BRPI0920853B1

BRPI0920853B1 - método de pulverização e bocal para a atomização de um líquido

Info

Publication number: BRPI0920853B1
Application number: BRPI0920853A
Authority: BR
Inventors: Gianfranco Bedetti
Original assignee: Casale Sa; Urea Casale Sa
Priority date: 2008-10-16
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2020-04-14
Also published as: UA107067C2; EP2177273A1; EP2349583A1; US8991721B2; MY158280A; AU2009304196A1; RU2011119471A; EP2349583B1; BRPI0920853A2; CN102176977B; US20110192910A1; EG26357A; WO2010043450A1; PL2349583T3; CN102176977A; CA2737659C; MX2011002859A; AU2009304196B2; CA2737659A1; US20150174544A1

Abstract

método de pulverização e bocal para a atomização de um líquido um método para atomizar um líquido (l) em um bocal de pulverização (1), em que uma fase gasosa (g) e dito líquido (l) são alimentados a uma câmara de mistura (30) do lado de dentro de dito bocal (1), obtendo uma emulsão do gás no líquido, a emulsão estando sob pressão do lado de dentro de dita câmara e formada por bolhas de gás envolvidas pelo líquido em um estado de filme; a velocidade da fase gasosana entrada da câmara de mistura é ao redor da velocidade do som ou superior, e o líquido atomizado é obtido por uma expansão de dita emulsão na saída de dita câmara. um bocal adequado (1) é também revelado, compreendendo uma câmara de mistura (30) e um dispositivo de distribuição (d) adaptados para proporcionar a alimentação apropriada de gás e líquido para formar dita emulsão.

Description

“MÉTODO DE PULVERIZAÇÃO E BOCAL PARA A ATOMIZAÇÃO DE UM LÍQUIDO”

Campo da invenção [001] A invenção se refere a um método de pulverização e a um bocal de pulverização relacionado para a atomização de um líquido. Uma aplicação preferida da invenção é a atomização de um líquido de crescimento em um granulador de leito fluido.

Estado da técnica [002] A atomização é a conversão de um líquido a granel em um spray fino ou névoa, por meio de um bocal adequado. Nos bocais de atomização do estado da técnica, o líquido é atomizado substancialmente por mistura com uma grande quantidade de ar, ou outro gás adequado, a uma alta velocidade. A razão ar/líquido é comumente ao redor de 2550%; o inconveniente relacionado é a necessidade de um grande compressor de ar e o consumo de energia.

[003] A atomização de um líquido tem muitos campos de aplicação. No resto deste relatório descritivo, será feita referência a uma aplicação preferida que é a atomização do líquido de crescimento em um granulador de leito fluido.

[004] Um granulador de leito fluido é um dispositivo para converter um líquido em partículas sólidas de uma forma e dimensão pré-determinadas. O processo de granulação em leito fluido é comumente usado para produzir grânulos de uréia, nitrato de amônio, cloreto de amônio, fertilizantes em geral.

[005] O documento WO 02/074427 revela um granulador de leito fluido compreendendo um recipiente em que um sistema de sopro de ar mantém uma dada quantidade de grânulos em um estado fluidizado, e os grânulos são progressivamente

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2/17 revestidos e alargados por um líquido de crescimento atomizado. Dito líquido de crescimento pode ser feito da substância pura a ser granulada ou uma solução da mesma. É também conhecido alimentar o leito fluido com pequenas partículas sólidas (tipicamente inferiores a 2 mm de diâmetro) da mesma ou outra substância, chamadas sementes, para proporcionar pontos de partida para a deposição progressiva do líquido de crescimento e promover o processo de granulação. O processo, em termos essenciais, ocorre por gotículas do líquido de crescimento umidificando, aderindo e solidificando nas sementes e grânulos que, juntos, formam o leito fluido.

[006] Um granulador de leito fluido deve ser alimentado com um líquido atomizado, tendo pequenas e poucas gotículas dispersas, para obter uma velocidade lenta de cristalização e, quando o líquido de crescimento é uma solução (por exemplo, solução aquosa), para obter uma rápida evaporação do solvente e alta pureza (por exemplo, 99,8%) do produto.

[007] Como indicado anteriormente, os atomizadores do estado da técnica necessitam um grande fornecimento de ar. A atomização do líquido de crescimento para a granulação de uréia, por exemplo, é realizado com razão de ar/líquido tipicamente entre 0,4 e 0,5. A taxa de fluxo de ar é ao redor de 50% da taxa de fluxo de líquido, e velocidade do ar ao redor de 200 a 300 m/s e pressão até 1 bar.

[008] O consumo de ar relevante é uma desvantagem principal. Uma planta para produzir uréia calculada em 2000 mtd (toneladas métricas por dia) requereria ao redor de 1000 mtd de ar, concretamente 10⁶ Nm³/d (um milhão de metros cúbicos normais por dia). Tal grande quantidade de ar em

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3/17 alta velocidade envolve uma seção de alimentação de ar cara e que consome muita energia. O investimento de capital para as máquinas (compressores, etc...) é relevante.

[009] O documento WO 02/083320 revela um bocal em que uma emulsão de uma fase gasosa em uma fase líquida é produzida alimentando a fase líquida através de um dispositivo de turbilhão, e alimentando a fase gasosa através de furos radiais ou fendas, a jusante de dito dispositivo de turbilhão. Para formar a emulsão, o líquido deve ser passado através de pequenas passagens definidas pelo dispositivo de turbilhão.

[010] A invenção revela uma melhora do processo de atomização do estado da técnica e os bocais relacionados.

Sumário da invenção [011] O problema fundamental da presente invenção é proporcionar um efetivo método e dispositivo para atomizar um líquido, com os objetivos de baixo consumo de ar ou gás, e desenho simples e confiável do bocal.

[012] A idéia básica fundamental da invenção é obter líquido atomizado pela expansão de uma emulsão adequada de uma fase gasosa no líquido, e obter dita emulsão por mistura de pequeno(s), mas muito rápido(s) jato(s) gasoso(s) com o líquido, do lado de dentro uma apropriada câmara de mistura do bocal de pulverização, a jusante do(s) bocal(s) do orifício de saída.

[013] Portanto, a invenção proporciona um método para atomizar um líquido em um bocal de pulverização, em que dito líquido e uma fase gasosa são alimentados a dito bocal de pulverização, e um fluxo atomizado é obtido na saída de dito bocal, o método sendo caracterizado pelo fato de que:

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4/17 [014] dita fase gasosa e dito líquido são alimentados via passagens respectivas a uma câmara de mistura do lado de dentro de dito bocal, onde uma emulsão do gás no líquido é obtida, a emulsão estando sob pressão do lado de dentro de dita câmara e formada por bolhas de gás envolvidas pelo líquido em um estado de filme;

[015] a velocidade da fase gasosa em uma região de entrada da câmara de mistura é ao redor da velocidade do som ou superior, para formar dita emulsão;

[016] dito fluxo atomizado é obtido por uma expansão de dita emulsão atomizando o filme de líquido na saída de dita câmara.

[017] A taxa de massa da fase gasosa alimentada a dita câmara de mistura, em uma modalidade preferida, é substancialmente inferior à taxa de fluxo de massa do líquido alimentado à mesma câmara de mistura, e preferivelmente a taxa de massa da fase gasosa é de 1 a 10% da taxa de massa de líquido.

[018] A velocidade da fase gasosa, de acordo com a invenção, é ao redor da velocidade do som, isto é, tendo a ordem de magnitude da velocidade do som, dependendo da temperatura; preferivelmente a velocidade da fase gasosa entrando na câmara de mistura é ligeiramente subsônica, sônica ou supersônica. A velocidade do líquido, em dita região de entrada da câmara de mistura, é então muito mais lenta à velocidade da fase gasosa, sendo usualmente inferior a 10 m/s.

[019] Preferivelmente, quando a fase gasosa é um gás bi-atômico, a pressão absoluta na câmara de mistura é aproximadamente ½ da pressão de alimentação da fase gasosa, como o gás bi-atômico é acelerado até a velocidade do som

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5/17 com uma razão de expansão aproximadamente 0,5. Em modalidades preferidas, a fase gasosa é alimentada à dita câmara de mistura a uma pressão relativa de aproximadamente 1 a 11 bar, e a pressão relativa do lado de dentro a câmara de mistura é de 0,5 a 5 bar.

[020] De acordo com uma modalidade preferida da invenção, a emulsão se expande em uma zona convergente da porção de extremidade do bocal de pulverização, compreendendo uma ou mais abertura(s) de orifício.

[021] De acordo com outro aspecto da invenção, a fase gasosa é alimentada a dita câmara de mistura via uma entrada de gás compreendendo pelo menos uma corrente de gás axial, entrando dita região de entrada da câmara de mistura, e a fase líquida entrada é distribuída de uma maneira simétrica ao redor de dita entrada de gás. Em modalidades preferidas, o líquido é distribuído via múltiplas passagens circulares ou tendo outra forma, distribuídas ao redor da zona de entrada de gás, por exemplo, em uma circunferência.

[022] A fase gasosa é usualmente ar. Uma aplicação preferida ao método anterior é a granulação de uréia, em que o fluxo de líquido é uréia líquida (uréia fundida) ou uma solução aquosa da mesma, e o fluxo de gás é ar, preferivelmente ar de qualidade instrumental.

[023] A invenção é adequada em particular, mas não exclusivamente, para atomizar líquido de crescimento em um processo de granulação em leito fluido. Um exemplo é a granulação de uréia, em que o líquido de crescimento é uréia líquida ou uma solução de uréia; ar é alimentado ao bocal a uma pressão de aproximadamente 5-7 bar, enquanto a pressão do lado de dentro da zona de mistura é de 2-4 bar, de modo que a expansão do ar entrando na zona de mistura converte a

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6/17 energia da pressão do ar em energia cinética, isto é, o fluxo de ar é fortemente acelerado e entra na zona de mistura ao redor da velocidade do som (tipicamente ao redor de 400 m/s), enquanto a uréia líquida é alimentada a uma velocidade muito inferior de alguns metros por segundo.

[024] Um objeto da invenção é também um bocal de pulverização adaptado para operar de acordo com o método anterior. Um bocal preferido compreende uma passagem de entrada de gás, e uma passagem de alimentação de líquido, e uma câmara de mistura em comunicação de fluidos com dita passagem de gás e passagem de líquido, por meio de um dispositivo de distribuição de gás e líquido disposto para proporcionar uma entrada de gás em alta velocidade em uma zona de entrada de dita câmara, e uma entrada de líquido muito mais lenta, distribuída de uma maneira simétrica ao redor de dita entrada de gás na zona de entrada da câmara, para formar uma emulsão do gás no líquido em dita câmara de mistura.

[025] Dita entrada de gás é desenhada para proporcionar uma velocidade da fase gasosa ao redor de aquela do som, ou superior. Em uma modalidade preferida, dita câmara de mistura é uma câmara cilíndrica simétrica ao redor do eixo do mesmo bocal, com uma porção convergente de extremidade terminando com uma abertura de saída.

[026] De acordo com uma modalidade, o dispositivo de distribuição de gás e líquido é disposto para proporcionar uma entrada de gás em alta velocidade rodeada pela entrada de líquido, por exemplo, na forma de fluxo de líquido distribuído sobre uma circunferência, em dita zona de entrada da câmara de mistura. Modalidades alternativas são possíveis, por exemplo, com o líquido entrando através de

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7/17 uma passagem anular ao redor da entrada de ar. A entrada de gás pode ser na forma de um ou mais jatos de alta velocidade, preferivelmente no eixo ou próximo o eixo da câmara de mistura.

[027] Em uma modalidade preferida, o dispositivo de distribuição de gás e líquido é substancialmente uma montagem de uma parte de corpo externa com uma parte interna, o acoplamento entre estas duas partes definindo uma entrada de gás relativamente grande em comunicação com a entrada de gás de bocal, e pequena(s) passagem(ns) de saída de gás, aberta na câmara de mistura. Desta maneira, o fluxo de gás é acelerado através de dito dispositivo, convertendo a energia da pressão em energia cinética. O dispositivo tem ainda pelo menos uma passagem de líquido, em comunicação com o bocal entrada de líquido, e abre na mesma câmara de mistura.

[028] Em uma realização preferida, dita parte de corpo externa e parte interna são formadas substancialmente como uma manga e um pino inserido coaxialmente na manga. A manga tem uma passagem de gás axial com uma abertura traseira em comunicação com a entrada de gás do bocal, e uma abertura frontal em comunicação com a câmara de mistura; o pino é modelado de modo a definir uma ou mais passagens em dita abertura frontal, adequadas para gerar corrente(s) de gás em alta velocidade na câmara de mistura; a manga porta uma parte de anel ao redor de dita abertura frontal, tendo uma pluralidade de passagens para a fase líquida em comunicação de fluidos com a câmara de mistura e a entrada de líquido do bocal. Por meio destas passagens, o líquido é distribuído ao redor do(s) jato(s) de gás em alta velocidade, na entrada da câmara de mistura.

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8/17 [029] De acordo com características de desenho preferidas adicionais, o pino tem uma porção de núcleo tendo um diâmetro igual à abertura frontal da manga, e uma porção de cabeça tendo um diâmetro igual à abertura traseira da mesma. Cortes longitudinais são formados ao longo do pino, desde a cabeça até a extremidade de dita porção de núcleo, a superfície inferior de ditos cortes estando a uma distância desde o eixo do pino inferior ao raio de dita porção de núcleo. No lado de entrada de dito dispositivo de distribuição, o fluxo de gás é permitido por grandes fendas definidas por ditos cortes longitudinais na porção de cabeça do pino, enquanto no lado de saída do dispositivo de distribuição, pequenas passagens de saída são definidas por ditos cortes, entre a porção de núcleo do pino e a abertura frontal da manga. Um exemplo será dado na descrição detalhada.

[030] O termo cortes deve ser destinado de uma maneira ampla, por exemplo, o pino pode ser usinado ou formado (por exemplo, moldado) diretamente com ditos cortes na porção de núcleo e porção de cabeça, ou os cortes podem ser formados como fresagens, ou em qualquer outra maneira equivalente.

[031] Preferivelmente, o bocal é formado por uma parte de corpo e uma ponta frusto-cônica, parafusada ou fixada a dita parte de corpo. O dispositivo de distribuição de líquido e gás é ajustado do lado de dentro do bocal, entre a parte de corpo e a ponta. A ponta termina com uma porção cilíndrica oca, definindo a câmara de mistura.

[032] As características principais da invenção são a formação de dita emulsão na câmara de mistura, onde o volume do gás fase é muito superior que o volume da fase

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9/17 líquida, e a atomização do líquido devido à explosão das bolhas formando a emulsão onde pressão cai na abertura de saída.

[033] Os jatos de gás contínuos saindo do dispositivo de distribuição são convertidos em bolhas enquanto contatam o líquido e o líquido, por outro lado, passa a uma condição de filme, assim formando a dita emulsão. Na porção de extremidade convergente de bocal, a jusante a câmara de mistura, a pressão da emulsão diminui e as bolhas de gás se expandem, assim formando uma emulsão com bolhas mais largas, mas ainda envolvida em um filme de líquido contínuo. Saindo o orifício de bocal, devido a queda de pressão súbita, a emulsão é fragmentada pela explosão das bolhas, quebrando o filme de líquido em um número de fragmentos de líquido minúsculos que, sob a tensão superficial, rapidamente se convertem em gotículas pequenas, esféricas. A saída de um bocal operando com o método anterior aparece como uma névoa muito fina com uma velocidade baixa.

[034] Uma primeira vantagem da invenção é o baixo consumo de ar e então menor custo de investimento para o sistema de alimentação de ar incluindo compressores e auxiliares, em comparação com os atomizadores do estado da técnica. Usualmente o consumo de ar é tão pequeno quanto 1/10 de um estado da técnica sistema.

[035] A invenção tem a vantagem adicional que somente o gás (normalmente ar) é alimentado através de passagens tendo uma pequena seção transversal, enquanto a fase líquida é alimentada a uma velocidade mais baixa e através de passagens com uma seção superior. A emulsão é obtida por meio de alimentação das duas fases na câmara de mistura, e sem a necessidade de proporcionar pequenas seções

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10/17 de passagem no lado de líquido, que é uma vantagem especialmente quando o líquido pode facilmente obstruir pequenas passagens. Este é caso, por exemplo, de uréia líquida ou soluções contendo uréia.

[036] O bocal revelado é também fácil de fabricar e montar. Em particular, como as pequenas passagens são obtidas pelo acoplamento de duas peças separadas, concretamente a manga e o pino coaxial, não existe a necessidade de usinar alguns some furos ou passagens muito pequenas, resultando em uma fabricação mais barata e fácil.

[037] Também deve ser notado que alimentando a fase gasosa (normalmente ar) a uma pressão relativamente alta não é uma desvantagem porque, graças a técnica de mistura, uma pequena quantidade de ar é suficiente.

[038] Uma preferida, mas não exclusiva, aplicação da invenção é um aparelho de granulação. A invenção pode ser usada, por exemplo, para a granulação de um produto como uréia, enxofre, nitrato de amônio ou outro fertilizante. A invenção é preferivelmente usada em combinação com o granulador de leito fluido revelado no pedido de patente N° WO 02/074427.

[039] As vantagens e as características da invenção serão mais bem mostradas a partir da descrição de uma modalidade ilustrativa e não limitante da invenção, feita a seguir no presente documento com referência aos desenhos incluídos.

Breve descrição dos desenhos

A Fig. 1 é uma vista em perspectiva frontal de um bocal adaptado de acordo com uma modalidade preferida da invenção.

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	A	Fig. 2	é uma vista	em perspectiva traseira	do
bocal de	Fig	. 1.
	A	Fig. 3 é	uma vista s	eccional do bocal das Figs.
1 e 2.
	As	Figs.	4 e 5 são	uma vista seccional e	uma
frontal	da	parte	externa ou	manga do dispositivo	de
distribuição	de gás	e líquido do	bocal de Fig. 3.
	As	Figs.	6 e 7 são	uma vista seccional e	uma
frontal	da	parte	interna ou	pino do dispositivo	de
distribuição	de gás	e líquido do	bocal de Fig. 3.
	A F	ig. 8 é	uma vista em seção transversal do bocal
das Figs.	4,	5 e o p	ino das Figs.	6 e 7, acoplado junto para

formar o dispositivo de distribuição de gás e líquido do bocal.

As Fig. 9 e 10 ilustram uma vista frontal e traseira do dispositivo das Fig. 8, visto respectivamente desde as direções IX e X indicadas em dita Fig. 8.

A Fig. 11 é um detalhe de Fig. 10 mostrando as pequenas passagens de ar no lado de saída do dispositivo.

A Fig. 12 é uma vista seccional do bocal em um exemplo de uso em um granulador de leito fluido de uréia.

Descrição detalhada de uma modalidade preferida [040] Um bocal 1 compreende uma parte de corpo principal 2 e uma ponta 3, fixada ao corpo principal 2 por parafusos 4 ou quaisquer outros meios apropriados. A ponta 3 tem uma porção de base substancialmente frusto-cônica 3a e uma porção substancialmente cilíndrica 3b, que no exemplo são integrais em uma peça única, mas em modalidades diferentes podem ser realizados como peças separadas.

[041] A parte de corpo principal 2 tem uma entrada de ar traseira 2a e entrada de líquido 2b. Dita entradas 2a

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12/17 e 2b estão em comunicação com uma passagem de gás 5 e uma passagem de líquido 6 na parte de corpo 2. A porção de bocal 3b termina com um orifício de bocal 35 (Fig. 3).

[042] Uma câmara de mistura 30 é formada do lado de dentro da porção 3b da ponta de bocal. A câmara 30 tem uma região de entrada 30a com uma porção 31 que, no exemplo, tem um diâmetro mais largo. A jusante a câmara 30 existe uma seção convergente 34 e o orifício de saída 35 do bocal 1. Dito orifício 35 pode ser formado para obter um fluxo em forma de ventilador ou cone.

[043] O bocal 1 compreende um dispositivo de distribuição de gás-líquido interno D. Basicamente, dito dispositivo D tem um lado de entrada que recebe os fluxos de ar e líquido dos canais 5 e 6, e um lado de saída que alimenta a câmara de mistura 30. O dispositivo de distribuição D é disposto para proporcionar apropriada alimentação de ar e líquido na região 30a da câmara de mistura 30. No exemplo, o dispositivo D é desenhado para proporcionar jatos gasosos em alta velocidade próximos ao eixo A-A, rodeado pelo líquido distribuído de uma maneira simétrica sobre uma circunferência.

[044] O seguinte é uma descrição de uma modalidade preferida com referência às figuras anexas 3 a 11.

[045] O dispositivo D é formado por uma manga 10 e um pino 20. O pino 20 é inserido coaxialmente na manga 10, e a montagem de manga e pino é posicionada entre a parte de corpo 2 e a ponta 3, em uma forma de assento pela porção frusto-cônica 3a da ponta 3.

[046] A manga 10 (Figs. 4-5) é substancialmente um corpo cilíndrico com uma passagem axial 11, tendo uma abertura traseira 12 e uma abertura frontal 13, dita abertura

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13/17 frontal tendo preferivelmente um diâmetro menor que a abertura frontal. A porção frontal da manga 10 tem um anel externo 14 com uma pluralidade de furos 15, distribuídos em uma circunferência 17 e ao redor da abertura frontal 13 da passagem axial 11. A beira interna 13a de dita abertura frontal 13 é arredondada.

[047] O pino 20 (Figs. 6-7) tem uma porção de extremidade 22 com uma dimensão global, tal como diâmetro, substancialmente combinando com a dimensão interna da abertura frontal 13 da passagem 11, e dita porção de extremidade 22 é modelada de modo a deixas pequena(s) passagem(s) entre o pino e a manga, no lado de saída do dispositivo D.

[048] Mais em detalhe, e em uma modalidade preferida, o pino 20 compreende uma porção de núcleo cilíndrica 23, e uma porção de cabeça 24 tendo um diâmetro superior que aquele da porção de núcleo 23. Pelo menos um corte longitudinal 25 é formado ao longo do pino 20, desde a cabeça 24 até a extremidade 22 da porção de núcleo 23, a superfície inferior de dito corte 25 estando a uma distância desde o eixo do pino (que em uso é o mesmo eixo A-A) inferior ao raio do núcleo 23. Preferivelmente, existem múltiplos cortes igualmente angularmente espaçados, por exemplo, quatro cortes em intervalos de 90°, como mostrado.

[049] O dispositivo D formado pela manga 10 e o pino 20 é mostrado na Fig. 8. O pino 20 tem aproximadamente o mesmo comprimento da manga 10, e pode ser ajustado na manga e através da passagem 11, até a porção de cabeça 24 repouse na superfície anular 18 indicada na Fig. 4.

[050] No lado de entrada do dispositivo D (Fig. 9), o diâmetro da porção de cabeça 24 substancialmente combina

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14/17 com o diâmetro interno da abertura traseira 12, com um espaço livre adequado para a livre montagem, e o fluxo de gás é permitido pelas fendas relativamente grandes 26 definidas pelos cortes 25 na cabeça de pino 24.

[051] No lado oposto da saída do dispositivo D (Fig.

10), o diâmetro da porção de núcleo 23 substancialmente combina com o diâmetro da passagem 13, com um espaço livre adequado para a livre montagem. Devido aos cortes 25, e suas distâncias do eixo A-A sendo inferior ao raio de núcleo 23, uma pequena passagem de saída 27 é definida por cada corte(s) 25 na porção de extremidade 22 do pino. Ditas pequenas passagem(ns) 27, devido a sua pequena seção transversal, são capazes de gerar jatos de gás em alta velocidade que entram na câmara 30, quando o bocal 1 está em uso. Um detalhe da saída de ar do dispositivo D é mostrado na Fig. 11, mostrando as passagens 27, entre o núcleo do pino 23 e a passagem 13 da manga.

[052] As passagens ou fendas 27, em uma modalidade preferida da invenção, têm uma forma alongada e são igualmente espaçadas ao redor do eixo A-A do bocal 1; mais preferivelmente de quatro a oito cortes 25 e correspondentes fendas 27 são proporcionadas. Em outra modalidade (não mostrada) da invenção, as passagens 27 podem ser obtidas com um elemento hexagonal tal como um perno ou parafuso, coaxial a uma abertura circular tal como a passagem 13.

[053] O dispositivo D é posicionado de modo que a passagem axial 11 da manga 10, via a abertura traseira 12, está em comunicação de fluidos com a entrada de ar. Um espaço anular 16 é definido ao redor do dispositivo D, entre a manga 10 e a porção 3a da ponta 3, dito espaço 16 estando em comunicação de fluidos com a entrada de líquido. Os furos 15

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15/17 proporcionam comunicação de fluidos entre dito espaço 16 e a câmara de mistura 30.

[054] Pode ser apreciado que o ar alimentado está em comunicação com a câmara de mistura 30 via a passagem 6 na parte de corpo 2, e então via as passagens 26 e 27 no dispositivo de distribuição D. O líquido alimentado, por outro lado, está em comunicação com a câmara de mistura 30 via o espaço anular 16 e os furos 15. Uma junta tórica 32 assegura a impermeabilidade da via de gás e outra junta tórica 33 é para a impermeabilidade da via do líquido. Outras gaxetas, se for apropriado, podem ser usadas.

[055] Pode ser ainda apreciado que os furos 15 proporcionam uma alimentação de liquido diferenciada à câmara 30, distribuída na circunferência 17 ao redor das passagens de gás 27. Em outras modalidades da invenção, o líquido pode ser alimentado à câmara 30 através de uma abertura circular, anular rodeando as correntes de gás entrando na mesma câmara 30. Para este propósito, uma passagem anular contínua, ou duas ou mais fendas alongadas, em forma de arco podem substituir os furos 15.

[056] As dimensões, obviamente, podem variar de acordo com as necessidades. A taxa de fluxo de entrada é determinada pela seção transversal total das passagens 27, que são para ser desenhada conseqüentemente. As figuras se referem a uma modalidade sônica, em que a velocidade de ar na saída das passagens 27 é aproximadamente a velocidade do som. Em uma modalidade supersônica, o perfil da passagem 13 e/ou o pino 20 é tal para determinar um canal convergente/divergente em ditas passagens 27.

[057] Em referência agora ao exemplo de uso da Fig. 12, o bocal 1 é acoplado a uma parede W de um granulador de

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16/17 leito fluido para uréia, e respectivos condutos de ar e líquido 7, 8 são conectados às entradas traseiras 2a e 2b. Uma cobertura 41 define um interespaço 40 ao redor dos condutos 7 e 8, que podem ser usados, se for apropriado, para fornecer um meio de aquecimento.

[058] O ar G é alimentado através do conduto 7 a uma pressão de ao redor de 5-7 bar, enquanto a pressão na câmara de mistura 30 é mantida mais baixa, por exemplo, de 2 a 4 bar. Fluindo através das passagens 27, o ar é acelerado conforme parte de sua energia da pressão é convertido em energia cinética, entrando a câmara de mistura 30 na forma de correntes axiais concentradas próximas ao eixo A-A.

[059] O líquido L, enquanto isso, é alimentado à mesma câmara de mistura 30 a partir conduto 8 via o espaço 16 e passagens formadas pelos furos 15, em uma velocidade baixa de alguns poucos metros por segundo. As correntes de líquido geradas pelos furos 15 entram na porção 31 da câmara de mistura 30, e são então direcionadas na região de correntes de ar. No exemplo, o líquido no conduto 7 é uréia derretida, e o vapor quente é fornecido no interespaço 40 para manter a uréia em um estado fluido.

[060] Portanto, a fase gasosa, neste exemplo o fluxo de ar, é dispersada na forma de bolhas muito pequenas na fase líquida formando uma emulsão ar-em-líquido na câmara 30, substancialmente de bolhas de ar envolvidas em um filme de líquido contínuo. A jusante, a porção convergente 34 proporciona uma zona de aceleração, onde a pressão da emulsão é abaixada e, como uma conseqüência, as bolhas de ar se expandem, levando a uma mistura em que bolhas são maiores e rodeadas pelo filme de fase líquida.

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17/17 [061] Saindo do orifício de bocal 35, a pressão cai e a emulsão é fragmentada em gotículas finas que, sob a ação da tensão superficial, foram gotículas pequenas e esféricas. A velocidade das partículas de líquido a jusante do orifício 35 é baixa, apesar da alta velocidade do fluxo de ar do lado de dentro da câmara de mistura 30. A saída do bocal 1 na realidade aparece como uma fina névoa de líquido atomizado. Portanto, o bocal 1 leva a cabo o método como revelado acima.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para atomizar um líquido (L) em um bocal de pulverização (1), em que dito líquido (L) e uma fase gasosa (G) são alimentados a dito bocal de pulverização (1), e um fluxo atomizado é obtido na saída (35) de dito bocal, o método sendo caracterizado pelo fato de que:

- dita fase gasosa (G) e dito líquido (L) são alimentados via passagens respectivas (5, 6) a uma câmara de mistura (30) do lado de dentro de dito bocal (1);

- a velocidade da fase gasosa em uma região de entrada (30a) da câmara de mistura (30) é em torno da velocidade do som ou superior, e a velocidade do líquido em dita região de entrada (30a) da câmara de mistura (30) é inferior à velocidade da fase gasosa; e

- a taxa de massa da fase gasosa alimentada a dita câmara de mistura (30) é de 1 a 10% de dita taxa fluxo de massa do líquido alimentado para a mesma câmara de mistura (30);

- de modo que a emulsão do gás no líquido é obtida, a emulsão estando sob pressão do lado de dentro da câmara (30) e formada por bolhas de gás envolvidas pelo líquido em um estado do filme;

- dito fluxo atomizado é obtido por uma expansão de dita emulsão atomizando o filme de líquido na saída (35) de dito bocal (1).
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a velocidade do líquido em dita região de entrada (30a) da câmara de mistura (30) é inferior a 10 m/s.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2 , caracterizado pelo fato de que a fase gasosa é alimentada

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2/5 a dita câmara de mistura (30) via uma entrada de gás compreendendo pelo menos uma corrente de gás axial, entrando na dita região de entrada (30a) da câmara de mistura (30), e a entrada de líquido na dita câmara (30) é distribuída de uma maneira simétrica ao redor de dita entrada de gás.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3,

caracterizado pelo fato de que o líquido é alimentado à câmara de mistura (30) via uma pluralidade de jatos de líquido distribuídos em uma circunferência (17) ao redor de

dita entrada de gás na câmara de mistura (30).
5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o fluxo atomizado na saída (35) de dito bocal é formado como uma forma de ventilador ou cone.
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o líquido atomizado é usado em um processo de granulação em leito fluido, e dito líquido (L) é uma fase líquida contendo um líquido de crescimento para dito processo de granulação em leito fluido.
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a fase gasosa é ar e a fase líquida é uréia líquida ou uma solução da mesma, ou nitrato de amônio, ou um fertilizante.
8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a fase gasosa é alimentada a dita câmara de mistura (30) a uma pressão relativa de aproximadamente 1 a 11 bar, e a pressão relativa do lado de dentro de dita câmara de mistura (30) é de 0,5 a 5 bar.

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9. Bocal de pulverização para atomizar um líquido (L), o bocal sendo projetado para operar conforme o método definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, o bocal compreendendo uma passagem de entrada de gás (5), e uma passagem de alimentação de líquido (6), e compreendendo ainda uma câmara de mistura (30) em comunicação de fluidos com dita passagem de gás (5) e passagem de líquido (6), por meio de um dispositivo de distribuição de gás e líquido (D) disposto para proporcionar uma entrada de gás em alta velocidade em uma zona de entrada (30a) de dita câmara (30), e uma entrada de líquido mais lenta na mesma zona de entrada (30a) da câmara, para formar uma emulsão do gás no líquido em dita câmara de mistura (30), caracterizado pelo fato de que o dito dispositivo de distribuição de gás e líquido (D) é disposto para proporcionar que a entrada de líquido seja distribuída de uma maneira simétrica ao redor de dita entrada de gás na zona de entrada (30a) da câmara e para proporcionar uma pluralidade de jatos de gás rodeados por um fluxo de líquido distribuído sobre uma circunferência, em dita zona de entrada (30a) da câmara de mistura (30), e em que o dito dispositivo de distribuição de gás e líquido (D) compreende uma manga (10) e um pino (20), o pino (20) sendo inserido coaxialmente em dita manga (10), e em que:

- a manga (10) tem uma passagem de gás axial (11) com uma abertura traseira (12) em comunicação com a entrada de gás, e uma abertura frontal (13) com um borda arredondada interna (13a) e em comunicação com a câmara de mistura (30); o pino (20) sendo modelado de modo a definir passagens (27) em dita abertura frontal (13) adequadas para gerar jatos de gás em alta velocidade em dita câmara de mistura 30;

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4/5 a manga (10) tem uma porção de anel (14) ao redor de dita abertura frontal (13) e tendo uma pluralidade de passagens (15) para a fase líquida, ditas passagens (15) estando em comunicação de fluidos com a câmara de mistura (30) e com a entrada de líquido, de modo que o fluxo de líquido das passagens (15) de dita flange, em uso, é distribuído ao redor da(s) corrente(s) de gás em alta velocidade, na entrada (30a) de dita câmara de mistura (30).
10. Bocal, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o pino (20) tem uma porção de núcleo (23) tendo um diâmetro igual a dita abertura frontal (13) da manga (10), e uma porção de cabeça (24) tendo um diâmetro igual a dita abertura traseira (12) da mesma, e cortes longitudinais (25) são formados ao longo do pino (20), desde a cabeça até a extremidade de dita porção de núcleo, a superfície inferior de ditos cortes estando a uma distância desde o eixo do pino (20) inferior ao raio de dita porção de núcleo (23), o pino sendo inserido em dita manga (10) formando o dispositivo de distribuição de gás-líquido, de modo que no lado de entrada de dito dispositivo de distribuição, o fluxo de gás é permitido por grandes fendas (26) definidas por ditos cortes longitudinais (25) na porção de cabeça (24) do pino, enquanto no lado de saída do dispositivo de distribuição, pequenas passagens de saída de gás (27) são definidas por ditos cortes, entre a porção de núcleo (23) do pino e a abertura frontal (13) da manga (10).
11. Bocal, de acordo com a reivindicação 9 ou

10, caracterizado pelo fato de que o bocal tem uma ponta (3) contendo dita câmara de mistura (30) e terminando com uma porção convergente (34) e com um orifício de bocal (35),

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5/5 dito orifício de bocal sendo modelado para formar um fluxo atomizado em forma de ventilador ou cone.
12. Aparelho de granulação em leito fluido, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um bocal conforme definido em qualquer uma das reivindicações 9 a 11.