidor (10). As ditas zonas (Z") são alternativas para as zonas sem ocorrência de alimentação (Z”), também, abrangendo substancialmente toda a extensão transversal do recipiente (2) e sendo delimitada longitudinalmente por porções de paredes laterais longas (4, 5) que separam dois distribuidores sucessivos (10).

[064] O processo se inicia e termina, preferivelmente, em zonas sem ocorrência de alimentação (Z”), ou seja, é iniciado em uma zona (Z”) próxima da parede superior (6) e terminado em uma última zona (Z”) próxima da parede de descarga.

[065] Uma zona sem ocorrência de alimentação (Z”) próxima da parede superior (6) (isto é, na localização dos grãos (S1)) é também preferida para estabelecer um vórtice regular para os grãos (S1), antes dos mesmos serem umedecidos pelo fluido de crescimento.

[066] Outras características do granulador mostrado nas figuras 8 e 9, incluindo um sistema de sopramento de ar (A) para manter o estado do leito fluido e a provisão de condição de vórtice conforme visto nas figuras 6 ou 7, podem ser proporcionadas substancialmente de acordo com as divulgações acima citadas dos documentos de patentes WO 02/074427 e WO 2005/097309.

[067] O processo de granulação que é executado pelo leito fluido será agora resumidamente descrito.

[068] Em condições de estado uniforme, os grãos e grânulos de crescimento no interior do recipiente (2) são mantidos em uma condição fluidizada (leito fluido) pelo fluxo de ar (A), cruzando a base (3) e distribuídos no interior do leito de uma maneira não homogênea, de modo a criar e manter um vórtice (V).

[069] O nível do leito fluido é determinado pela descarga através da abertura (8) ou por uma válvula de descarga automática, seguindo o fluxo principal a partir da parede superior (6) na direção da parede oposta (7).

[070] Deve ser ainda observado que o ar (A) realiza uma troca térmica com os grânulos de crescimento que formam o referido leito fluido, se aquecendo progressivamente. De fato, o ar (A) remove o calor de solidificação de um fluido de crescimento alimentado sobre os grãos (S1), e sobre os grânulos de crescimento.

[071] As partículas do leito fluido (grânulos ou grãos) localizadas na sua camada superior são contatadas e umedecidas diversas vezes com as partículas do líquido de crescimento atomizado do fluxo (L), com solidificação da substância e parcial evaporação do solvente que pode se encontrar no interior do dito líquido de crescimento. Como conseqüência, a temperatura dos grânulos é aumentada na zona relativa (superior) do leito fluido.

[072] Com referência, por exemplo, à figura 6, os grânulos “umedecidos” são impulsionados na direção da parede oposta (4) e se desviam naturalmente na direção da base (3) do recipiente (2), sob a ação do vórtice (V). No curso na direção da base (3), os grânulos deixam a camada quente superior do leito fluido, atravessando progressivamente as camadas mais frias. Durante esse curso, o líquido de crescimento é solidificado e consolidado sobre a superfície dos grânulos. Essa etapa é completada durante o curso dos grânulos, na direção da parede (5); depois, os grânulos se desviam próximo da parede (5) e, novamente, na direção da camada quente superior do leito fluido (ver a figura 6).

[073] O curso descrito acima é substancialmente repetido e as etapas de umedecimento, solidificação e evaporação são repetidas com progressivo aumento de massa e volume, durante o percurso da parede (6) para a parede (7), induzido pelo fluido venal (ver a figura 5).

[074] A modalidade mostrada pela figura 7 possibilita substancialmente dobrar a produção do granulador, ao mesmo tempo em que se mantém a mesma dimensão do recipiente e condições de operação do leito fluido.

[075] Com referência ao granulador mostrado pelas figuras 8 e 9, as zonas sem ocorrência de alimentação (Z”) (alternativas às zonas de “umedecimento (Z')), proporcionam uma secagem dos grânulos através do fluxo de ar (A), que permite uma substancial evaporação do solvente residual do líquido de crescimento e recuperação do calor de solidificação, dessa forma, obtendo uma posterior consolidação para os grânulos de crescimento, o que, vantajosamente, melhora suas propriedades mecânicas, em particular, sua propriedade de dureza.

[076] Pode ser observado que as partículas do leito fluido ganham volume e massa ao cruzar cada zona (Z'), onde as mesmas são submetidas ao umedecimento e solidificação do líquido de crescimento; a subseqüente alternativa zona (Z”) proporciona uma substancial secagem e etapas de consolidação para aumentar a dureza do produto. Essa modalidade da invenção com zonas de alimentação (Z') e zonas sem ocorrência de alimentação (Z”) é particularmente preferida, na medida em que os grânulos produzidos são substancialmente monodispersos, dessa forma, obtendo-se um produto diretamente comerciável, isto é, a linha de saída (36) (figura 1) pode ser dirigida para armazenamento do produto final, sem necessidade de seleção. De qualquer modo, uma seleção pode ser proporcionada, porém, a parte residual será bastante pequena. Nesse caso, deve ser observado que a presente invenção elimina a necessidade de se utilizar uma parte do produto final para produção de grãos, isto é, o processo como um todo é mais efetivo.

[077] Resultados particularmente satisfatórios no campo da granulação da uréia são obtidos, ao se alimentar o fluxo (L), compreendendo o líquido de crescimento (solução de uréia), nas zonas (Z') do leito fluido, a uma velocidade entre 2 e 50 m/s, através de uma sucessão de 2 a 20 distribuidores (10), ao longo de uma única parede lateral longa do granulador (1). O espaçamento do distribuidor entre distribuidores consecutivos pode ser o mesmo ou diferente, dependendo da substância a ser granulada, sendo, preferivelmente, da ordem de grandeza da extensão do distribuidor. Um produto final com 90% dos grânulos medindo de 2 a 4 mm de diâmetro foi obtido.

[078] Junto com a possibilidade de obtenção de um produto final de adequada granulometria, isto é, diretamente comercializável, a presente invenção permite reduzir substancialmente os custos de investimento e manutenção, assim como, o consumo de energia da correspondente instalação de granulação.

Claims

1. Processo de granulação em leito fluido de uma determinada substância, compreendendo as etapas de: - proporcionar um leito fluido de um material particulado, o qual compreende grânulos da substância e partículas sólidas de uma apropriada substância que funcionam como grãos para o processo de granulação; - alimentar um fluxo de entrada (F) que compreende um líquido de crescimento (L) contendo a substância ao processo; - alimentar um fluxo (S1) dos grãos dentro do leito fluido para promover o crescimento dos grânulos e manter a massa fluidizada; - tomar um fluxo de grânulos sólidos como produção do processo realizado no leito fluido; caracterizado pelo fato de que uma primeira porção (F1) do fluxo de entrada (F) é alimentada diretamente ao leito fluido e uma segunda porção (F2) do fluxo de entrada (F) é usada para gerar pelo menos uma parte do fluxo (S1) de grãos; em que a segunda porção (F2) é uma porção menor do fluxo de entrada; e em que a proporção entre a segunda porção (F2) e o fluxo de entrada (F) é igual a d3/D3, onde (d) é o valor médio de uma dimensão caracterizadora dos grãos e (D) é o valor médio de uma dimensão caracterizadora dos grânulos sólidos obtidos na saída do leito fluido.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda porção (F2) do fluxo de entrada é solidificada pelo depósito de gotas líquidas sobre uma correia transportadora resfriada (41), obtendo-se pastilhas sólidas com um adequado diâmetro.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a segunda porção (F2) do fluxo de entrada é solidificada em uma torre de granulação (50).

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a segunda porção (F2) do fluxo de entrada é usada para gerar o fluxo total (S1) de grãos para o leito fluido.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o fluxo de saída (36) do leito fluido é diretamente tomado como produto final da granulação, sem posterior seleção e separação dos grânulos residuais.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a primeira porção (F1) do fluxo de fluido de entrada é alimentada ao leito fluido ao longo de uma linha de alimentação longitudinal contínua (34), sobre um ou ambos os lados do leito fluido.

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a primeira porção (F1) do fluxo de fluido de entrada é alimentada ao leito fluido em zonas de alimentação distintas e predeterminadas (Z"), alinhadas em uma direção de circulação principal do leito fluido, e sendo também alternada para zonas em que não ocorre alimentação (Z"") do mesmo leito fluido, as zonas de alimentação (Z") atuando substancialmente como zonas de umectação do material particulado pelo fluxo de fluido, e as zonas em que não ocorre alimentação (Z"") atuando substancialmente como zonas de secagem e consolidação das partículas de crescimento.

8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que uma condição de vórtice é induzida e mantida no leito fluido; com um vórtice transversal (V) ou uma disposição de vórtice transversal duplo (V1, V2), o eixo dos vórtices (V, V1, V2) sendo substancialmente paralelo a uma direção de fluxo principal do leito fluido.