CN101720250B - 粒化方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种粒化方法，其中液体通过具有穿孔的侧壁(15a)的旋转的造粒桶(15)喷射入造粒塔(1)，并且从所述穿孔的侧壁出射的所述液体射流被施加一个沿造粒塔(1)轴向(A-A)的振动动作，同时所述桶中剩余的液体传质基本上不受所述振动动作的影响。也公开了一种适当的装置，其中所述造粒桶(15)的所述穿孔的侧壁(15a)与振动给予构件连接并与所述桶的所述构架(15b，15c)具有柔性连结。

Description

粒化方法和装置

技术领域

从最广的层面讲，本发明涉及流体或半流体物质的微粒化。

特别地，本发明涉及一种粒化方法，其中流体物质被输送到设置在造粒塔中的旋转造粒桶内，其含有给定的该物质的液体传质(mass)，并有穿孔的侧壁，该流体物质以液体射流的形式，通过上述穿孔的侧壁，从上述造粒桶喷洒进造粒塔内。本发明还涉及一种适用于实施上述方法的装置。本发明的一个优选应用是尿素微粒或颗粒的生产。

背景技术

以流体状态(例如分散或溶解在液相中，甚至熔化状态)得到的给定物质的粒化是在圆柱状的塔内进行的，也称为造粒塔，在其中产生上述物质小液滴的向下流动，并提供以逆向流动形式向上流动的合适的冷却气体介质(例如空气)，因此下落的液滴凝固为基本球状的微粒。

一种已知的上述小液滴的向下流动的产生方式为将液体物质送入穿孔的容器中，也称为造粒桶。通常造粒桶设置在造粒塔的顶部，并且绕造造粒塔的纵轴旋转。

粒化方法的主要挑战是产生单分散流动，即(尽可能)具有相同的形状和相同的尺寸的液滴的流动，优选为球状。从单分散流动获得的固体微粒，形状和尺寸保持一致，是一种质量更好的产品。

为了改进液滴的一致性，对液体射流加以某些种类的扰动是众所周知的，其有助于将液体射流分解成液滴。为达到这一目的，可使用一个旋转和振动的造粒桶是众所周知的，其中液体射流被施以与塔的纵轴方向一致的振动形式的扰动。

US-A-4585167公开了一种用穿孔的容器将大量液体分为液滴的方法，并且公开了旋转和摆动容器以用于液体射流的扰动。

在下面的说明中，术语“振动技术”一般是指一种粒化方法，其中，如上所述，被粒化的液体物质送入具有穿孔的侧壁的造粒桶中，并为了给液体射流提供一扰动和促进尺寸一致的液滴的形成，所说的造粒桶依照造粒塔的纵轴振动。

已经发现桶和其中所含液体的振动改善了单分散流体的相似性，即振动的桶比以同样速度旋转的非振动桶产生更好的一致性。但是，存在对液滴的单分散性改进的不断需求，尤其是在单分散性流体更难获得的高转速下。特别地，在速度大于50-80rpm(每分钟转动次数)下好的单分散性更难获得。

应该知道上述50-80rpm的值是为举例而引用的，并且根据情况可能会变化。在任一情形下，中型或大型工厂因经济原因需要一种高速旋转的桶，也就是200-300rpm。作为一个基本原则，为了获得高生产率需要高的转速，特别是在大型工厂，其中优先选择在塔的中心安装一个桶而不是低速旋转的多个桶。

这样，仍然有必要改进上面提到的，在任何转速但尤其是大型工厂所需的高速下的振动技术的性能。

发明内容

本发明的基本技术问题是满足上述需求，即寻找一种方法和装置，适用于在粒化方法中提高液滴的单分散性，该方法在配备转动和振动的造粒桶的造粒塔内进行，特别是当所述桶的转动在高速下进行时。根据本发明，上述问题通过给定的流体状态物质的粒化方法得到解决，其中所述流体物质传送入旋转的造粒桶，其设置在造粒塔中，容纳上述物质的给定的液体传质并具有穿孔的侧壁，而且上述流体物质以液体射流的形式，通过所述穿孔的侧壁从所述造粒桶喷射入造粒塔中，其特征在于所述液体射流被施以沿造粒塔轴向的振动，而容纳在桶中的液体传质基本上不受所述振动的影响，并且通过对上述穿孔的侧壁施加振动动作且使造粒桶的剩余部分与所述振动动作隔离，将所述振动传递给所述液体射流。

优选地，通过对穿孔的侧壁施以适当的振动给予部件的动作，以及通过提供基本上具有构架部分和穿孔的侧壁的桶实现的，该侧壁与上述构架部分是振动地分离的。

在此说明书中，术语“振动地分离”是指穿孔的侧壁与桶的构架部分通过本质上不能传导振动动作的连接构件或与桶的构架部分机械地断开的方式连接。优选地，穿孔的侧壁与构架部分通过活动连接的方式连接，该连接的使用适用于对通过振动给予构件传输至所述穿孔的侧壁的振动力起到机械过滤器的作用穿孔的侧壁。因此，根据实施本发明更优选的方式，依据上述方法提供一种将流体或半流体物质微粒化的装置，包括造粒塔和设置在所述塔内的旋转的造粒桶，并连接在所述物质的送料构件和旋转轴上，其中造粒桶包括构架部分和穿孔的侧壁，并与合适的振动给予构件连接，适用于为了提供基本沿所述造粒塔的轴向方向的振动动作，其特证在于所述振动给予构件与所述桶的穿孔的侧壁连接，并且在所述桶的穿孔的侧壁和所述同一个桶的构架部分之间提供适当的柔性连接，所采用的上述柔性连接对于所述振动动作起到机械过滤器的作用，因此上述振动给予构件的运转引起穿孔的侧壁的振动，同时桶的构架部分本质上与振动动作力分离。

在以上装置的一个优选实施方式中，造粒桶的构架部分包括顶盘和底盘；穿孔的侧壁与所述顶盘通过第一柔性连接连接，并且也与所述底盘通过第二柔性连接连接。所述桶还可以包含一套叶轮将顶盘和底盘刚性地连接。

更优选地，所述第一和第二柔性连接是通过与穿孔的侧壁的顶部固定部分和顶盘紧密连接的第一弹性圈以及与穿孔的侧壁的底部固定部分和底盘紧密连接的第二弹性圈而获得的。

优选地，所述弹性圈由弹性体制成。根据另一个发明的特点，所述弹性圈可以有多层结构。

在另一个(未示出)实施方式中，在桶的穿孔的侧壁和同一个桶的构架部分之间的所述活动连接可由一个或多个适当的伸缩接头或等同方式组成，例如圈或者其他的具有适当的厚度和/或波浪形轮廓的连接部件，目的是为了取得预计的过滤振动的效果而提供一定程度的活动性。更一般地，应该理解为，适用于过滤振动使桶的构架部分本质上不受其影响的任何活动连接都可以使用。

根据另一发明的特点，所述的在桶的穿孔的侧壁和同一桶的构架部分之间柔性连接基本上在桶的轴向方向是活动的，如上所描述的起到过滤器的作用，但基本上在扭力的方向是刚性的，因此可以适用于从桶的构架部分传递旋转驱动扭矩到其侧壁上。

仍然参考优选的实施方式，该装置包含底部凸缘，由转轴支撑，连接在振动给予构件上并且具有固定在桶的穿孔的侧壁上的外围部分。在特定的优选实施方式中，所述凸缘沿着轴向方向在旋转轴的底端通过一个或多个弹簧作为复位弹簧或者等同的弹性构件例如弹性体制成的减震器弹性地支撑。振动给予构件与所述驱动凸缘相连，优选地放在一个封闭的箱子里，以便直接作用于凸缘本身。适当的制动方式也可以提供。

在进一步(未示出)的实施方式中，穿孔的侧壁可能与桶的构架部分是机械地分离的，优选地通过适当的方式(缓冲垫或等同物)避免流体渗漏。

所述振动作用的频率取决于将粒化的流体物质和其他参数，并且能根据已知的指标确定，这里不详细讨论。一个优选的应用是尿素的粒化。

已发现液滴流动的一致性通过上面的以任何转速特别是以高转速仅使桶的外围侧壁产生振动的技术得到了出人意料的改进。更详细地，一种均具有相同尺寸的球状液滴的很好的单分散性的产生，在非常高的速度下例如300rpm被观察到了。

这一在高速旋转下液滴的好的单分散性可产生更有价值的、与高生产效率相结合的最终产品。

继更好的单分散性和更好质量的最终产品的优势之后，本发明提供了要处于振动状态的传质等于穿孔的侧壁和少量液体质量的传质，与现有振动桶相比得到了减少。

存在几个与较低的振动质量相关的有益效果。首先，支撑物上的振动力以及机械疲劳的风险与以往技术相比大大减少了。例如上面引用的已知的US-A-4 585 167的解决方法，受到驱动轴很大的应力，同时遭受扭力和振动力。第二，减少的振动质量允许使用与现有技术的装置相比更小和更快的振动引擎。应该注意的是可获得的能产生强力的振动引擎通常局限于相对低的运转频率，同时能产生高频振动的引擎可产生的力量有限，不适合振动可观质量。本发明允许克服这一局限，例如将高频振动施加到高速旋转的大型造粒桶上。能量损耗也得到了减少。

进一步的特点和优势可从下面的实施方式中的一个非受限的例子的描述中更显而易见。

附图说明

图1为一种依照本发明的装置的示意图；

图2为图1装置的细节的剖面示意图。

具体实施方式

参照图1，显示了一种用于液体物质例如尿素的粒化装置，包含配备造粒桶15的造粒塔1。造粒桶15设置在塔1中并靠近其顶部。

造粒塔1具有圆柱形外壳2，具有纵轴A-A，并且通过一个底座3和顶壁或顶板4使相对的两端闭合。在外壳2的底部，提供了管道5和6以便在塔1中产生适当的冷却气体介质，例如冷却空气的连续的上升流动。进一步，在顶板4上提供了管道7、8以排放冷却介质和可能地从粒化物质中提炼的蒸汽碎片。

顶板4中心被一个管形圆柱状漏斗或管道9穿过，以输送需粒化的液体物质。更为具体地，管道9具有在外壳2外面的部分9a，与液体物质的输送管道10、外壳2内的部分9b和造粒桶15(图2)相连，特点是有多个狭缝13分布在侧表面以传输液体物质到桶15。管道9在相对的两端通过一个底盘12和顶盘关闭。

管形的管道9被轴14轴向穿过，与合适的引擎和造粒桶15耦合，以便将绕纵轴A-A的预定速度的转动传递给所述桶15。

更为详细的，造粒桶15包括穿孔的、截头圆锥形的侧壁15a和构架部分，其在给定的例子中，给定为由上底盘15b和下底盘15c通过适当数量的叶轮板20连接。

轴14通过传统方式支撑桶的构架，例如连接轴和下底座15c。

轴14的在桶15下面的一端与底部凸缘24连接，其具有中心部分24a和外围部分24b，并支撑箱子(carter)25，其中装有适当的已知为深色的振动装置(或引擎)26。

通过合适的键连接，轴14牢固地与凸缘24或桶15连接。在例子中，键21(或等同物)插在轴14和底盘15c之间以稳定连接。

优选地，所述振动装置26是气动装置，通过与轴14同轴的主管道27和进一步穿过凸缘24的空气管道28送入压缩空气。振动装置26也可以包括多个振动单元，通过由主管道27输送的各自的空气管道运转。

振动装置26牢固地与凸缘24耦合，即与其中心部分24a耦合，能够将振动动作传送到所述凸缘。凸缘24在轴向A-A通过图2所示的第一弹簧32和第二弹簧33弹性地支撑至轴14的一端。其它弹性构件，例如弹性体，可以用来替代所述弹簧32、33。制动构件如果需要也能提供。

凸缘24的外围部分24b，例如通过螺丝，与侧壁15a的底部固定部分40牢固连接，其在所给的例子中是金属圈，焊接在也由金属制造的侧壁15a的底部边缘上。

提供弹性圈42用于所述侧壁15a的固定部分40和底盘15c的外围部分的连接。弹性圈42，举例说，有内部和外部的圆周孔，这样具有第一套螺丝，通过介入弹性圈42，连接凸缘24的所述部位24b和所述固定部分40，以及第二套螺丝固定弹性圈42在盘15c上。因此，侧壁15a的上边缘具有固定部分43，而且提供弹性圈44以连接到顶盘15b上。

固定部分40和43优选地具有比侧壁15a更大的厚度，以便为所述弹性圈、桶的顶部和底部盘和其侧壁间的固定构件提供合适的空间。

应该理解所述弹性圈42、44在穿孔的侧壁15a和桶15的剩余部分之间即盘15b和15c提供一个柔性连接，同时侧壁15a通过凸缘24，与振动引擎26牢固连接。所述圈42、44的柔性连接本质上起到了对于振动力的机械过滤器的作用，即给予侧壁15a的振动力基本上没有传递给盘15b和15c。也应该注意到圈42、44在扭力的方向基本上是刚性的，即当轴14旋转时，它们能将扭矩从底盘15c传递到凸缘24和侧壁15a上。

弹性圈42、44优选地由弹性体制成。

如上述规定的，在根据本发明的装置的替代的实施方式中，柔性连接由一个或多个伸缩接头组成，例如两个伸缩接头放在与弹性圈42、44相同的位置上。在其它实施方式中，侧壁15a也能够与桶的构架部分机械分离。

本发明如下操作，液体物质通过管道10和漏斗9送入旋转的造粒桶15，其产生液滴的向下流动F(图1)进入塔1。振动引擎26，通过凸缘24，给予穿孔的侧壁15a绕轴A-A方向的振动动作力。弹性圈42、44在侧壁15a和盘15b、15c之间提供柔性连接，起到过滤振动力的作用，保持桶15的其它部分(即除去穿孔的侧壁15a的部分)基本上与振动分离。

替代地，穿孔的侧壁15a的振动动作给予从穿孔的侧壁自身出射的液体射流一个振动。所述振动是一种扰动，其有助于将液体射流分离成均匀的液滴流。

处于振动状态的传质实际上限制为侧壁15a、凸缘24和其它小的部分(例如固定部分40、43和螺丝)的传质，而盘15b、15c、叶轮20和装在桶中的大量液体未处在振动状态。

Claims (16)

1.一种给定的流体物质的粒化方法，其中所述流体物质被传送到旋转的造粒桶（15）中，其设置于造粒塔（1）内，容纳所述物质的给定液体传质并具有穿孔的侧壁（15a），而且所述流体物质以液体射流的形式通过所述穿孔的侧壁从所述造粒桶喷射入所述造粒塔，其特征在于，所述液体射流被施以沿所述造粒塔（1）的轴向（A-A）的振动，而容纳在所述桶（15）内的液体传质基本上不受所述振动的影响，并通过对所述穿孔的侧壁（15a）施以振动动作且使所述造粒桶的其余部分与所述振动动作隔离，将所述振动传递给所述液体射流。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述流体物质是尿素。

3.一种用于流体或半流体物质的粒化的装置，包括造粒塔（1）和旋转的造粒桶（15），所述造粒桶（15）设置在所述塔内并与所述物质的送料构件（10）和旋转驱动轴（14）连接，其中所述造粒桶（15）包括构架部分（15b、15c）和穿孔的侧壁（15a），而且连接至适当的振动给予构件（26），其适用于提供基本上沿着所述造粒塔（1）的轴向（A-A）的振动动作，其特征在于，所述振动给予构件（26）连接至所述桶的穿孔的侧壁（15a），而所述穿孔的侧壁（15a）与同一桶的所述构架部分（15b、15c）振动性地分离，以使所述振动给予构件（26）的运行引起所述穿孔的侧壁（15a）的振动，同时所述桶（15）的所述构架部分（15b、15c）基本上与所述振动动作分离。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述桶的所述穿孔的侧壁（15a）和同一桶的所述构架部分（15b、15c）之间的适当的柔性连接（42、44），所述柔性连接适用于对所述振动动作起机械过滤器的作用。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述造粒桶（15）的所述构架部分包括顶盘（15b）和底盘（15c），并且所述穿孔的侧壁通过第一柔性连接（44）与所述顶盘（15b）连接，还通过第二柔性连接（42）与所述底盘（15c）连接。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一和第二柔性连接通过紧固于所述穿孔的侧壁（15a）的顶部固定部分（43）和所述顶盘（15b）的第一弹性圈（44），以及紧固于所述侧壁（15a）的底部固定部分（40）和所述桶的所述底盘（15c）的第二弹性圈（42）而得到。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述穿孔的侧壁（15a）的所述顶部固定部分（43）和底部固定部分（40）是通过金属圈获得的，所述金属圈具有比所述侧壁更大的厚度，并且分别焊接到同一侧壁（15a）的上、下边缘，以为在所述弹性圈、所述桶的顶盘和底盘及其所述侧壁之间固定螺丝提供空间。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述第一弹性圈（44）和第二弹性圈（42）由弹性体制成。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一弹性圈（44）和第二弹性圈（42）具有多层结构。

10.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述柔性连接是由伸缩接头组成的。

11.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述柔性连接是由具有适当厚度起振动过滤器作用的连接部件组成的。

12.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，在所述桶（15）的穿孔的侧壁（15a）和其所述构架部分（15b、15c）之间的所述柔性连接（42、44）在所述桶的轴向（A-A）上基本是柔性的，但在扭力的方向基本是刚性的，这样适合传导旋转驱动扭矩。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，其进一步包含驱动凸缘（24），与所述旋转轴（14）连接，并具有固定于所述桶（15）的所述穿孔的侧壁（15a）的外围部分（24b）。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述驱动凸缘（24）沿着所述轴向（A-A），在所述旋转轴（14）的底端，由弹性构件（32，33）弹性地支撑。

15.根据权利要求13或14所述的装置，其特征在于，所述振动给予构件（26）直接与所述驱动凸缘（24）连接。

16.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述振动给予构件（26）是气动的，通过与所述旋转轴（14）同轴的压缩空气管道（27）输送。

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