CN114423514A

CN114423514A - 特别是用于尿素造粒的振动造粒桶

Info

Publication number: CN114423514A
Application number: CN202080066109.9A
Authority: CN
Inventors: 恩里科·里齐; 法比亚诺·蒙蒂尼
Original assignee: Casale SA
Current assignee: Casale SA
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2020-11-03
Publication date: 2022-04-29
Also published as: AU2020387997A1; EP4061521B1; EP3824997A1; US20220395793A1; EP4061521A1; CA3151755A1; WO2021099101A1

Abstract

一种用于液体造粒，特别是用于尿素的造粒桶，该造粒桶包括旋转组件、振动组件、磁致伸缩致动器，该磁致伸缩致动器被设置为将振动传递至所述振动组件，其中，所述磁致伸缩致动器是该旋转组件的一部分并且与所述振动组件牢固地连接，并且该桶包括滑动连接器，该滑动连接器被布置成将电力传输至所述致动器。

Description

特别是用于尿素造粒的振动造粒桶

技术领域

本发明涉及尿素造粒，特别是涉及用于尿素精加工的造粒桶的控制。

背景技术

在尿素合成方法中，尿素是从氨和二氧化碳开始被合成的。在大多数尿素装置中，尿素水溶液是在尿素合成段中被产生的；然后该溶液在一个或更多个回收段中被处理以去除未转化的物质(大部分处于氨基甲酸铵的形式)，并且获得具有尽可能低的污染物和未转化的物质的尿素和水的溶液。

在用于生产固体尿素的精加工部分中，将水从该纯化的尿素溶液中去除以形成高浓度的尿素熔体。

用于将尿素熔体转换成固体尿素的已知技术是造粒方法，其中，小液滴尿素熔体以与冷却空气逆流的从造粒塔的顶部落下，并且固化的尿素液滴在塔的底部被收集。

该方法的第一个挑战是如何从尿素熔体的输入进料中产生合适的尿素液滴。无论其生产技术如何，液滴将在平均尺寸附近被统计性分散，导致固体产物的尺寸在所希望的尺寸(例如2mm直径的颗粒)附近的某种分散。大的分散意味着相当大的部分的固体产物可能超出可接受性(因为颗粒太大或太小)。因此，需要产生具有尽可能低的分散的液滴流。理想地，具有相同尺寸的颗粒流被称为单分散流。

用于产生液滴的技术是将尿素熔体供给至具有穿孔侧壁的快速旋转桶中。所述桶被安装在造粒塔的顶部上并且围绕竖直轴线旋转；因此，液体以小液滴的形式从穿孔侧壁被喷射。在接近单分散流的尝试中，已经发现沿着旋转轴线竖直地振动桶是有利的，因为振动有助于将从快速旋转的穿孔的桶被喷射的液体射流破碎成小且均匀的液滴。

整个桶或仅其一部分可振动。EP 1624957公开了一种振动造粒桶，EP 2008709公开了一种改进，其中，仅使桶的侧壁振动以减小振动质量和相关的惯性应力。

在振动桶的现有技术中，振动是气动产生的，例如使用具有偏心质量的气动运行的涡轮机。这些系统具有以下缺点：它们消耗压缩空气；它们将相当大的应力传递至桶；它们不提供对振动的精确控制。

已经发现，振动的振幅和频率对由桶的穿孔壁喷射的液滴的形成具有实质性影响。因此，振动的精确控制对接近单分散液滴(即，液滴具有所有相同尺寸)并且获得更好质量的固体产物是至关重要的。

振动造粒桶的最新发展是使用磁致伸缩装置作为振动发动机。磁致伸缩装置包括由于其磁化而改变其长度的磁致伸缩元件。通过施加具有适当频率和幅度的时变电流，该装置可因此以明确定义的频率和幅度传递机械振动，该明确定义的频率和幅度取决于激励电流的频率和电压。磁致伸缩发动机的使用由于其对振动的极其精确的控制似乎有望替换机械或气动振动器。

现有技术的具有磁致伸缩动力振动的旋转造粒桶包括安装在造粒桶的非旋转部分中的磁致伸缩装置。因此，振动经通过合适的链接从非旋转部分被传递至桶的旋转振动组件。该链接可以包括例如合适的轴承。

然而，该机械链接由于工作公差而引入一定的间隙并且可能具有倾卸效应。因此，由磁致伸缩装置产生的振动的非常高的精度可能被影响。此外，典型地在10-20微米范围内的非常小的振动幅度可以减小到振动对于该目的不再有效的程度。最后，振动通过轴承的传递会减小轴承的寿命，随之降低系统的可靠性。

EP 0233384公开了包括电磁振动发生器的造粒桶。

发明内容

本发明旨在克服以上限制。本发明旨在改进现有的磁致伸缩振动造粒桶的技术。更特别地，本发明旨在提高振动的准确度、精度和振幅，避免磁致伸缩装置的固有高精度由于其与振动组件的机械连接而损失。

以上目的是通过根据权利要求1所述的造粒桶来实现的。

桶包括旋转组件和振动组件。旋转组件可包括造粒桶的一个或更多个部件。

在本发明的桶中，磁致伸缩致动器是旋转部分。磁致伸缩致动器是造粒桶的旋转组件的一部分，并且因此，所述致动器在造粒桶的操作期间旋转。

振动组件可包括旋转组件的部分或全部。在一些实施例中，旋转组件与振动组件重合，使得所有旋转部件也振动。例如，整个桶在操作期间旋转和振动。在其他实施例中，振动组件可仅包括旋转组件的一些部件，并且因此，桶包括在使用中旋转但不振动的一个或更多个部件。

磁致伸缩致动器是旋转组件的一部分并且与振动组件刚性连接。因此，磁致伸缩致动器在操作期间与振动组件的旋转部分一起旋转。桶还包括被布置成将电力传输至所述磁致伸缩致动器的合适的滑动连接器。

在一些实施例中，振动组件可包括旋转子组件和非旋转子组件，其中磁致伸缩致动器属于旋转子组件。所述子组件中的每一个可包括振动组件的一个或更多个部件。

通过提供磁致伸缩致动器作为旋转部件，振动可以通过不具有阻尼效应的刚性连接来传递。因此，磁致伸缩致动器的性能在将振动传递至振动组件时得以保持。

与精度受非旋转磁致伸缩致动器与旋转振动部分之间的联系影响的现有技术系统相比，被传递至旋转振动组件的振动能够以更准确的方式控制。因此，本发明可以更好地接近实现单分散的液滴流的目标。

在从属权利要求中描述了一些优选实施例。

优选的应用是尿素的造粒。本发明的一个方面是本发明的造粒桶的用途是用于尿素熔体的造粒和尿素的固体颗粒的生产。优选地，尿素熔体包含大于99％的尿素，例如至少99.6％的尿素。

具体实施方式

在优选实施例中，造粒桶具有穿孔侧壁，该穿孔侧壁为旋转组件的一部分并且也为振动组件的一部分。穿孔侧壁横向界定用于容纳待造粒液体的腔室。在使用中，由于旋转的离心力，液体射流被喷射穿过穿孔侧壁。穿孔侧壁的振动有助于将液体射流分解成均匀的液滴。

滑动连接器优选地是滑环。在优选实施例中，所述滑环可包括外圆柱元件和内圆柱元件，外元件同轴地围绕内元件。外元件是静止的并且内元件被刚性地固定在致动器上。外元件包括电刷或电线，内元件包括与所述电刷或电线滑动接触的导电环。

磁致伸缩致动器被适配成沿着旋转组件的旋转轴线提供振动。在实施例中，磁致伸缩致动器可以是沿着所述轴线延伸的细长本体的形式。

磁致伸缩致动器可通过刚性元件被连接至振动组件。因此，致动器与振动组件基本上是一体的。

所述刚性元件可具有细长状并且更优选地具有杆状。所述刚性元件可具有刚性地连接至致动器的第一端和刚性地连接至振动组件的部件的与第一端相对的第二端。

静止部是桶在操作期间既不旋转也不振动的部分。静止部可用作桶的支撑部。例如，桶可被安装在造粒塔的顶部并且被静止部支撑。静止部可包括中空管，该中空管也是待造粒液体的进料管。

在特别地优选实施方式中，桶包括框架，该框架限定用于容纳待造粒液体的腔室，并且穿孔壁通过悬置装置连接至所述框架，该悬置装置被适配成用作振动隔离器并且使穿孔壁从框架振动地分离。

更优选地，致动器通过刚性杆牢固地连接至旋转振动组件，杆的一端被固定至致动器，杆的相对端被固定在造粒桶的底板上；所述底板被刚性地连接至桶的穿孔的所述壁，使得底板和穿孔侧壁被制成一体并一起振动；穿孔侧壁通过用作振动隔离器(例如，过滤器)的可变形密封件被连接至桶的框架，使得侧壁的振动被机械地过滤且不从侧壁被传递到框架。

现在借助于附图阐明本发明，其中：

图1是根据优选实施例的造粒桶的示意图。

图1示出了以下项。

1 造粒桶

2 静止进料管

3 旋转轴

4 液体腔室

5 穿孔侧壁

6 桶的底部

7 磁致伸缩致动器

8 传输杆

9 滑环

10 侧壁的下部密封件

11 侧壁的上部密封件

12 入口管

13 轴承

14 框架

15 内圆柱

16 旋转轴线

17 下凸缘

18 桶的盖

19 轴的上部区段

造粒桶1例如竖直地被安装在造粒塔的顶部。

桶1包括轴3，该轴被配置成相对于框架部分14围绕由轴承13支撑的轴线16旋转。轴3被连接至合适的电动机(未示出)。

轴3穿过静止进料管2，静止进料管在运行中不旋转。所述进料管2具有用于引入液体(例如尿素熔体U)的入口管12。尿素熔体U从进料管2的底部开口进入液体腔室4。

轴3的底端被固定至下凸缘17。下凸缘17进而通过下部密封件10连接至穿孔侧壁5和底部6。所述下部密封件10能够传递扭矩，并且因此，当轴3旋转时，穿孔侧壁5开始旋转。然而，密封件10在轴线16的竖直方向上是高度可变形的，因此不能传递竖直应力，特别是如果该应力以高频率交替的情况下。上部密封件11是类似的，在轴线16的方向上是柔性的。

磁致伸缩致动器7被固定至旋转轴3的上部区段19。磁致伸缩致动器7与轴3和桶1的所有其他旋转部分一起旋转。

此外，磁致伸缩致动器7通过杆8刚性地连接至底部6。驱动轴3是中空的并且杆8与所述轴3被同轴地安装。杆8的底端被固定至底板6并且底板6被固定至穿孔侧壁5。底板6和穿孔侧壁5的组件通过密封件10、11连接至下凸缘17和盖18。

磁致伸缩致动器7由滑环9供电。滑环被连接至合适的电源并且包括静止外环和旋转内环15。在外环与内环之间建立合适的电接触，例如，通过电刷或电线与导电环接触。

当通电时，磁致伸缩致动器7根据轴线16的方向以取决于激励信号的频率和振幅振荡。该振动通过杆8和底部6的刚性连接而传递至穿孔侧壁5。然而，振动被密封件10和11过滤，使振动不被传递至凸缘17和盖18。

在操作中，轴3使下凸缘17、穿孔侧壁5和盖18旋转。被固定至轴3的底部6和上部部分19的磁致伸缩致动器7也旋转。穿孔侧壁也沿着轴线16振动。容纳在液体腔室4中的液体尿素熔体U由于离心力而从穿孔侧壁5被喷射；侧壁5的振动有助于将液体射流分解成规则尺寸和形状的液滴。

Claims

1.一种用于液体造粒的造粒桶(1)，所述造粒桶包括：

静止部(2)；

旋转组件，所述旋转组件被布置成相对于所述静止部围绕所述桶的主轴线(16)旋转，

振动组件，所述振动组件包括所述旋转组件的部分或全部，并且所述振动组件被布置成沿所述主轴线的方向相对于所述静止部振荡；

磁致伸缩致动器(7)，所述磁致伸缩致动器被设置成将振动传递至所述振动组件；

其中，所述旋转组件包括所述磁致伸缩致动器并且所述磁致伸缩致动器与所述振动组件刚性地连接；

所述桶还包括滑动连接器(9)，所述滑动连接器被布置成将电力传输至所述磁致伸缩致动器。

2.根据前述权利要求中任一项所述的桶，其中，所述滑动连接器是滑环。

3.根据权利要求2所述的桶，其中，所述滑环包括外圆柱元件和内圆柱元件，外元件同轴地围绕内元件，所述外元件是静止的，并且所述内元件刚性地固定至所述磁致伸缩致动器(7)，所述外元件包括电刷或电线，并且所述内元件包括与所述电刷或电线滑动接触的导电环。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的造粒桶，其中，所述磁致伸缩致动器(7)通过刚性元件(8)牢固地连接至所述振动组件。

5.根据权利要求4所述的桶，其中，所述刚性元件(8)具有细长状，并且优选地具有杆状或管状。

6.根据权利要求4或5所述的桶，其中，所述刚性元件(8)具有刚性地连接至所述磁致伸缩致动器(7)的第一端和刚性地连接至振动组件的部件(6)的与第一端相对的第二端。

7.根据前述权利要求中任一项所述的造粒桶，其中，所述静止部(2)包括中空管(12)，所述中空管也是待造粒的所述液体的进料管。

8.根据前述权利要求中任一项所述的造粒桶，其中，所述旋转组件包括所述桶的穿孔侧壁(5)，并且所述穿孔侧壁也是所述振动组件的一部分。

9.根据权利要求8所述的桶，其中，所述桶包括框架，所述框架限定用于容纳待造粒液体的腔室(4)，并且所述穿孔壁(5)通过悬置装置(10、11)连接至所述框架，所述悬置装置被适配成用作振动隔离器并且使所述穿孔壁从所述框架振动地分离。

10.根据权利要求9所述的桶，其中，所述磁致伸缩致动器(7)通过刚性杆(8)牢固地连接至旋转和振动组件；所述杆的一端被固定至所述致动器(7)；所述杆的所述相对端被固定至所述造粒桶的底板(6)；所述底板与所述桶的穿孔的所述壁(5)是一体的，使得所述底板和所述穿孔侧壁一起振动；所述穿孔侧壁通过用作所述振动隔离器的可变形密封件(10，11)连接至所述桶的框架，使得振动不从侧壁被传递至所述框架。

11.根据前述权利要求中任一项所述的桶，其中，所述振动组件包括旋转子组件和可选的非旋转子组件，所述磁致伸缩致动器是所述振动组件的所述旋转子组件的一部分。

12.根据前述权利要求中任一项所述的造粒桶，所述造粒桶用于尿素熔体的造粒。

13.根据权利要求12所述的造粒桶的用于尿素熔体的造粒和尿素的固体颗粒的生产的用途。