CS201301B1 - Method of treating the solid,dissolved,disperged or semiplastic materials firstly the difficult expandable gases and/or fluid in the expanded layer and device for realiation the same - Google Patents

Description

201 301 (li) —jbjj—

ČESKOSLOVENSKASOCIALISTICKÁREPUBLIKA( 19 )

POPIS VYNÁLEZU

PATENT

K AUTORSKÉMU OSVEDČENIU (61) (23) Výstavná priorita(22) Přihlášené 29 11 76(21) FV 7699-76 (51) Int. Cl.3 H Ol J 19/00

ÚŘAD PRO VYNÁLEZY

A OBJEVY (40) Zverejnené 29 02 80(45) Vydané 01 03 83

Autor vynálezu MAJER JAWSLAV prof. RIDr. DrSc., BRATISLAVA a PETRÁČEK MILOSLAV ing., BRNO (54) SpCsob spracovania tuhých, rozpuštěných, dispergovaných alebo semiplastických látok,predováetkým ťažko expandovatelných plynom a/ alebo kvapalinou,v expandovanej vrstvěa zariadenie na realizáciu tohoto spdsobu 1

Vynález sa týká spdsobu spracovania tuhých, rozpuštěných, dispergovaných alebo semiplas-tických látok, predováetkým ťažko expandovatelných plynom a/ alebo kvapalinou, v expandovanejvrstvě a zariadenia na realizáciu tohoto spdsobu. Částice spráčovéváných látok sa dévajú dopohybu kombinovaným pdsobením prúdu plynového a/ alebo kvapalného média a miešania. U doteraz známých spdsobov pre spracovanie látok v expandovanéj, najmá fluidizovanejvrstvě sa ich částice uvédzajú do volného pohybu iba prúdom expanzného média, ktoré sa do spra-covávanej látky privédza zásadné fluidizačnou rýchlosťou. Často sa při tejto technike používáako expanzně médium kvapalina alebo jej zmes s plynom. V niektorých pripadoch sa postupné behomspracovania používají! médiá o meniacich sa fyzikálnych /teplota, tlak, vlhkost a pod./ alebochemických vlastnostiach /oxidačně, redukčně prostredie a pod./.

Samotná aplikácia fluidizačného média vystačuje vo velkom množstva použitia k vytvořeniudostačujúcej a dobře praeujúcej expandovanej vrstvy a k dobrému priebehu procesu.

Uvedeným spdsobom zodpovedajú svojou konátrukciou tiež příslušné zariadenia pre fluidi-začné procesy. Váčšinou sú vytvářené smerom hoře sa rozširujúcimi zvislými skriňami, rozděle-nými rovnými roštami na pracovný priestor a epodnú část pre přívod expanzných a spracovatelnýchmédií} táto v niektorých pripadoch bývá rozdělené na oddělené komory pre samostatný přívod mé-dií s odlišnými fyzikálnymi parametrami, připadne odlišnými chemickými vlastnostem! pre postup-né spracovanie fluidizovanej látky. Je tiež známe zariadenie, ktoré je tvořené vodorovné 201 301 2 201 301 umieetnenou válcovou skriňou zabezpečenou v apodnej a hornéj protil’ahlej časti roštami a vy-bavenou vo vnútri otočnými priehradkovými lopatkami, rozdelujúcimi pracovný priestor skrlnena samostatné oddiely. Priehradky sú tiež prispdsobené k dopravě spracovévanej látky v smerespracovania až k výstupnému hrdlu. Pod dolnou častou valcovej skrlne sú usporiadané oddělenékomory pře samostatný přívod fluidizačných a pracovných médií odlišných vlastností^ obdobnýsystém komdr je usporiadaný nad horným roštom valcovej skrlne, a to pre výstup fluidizačnéhomédia a produktov reakcie. Všetky zariadenia majú v hornej i dolnej časti příslušné hrdlé pre přísun spracovávanýchlátok a fluidizačných a pracovných médií ako i pre odvod fluidizačných a pracovných médií pouskutočnenej opeťácii, připadne produktov reakcie a pre odsun hotového produktu. Hrdlá přepřísun spracovávaných látok sú umiestnené na čelných stěnách zariadenia.

Opísané spCsoby a zodpovedajúce zariadenia majú zásadnú spoločnú nevýhodu v tom, že ne-umožňujú spracovanie látok, kterých Specifické fyzikálně vlastnosti alebo zvláštny tvar čas-tíc, napr. ihlicovité kryštály, obmedzujú možnost použitia technologie s fluidizovanou vrstvou. V takýchto případech je potřebné překonat mechanický odpor vrstvy, vzniknutý vSzbou jed-notlivých častíc} toho sa dosiahne iba tak vysokou rýchlosťou prúdu plynu, že nasledujúciproces má charakter pneumatickej dopravy. Takéto vlastnosti má napr. antibiotikum chloramfeni-kol, u ktorého sú fluidizované vrstvy s volným pohybom častíc, napr. pri pokuse o jeho dehydra-tóciu fluidnou technológiou, takmer vylúčené. Této technologie bola použitá preto, aby sa vy-užili výhody fluidného procesu pře dehydratéciu, t.j. využitie velkého Specifického povrchu,dokonalého kontaktu medzi plynom a pevnou fázou, účinného přechodu tepla a hmoty, čím umoř-ňujú prácu při nízkej teplete vo fluidizovanéj vrstvě, čo vylučuje tepelný rozklad produktu.Dehydratéciu chloramfenikolu sa nepodařilo realizovat na žiadnom zariadení pre fluidné procesy. Látok obdobného charakteru je vela. Avšak i látky s inak vhodnými fyzikálnymi vlastnosťa-mi sa napr. pri vysokom obsahu vlhkosti dostávajú do fluidizovaného stavu velmi ťažko. Dochádzaku kanálkovaniu, piestovaniu, hrudkovaniu, vo vrstvě vznikájú nefluidujúce útvary ležiace narošte a pod. Následky sa prejavujú v nerovnomernom spracovaní látky, nevyužití časti energiefluidizačného a pracovného média a áalej v miestnom prehriatí, ktoré m6že viesť k vzplanutiuobsahu kolony, ak sa dosiahne teplota vzplanutia a pod. Z hlediska konštrukcie zariadenia sú v tomto smere hlavné nevýhody v rovinnej priehradke/rošte/. Přístroje s válcovou skriňou sa tiež neukázali ako vhodné, a to pre vysoký podielúletu niektorých materiálov. Okrem uvedených nedostatkov, áalšou podstatnou nevýhodou doteraj-ších zariadení je to, že u nich neexistuje iná možnost k rozrušeniu sudržných sil spracováva-ného materiálu ako zvýšený tlak expanzného média, který mé už skór uvedené nevýhody.

Opísané nevýhody odstraňuje spdsob a zariadenie podlá vynálezu.

Spčsob spracovania tuhých, rozpuštěných, dispergovaných alebo semiplastických látok,predovšetkým tažko expandovatelných plynom a/ alebo kvapalinou, v expandovanéj vrstvě, priktorom sa částice spracovávaných látok dávajú do pohybu a spracovávajú kombinovaným pdsobenímprúdu plynového a/ alebo kvapalného média a miešania. Iťíslušné médium sa do spracovávanejlátky privádza rýchlosťou s výhodou rovnakou alebo nižšou ako je rychlost, pri ktorej nastéva 3 Λ U X O U i úplná fluidizácia. Miešanie sa uskutočnuje regulovatelnou rýchlosťou, riadiacej sa druhomspracovávanej látky, například s frekvenciou 10 - 200 otáčok za minútu a celý systém vol’nesa pohybujúcich častíc sa mieáaním připadne ešte dává do otáčavého pohybu s vodorovnou alebo šikmou osou otáčania.

Zariadenie k uskutočňovaniu spSsobu, vytvářené smerom hoře sa rozširujúcou alebo zvislou skriňou, ktorej horný pracovný priestor je fluidizačným roštom, s výhodou dierovanoupriehradkou, oddělený od spodnej časti pře přísun pracovného média, vybavenej připadnekomorami pře přísun médií rovnakých alebo odlišujúcich sa vlastností, pričom pracovnýpriestor má hrdlá pře přísun spracovávaných látok a odvod hotového produktu a pracovnýchmédií. Spočívá v tom, že fluidizačný rošt, s výhodou dierovaná priehradka, oddelujúca pra-covný priestor od spodnej časti je zakřivená, s výhodou v tvare vodorovné alebo šikmoumiestneného válcového výseku, celkom alebo čiastočne dierovaná, kde nad fluidizačným roš-tom, s výhodou dierovanou priehradkou je umiestnený miešací systém, majúci 1-5 vodorov-ných alebo šikmých regulovatelné otočných hriadelov, opatřených lopatkami, dosahujúcimipřipadne presne k fluidizačnému roštu, s výhodou dierovanej priehradke, pričom hrdlá přeodvod pracovných médií připadne hrdlá pře přísun spracovávaných látok sú usporiadané nabočných stěnách hornéj časti skrine. Výhody spSsobu a zariadenia podlá vynálezu spočívajú hlavně v tom, že sa u neexpando-vatelných materiálov prekonajú miešaním súdržné sily, ktoré viažu jeho částice a umožní saprúdu expanzného média při vhodných rýchlostiach vytvořit homogennú expandovaná vrstvus dostačujúcim volným pohybom častíc spracovávanej látky. Tomu prispieva i geometrie prie-hradky /roštu/, ktorá sama osebe má miešací efekt. Rozšiřuje sa teda významné paleta mate-riálov, spracovatelných technologií expandovanéj vrstvy, ktorá je mnohokrát jediným vhod-ným prostriedkom k dosiahnutiu žiadaných výsledných vlastnosti produktu, ako je tomu na-příklad pri dehydratácii kvapalných vakcín na tuhých časticiach látky toho istého druhualebo na pomocnom nosiči a obdobných materiálov, kde sa vo finálnom výrobku požaduje vy-soká biologická aktivita, připadne pri spracovaní látok semiplastickej konzistencie, u ktorých nemožno doterajŠími spdsobmi a zariadeniami fluidizovanú vrstvu vdbec dosiahnuť.

Salšou výhodou aplikácie spdsobu a zariadenia podlá vynálezu je zvýšenie ekonomikyprocesov a zvýšenie výtažku. Příklady možného praktického uskutočnenia spčsobu podlá vynálezu sú uvedené jednakvšeobecne, jednak sú interpretované opisom spracovania niekolkých konkrétných typov ma-teriálov. Příklad praktického uskutočnenia zariadenia podlá vynálezu je schematicky zná-zorněný na přiložených obrázkoch. Ob. 1 představuje nákres zariadenia, obr. 2 jeho bokorys V zásadě sa při uskutečňovaní spSsobu podlá vynálezu postupuje tak, že sa do vrstvyspracovávanej látky na priehradke 2 vháňa otvormi v priehradke plyn alebo kvapalina, při-padne zmes plynu a kvapaliny, ktoré sa privádzajú do spodnej časti skrine 1. Súčaene mie-šadlo .4 premiešava vrstvu spracovávanej látky a to takou intenzitou, aby spojeným pĎsobe-ním miešadla a expanzie vrstvy plynom, kvapalinou alebo ich zmesou sa dosiahlo uvolneniečastíc spracovávanej látky tak, že každá častica vykonává volný pohyb v systéme častíc, 4 2oi aoi ktorý sa pohybuje pSeobením lopatiek od vstupu epracovávanej látky do zariadenia k jej vý-stupu zo zariadenla. Ak je to pre dokonalé uvolněnie častíc potřebné, možno volbou rých-losti otáčania a konštrukciou miešadla dať expandovaný systém epracovávanej látky ešte dootáčavého pohybu s vodorovnou osou otáčania. Býchlosť prúdenia expanzného média sa volí podlá charakteru epracovávanej látky; abysa zamedzilo nepřijatelné vysokému úletu, mfiže byť i nižšia, ako je příslušná prahová rých-losť fluidizačná.

Pokial’ je spracovávanou látkou kvapalina, mfiže byť dávkovaná rdznym spfisobom, napří-klad vo formě hnily rozptylovanéj bu3 z hornej časti skrine 1, z bočných stien alebo priamodo vrstvy tuhých častíc. V tomto případe xde předovšetkým o spracovanie roztokov a suspen-zi! na podklade tuhej fázy tej istej látky alebo na pomocnom nosiči.

Ak to vyžaduje daná technologie, možno vychádzajúci materiál spracovávať postupné mé-diom o odlišných fyzikálnych alebo chemických vlastnostiach; postupuje sa tak například priobdukcii tuhého materiálu A kvapalným materiálom B. Pri tom sa použije zariadenie, ktoréhospodná časť je vybavená komorami X, 8, 2 pre oddělený přívod expanzného a pracovného média.

Komorou χ vstupuje vzduch o vyššej teplote /například 150 °C/, ktorý predhreje tuhéčástice materiálu A, na ktorý sa privádza roztavený materiál B, například vstupným hrdlom10 v hornej časti zariadenia.

Komorou 8 sa privádza vzduch o teplote 80 °C, čo je optimálnou prevádzkovou teplotou.

Obdukovaný produkt sa před vypuštěním zo zariadenia schladí vzduchom o teplote 20 °C,vstupujúcim komorou 9·

Expanzně a pracovně médium po přechode vrstvou spracovávanej látky, připadne produktyreakcie sa spolu s úletom odvádzajú hrdlami 14 zo zariadenia, za ktorým sa zbavujú úletuv cyklonoch alebo filtroch. Před výstupom zo zariadenia je vfičšinou výhodné expandovanávrstvu ukludniť.

Konkrétným príkladom uskutočňovania postupu podl’a vynálezu mfižu byť tieto technologie:Konverzia hydinového kalu na proteinové krmivá.

Vo velkovýkrmniach hydiny s kapacitóu 250 000 až 500 000 chovaných kusov odpadajú kalyv množstvách niekolkých desiatok ton denne. Vzhledem k neefektívne pracujúcemu zažívacie-mu traktu hydiny predstavujú tieto odpady vysokohodnotné zložky proteinových krmív, vhod-ných najmfi pre hovfidzí dobytok. Surovina vo formě suspenzie s obsahom 85 - 92 % vody ječerpaná do zariadenia, kde v pracovnom priestore rotuje expandovaná vrstva produktu s ob-sahom vlhkosti 30 - 40 %. Vstupné teplota vzduchu je 400 - 600 °C pri lineárnej rýchlosticca 1 m.s-\ pri ktorej nenastává fluidizácia. Miešadlo sa otáča frekvenciou 80 až 120otáčok za minútu. Výsledným produktom sú hnědé částice podlhovastého tvaru porovnatelnés řezaným tabakom, zbavené merkaptanických a iných zložiek, dezodorizované, s obsahom vo-dy pod 10 %, s kalorickou hodnotou na úrovni obilných zrn.

Dehydratácia chlórkaučuku.

Surovina je biela, veltai l’ahká, hrubozrnné hmota, po stlačení v ruke slabo súdržná, ob- 5 201 301 sah vody cez 75 %. Má mimoriadny sklon k tvoreniu kanálov a je látkou, kde rozdiel medziprahovou rýchlostou fluidácie a rýchlostou úletu častíc je velmi malý. Teplota vzduchu podroštom 150 °C, lineárna rýchlosť vzduchu pod 0,2 m/sec. pri frekvencii otáčania 30 otáčokza minútu. Teplota apracováváného produktu pri výstupe 65 - 70 °C, výstupná vlhkost pod0,3 %.

Dehydratácia bentonitov.

Produkty patria do skupiny hydratovaných kremičitanov hlinitých. Spracovávané vzorky před-stavovali nehomogénny materiál o rdznej velkosti častíc od 0,1 do 20 mm. Hornina bole obo-hatená potřebným množstvom icnov Na+. Spracovávali sa vzorky neupravené, mechanicky pred-upravené a upravené do formy pasty a suspenzie. Vstupná vlhkost produktov bola 40 - 60 %.Teplota produktu počas procesu nesmie překročit 90 °C.

Dehydratácia sa realizovala vzduchom pri 200 °C, teplota produktu v zariadení bola maximál-ně 65 °C, lineárna rýchlosť vzduchu cca 1 m.s"\ frekvencia otáčania 60 otáčok za minútu.Vstupné vlhkosti boli v rozsahu požiadaviek prevádzky pod 10 %. Dehydratácia vakcín na pod-klade pevnej látky z vakcín alebo z umělého nosiče.

Vakcíny boli úspěšně spracovávané pri týchto prevádzkových podmienkach: teplota plynu pod roětom 60 - 70 °C, lineárna rýchlost plynu v rozsahu 0,2 - 0,28 m.s \teplota produktu v konečných fázach procesu pod 38 °C, doba zdržania 25 - 40 minút, frek-vencia otáčania 120 otáčok za minútu.

Zariadenie podl’a vynálezu sa zhoduje s obr. 1 a obr. 2. Tvoří ho skriňa 1 smerom hoře sarozširujúca. V zúženej časti je skriňa 1 rozdělená zakřivenou dierovanou priehradkou /aleboiným typom zakřiveného roštu/ 2 na horný, pracovný priestor a spodnú část pře přívod expansných a pracovných médií. Táto spodná část m6že byt rozčleněná na oddělené komory χ, 8, 2»usporiadané po celej dížke zariadenia, slúžiaceho k samostatnému privádzaniu uvedenýchmédií odlišných vlastností. Bezprostředné nad priehradkou 2 je usporiadaný miešací systém,pozostávajúci z otočného hriadeTa a z radu na ňom upevněných lopatiek HriadeT £ pre-chádza čelnými stěnami skrine 1 a je opatřený pohonom s měnitelnou rýchlostou otáčania.

Vo víku skrine 1 sú zamontované hrdlá £, 10 pře přísun spracovávaných látok, v bočných stě-nách hornej časti skrine 1 sú umiestnené hrdlá 14 pře odvádzanie expanzného a pracovnéhomédia prechádzaného spracovávanou látkou a připadne produktov reakcie. Hrdlo 6 pře vypúšta-nie hotového produktu je zamontované na zadnej čelnej stene skrine, spodná část skrine,připadne jej jednotlivé komory Xj §, £ sú opatřené hrdlami 11, 12, 1J pre přísun expanznýcha pracovných médií. Hrdlá 14 móžu byť napojené na cyklony alebo filtre.

Skriňa 1 musí byť v hornej časti rozšířená natolko, aby plocha víka bole troj- až pfitnásob-kom plochy priehradky 2.

Miešací systém mčže byť podTa potřeby zložený z viacerých hriadelov s lopatkami, uspo-riadanými vedla seba v smere predlženej osi skrine 1. Lopatky 4 mdžu mať stieracie pružnénástavce.

Priehradka 2 mfiže byt vytvořená v tvare válcového výseku. Cast priehradky 2> na straněvýstupu hotového produktu m6že byť nedierovaná, čím sa vytvoří ukludnovacia zóna.

Claims (2)

6 201 301 Hrdlá 2» 10 pře přísun spracovívaných látok mažu byť umiestnené tiež na bočných stě-nách skrine 1, připadne mažu mať přívody priamo v priehradke 2 /na obr. nezakreslené/. V prevádzke pracuje zariadenie tak, že sa látka k spracovaniu privádza hrdlem 5, při-padne ak je látok viac hrdlom 10, alebo inými přívodnými hrdlami v bočnej stene skrine 1,připadne v priehradke 2 a súčasne sa do vznikajúcej vrstvy tuhých častíc vhána zo spodnejčasti skrine 1 expanzně a pracovně médium. Pfisobením mieáadla £ sa vrstva tuhej látky ho-mogenizuje připadne rozdružuje. Pod účinkom mieáadla sa celý expandovaný systém volné sapohybujúcich častíc posunuje smerom k výstupu zo zariadenia* Rýchlosť posunu aa volí po-dlá potrebnej zdržnej doby pri danom type spracovania a materiálu. Počas postupu cez zariadenie aa volné pohybujúce částice mdžu v rčznych úsekoch, vy-medzených šířkou komfir χ, 8, 2 podrobovat nerovnakému druhu spracovania. Prúd expanzného a pracovného média prechádzajúceho vrstvou spracovávanej látky postu-puje do rozšířenéj časti skrine 1, kde stráca na rýchlosti, a preto vščšina připadne strhá-vaných častí, spracovávanej látky padá spfiť do vrstvy, fialej potom vystupuje, spolu s naj-jemnejšími úletmi hrdlami 14 zo zariadenie do cyklonových odlučovačov alebo filtrov. Spfisob a zariadenie podlá vynálezu je použitelné vo farmaceutickom a potravinárskompriemysle, pri výrobě hnojiv, cementu, v priemysle plastických hmót a pod. PRED1ÍET VYNÁLEZU

1. Spdsob spracovania tuhých, rozpuštěných, dispergovaných alebo semiplastických látok,predovšetkým ťažko expandovatelných plynom a/ alebo kvapalinou v expandovanéj vrstvě,pri ktorom sa častíce spracovávaných látok dávajú do pohybu a spracovávajú prúdom ply-nového a/ alebo kvapelného média o rovnakých alebo postupné sa meniacich fyzikálnych a/alebo chemických vlastnostiach, pričom sa celý systém volné sa pohybujúcich častíc při-padne nútene posúva v smere postupu spracovania, vyznačujúci se tým, že sa částice spra-covávanej látky dávajú do volhého pohybu kombinovaným pfisobením prúdu plynového a/ ale-bo kvapalného expanzného média, privádzaného do spracovávanej látky rýchlosťou s výhodourovnakou alebo nižšou ako je rýchlosť fluidizačná a miešania regulovatelnou rýchlosťou,riadiacej sa druhom spracovávanej látky, například s frekvenciou 10 až 200 otáčok mie-šadla za minútu a celý systém volné sa pohybujúcich častíc sa miešaním připadne eštedává do otáčavého pohybu s vodorovnou alebo šikmou osou otáčania.

2. Zariadenie k uskutočnovaniu spfisobu podlá bodu 1», vytvárané smerom hoře sa rozširujú-cou alebo zvislou skriňou, ktorej horný pracovný priestor je fluidizačným roštom, s vý-hodou dierovanou priehradkou oddělený od spodnej časti pře přísun pracovného média,vybavené připadne komorami pře přísun médií rovnakých alebo odlišujúcich sa vlastností,pričom pracovný priestor má hrdlá pre přísun spracovávaných látok a odvod hotového pro-duktu a pracovných médií vyznačujúce sa tým, že fluidizačný rošt, s výhodou dierovanápriehradka /2/ oddelujúca pracovný priestor od spodnej časti je zakřivená, s výhodou v tvare vodorovné alebo šikmo umiestneného válcového výseku, celkom alebo čiastočne 7 201 301 dierovaná, kde nad fluidizačným roštom, a výhodou dierovanou priehradkou /Z/ je umiestne-ný miešací systém, majilci 1 až 5 vodorovných alebo šikmých regulovatelné otočných hriade-l’ov /3/, opatřených lopatkami /4/ dosahu jiicimi připadne presne k fluidizačnému roštu,s výhodou dierovanej priehradke /2/, pričom hrdlá /14/ pre odvod pracovných médií, při-padne hrdlá /5, 10/ pre přísun spracovávaných látok sú usporiadané na bočných stěnách hornej časti skrine /1/. 2 výkresy