CS201301B1 - Spdsob apracovanla tuhých, rozpuštěných, dispergovaných alebo semiplastických látok, predováetkým tažko expandovatelných plynom a/ alebo kvapalinou,v expandovanej vrstvě a zariadenie na realizáciu tohoto spdsobu - Google Patents

Description

Vynález ea týká spdsobu apracovanla tuhých, rozpuštěných, dispergovaných alebo semiplastických látok, predováetkým tažko expandovatelných plynom a/ alebo kvapalinou, v expandovanej vrstvě a zariadenia na realizáciu tohoto spdsobu. Částice spráčovéváných látok sa dévajú do pohybu kombinovaným pdsobením prúdu plynového a/ alebo kvapalného média a miešania.

U doteraz známých spdsobov pre spracovanie látok v expandovanéj, najmS fluidizovanej vrstvě sa ich částice uvádzajú do volného pohybu iba prúdom expanzného média, ktoré sa do spracovávanej látky privédza zásadné fluidizačnou rýchloaťou. Často sa pri tejto technike používá ako expanzně médium kvapalina alebo jej zmes s plynom. V nlektorýeh pripadoch sa postupné behom apracovanla používájú médiá o maniacích sa fyzikálnych /teplota, tlak, vlhkost a pod./ alebo chemických vlastnostiach /oxidačně, redukčně prostredie a pod./.

Samotná aplikácia fluidizačného média vystačuje vo veTkom množstvo použitia k vytvořeniu dostačujúcej a dobře praeujúcej expandovanej vrstvy a k dobrému priebehu procesu.

Uvedeným spdsobom zodpovedajú svojou konštrukciou tiež příslušné zariadenia pre fluidizačné procesy. VSčáinou sú vytvářené smerom hoře sa rozširujúcimi zvislými akriňami, rozdělenými rovnými roštami na pracovný priestor a epodnú část pre přívod expanzných a spracovatelných médií} táto v nlektorýeh pripadoch bývá rozdělené na oddělené komory pre samostatný přívod médií s odlišnými fyzikálnymi parametrem!, připadne odlišnými chemickými vlastnostem! pre postupné spracovanie fluidizovanej látky. Je tiež známe zariadenie, ktoré je tvořené vodorovné

201 301

201 301 umiestnenou válcovou skriňou zabezpečenou v spodnej a hornej protil’ahlej časti roštami a vybavenou vo vnútri otočnými priehradkovými lopatkami, rozdelujúcimi pracovný priestor skrine na samostatné oddiely. Priehradky sú tiež prispdsobené k dopravě spracovévanej látky v smere spracovania až k výstupnému hrdlu. Pod dolnou čaeťou valcovej skrine aú usporiadané oddělené komory pre samostatný přívod fluidizačných a pracovných médií odlišných vlastností^ obdobný systém komdr je usporiadaný nad horným roštom valcovej skrine, a to pre výstup fluidizačného média a produktov reakcie.

Všetky zariadenia majú v hornej i dolnej časti příslušné hrdlé pře přísun spracovávaných látok a fluidizačných a pracovných médií ako i pre odvod fluidizačných a pracovných médií po uskutočnenej opeťácii, připadne produktov reakcie a pre odsun hotového produktu. Hrdlá pře přísun spracovávaných látok sú umiestnené na čelných stěnách zariadenia.

Opísané spdsoby a zodpovedajúce zariadenia majú zésadnú spoločnú nevýhodu v tom, že neumožňujú spracovanie látok, ktorých Specifické fyzikálně vlastnosti alebo zvléštny tvar častíc, napr. ihlicovité kryštály, obmedzujú možnost použitia technologie s fluidizovanou vrstvou.

V takýchto případech je potřebné překonat mechanický odpor vrstvy, vzniknutý vSzbou jednotlivých častíc; toho sa dosiahne iba tak vysokou rýchlosťou prúdu plynu, že nasledujúci proces má charakter pneumatickej dopravy. Takéto vlastnosti má napr. antibiotikum chloramfenikol, u ktorého sú fluidizované vrstvy a volným pohybom častíc, napr. pri pokuse o jeho dehydratáciu fluidnou technológiou, takmer vylúčené. Této technologie bola použitá preto, aby sa využili výhody fluidného procesu pře dehydratéciu, t.j. využitie velkého Specifického povrchu, dokonalého kontaktu medzi plynom a pevnou fázou, účinného přechodu tepla a hmoty, čím umořňujú prácu při nízkej teplote 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 fyzikélnymi vlastnosťami sa napr. pri vysokom obsahu vlhkosti dostávajú do fluidizovaného stavu velmi ťažko. Dochádza ku kanélkovaniu, piestovaniu, hrudkovaniu, vo vrstvě vznikajú nefluidujúce útvary ležiace na rošte a pod. Následky sa prejavujú v nerovnomernom spracovaní látky, nevyužití časti energie fluidizačného a pracovného média a áalej v miestnom prehriatí, ktoré mdže viesť k vzplanutiu obsahu kolony, ak sa dosiahne teplota vzplanutia a pod.

Z hlediska konštrukoie zariadenia sú v tomto smere hlavné nevýhody v rovinnej priehradke /rošte/. Přístroje s válcovou skriňou sa tiež neukázali ako vhodné, a to pre vysoký podiel úletu niektorých materiálov. Okrem uvedených nedostatkov, áalšou podstatnou nevýhodou doterajších zariadení je to, že u nich neexistuje iné možnosť k rozrušeniu audržných sil spracovávaného materiálu ako zvýšený tlak expanzného média, ktorý mé už skór uvedené nevýhody.

Opísané nevýhody odstraňuje spósob a zariadenie podlá vynálezu.

SpCsob spracovania tuhých, rozpuštěných, dispergovaných alebo semiplastických látok, predovšetkým ťažko expandovatelných plynom a/ alebo kvapalinou, v expandovanéj vrstvě, pri ktorom sa částice spracovávaných látok dávajú do pohybu a spracovávajú kombinovaným p8sobením prúdu plynového a/ alebo kvapalného média a miešania. Iťíslušné médium sa do spracovévanej látky privádza rýchlosťou s výhodou rovnakou alebo nižšou ako je rýchlosť, pri ktorej nastéva

Λ U A O U A úplná fluidizácia. Miešanie sa uskutočnuje regulovatelnou rýchlostou, riadiacej sa druhom spracovávanej látky, například s frekvenciou 10 - 200 otáčok za minútu a celý systém vol’ne sa pohybujúcich častíc sa mieáaním připadne ešte dává do otáčavého pohybu s vodorovnou ale bo šikmou osou otáčania.

Zariadenie k uskutočňovaniu spdsobu, vytvářené smerom hoře sa rozširujúcou alebo zvis lou skriňou, ktorej horný pracovný priestor je fluičizačným roštom, s výhodou dierovanou priehradkou, oddělený od spodnej časti pře přísun pracovného média, vybavenej připadne komorami pře přísun médií rovnakých alebo odlišujúcich sa vlastností, pričom pracovný priestor má hrdlá pře přísun spracovávaných látok .a odvod hotového produktu a pracovných médií. Spočívá v tom, že fluidizačný rošt, s výhodou dierovaná priehradka, oddelujúca pracovný priestor od spodnej časti je zakřivená, s výhodou v tvare vodorovné alebo šikmo umiestneného válcového výseku, celkom alebo čiastočne dierovaná, kde nad fluidizačným roštom, s výhodou dierovanou priehradkou je umiestnený miešací systém, majúci 1-5 vodorovných alebo šikmých regulovatelné otočných hriadelov, opatřených lopatkami, dosahujúcimi připadne presne k fluidizačnému roštu, s výhodou dierovanej priehradke, pričom hrdlá pře odvod pracovných médií připadne hrdlá pře přísun spracovávaných látok sú usporiadané na bočných stěnách hornej časti skrine.

Výhody spdsobu a zariadenia podlá vynálezu spočívajú hlavně v tom, že sa u neexpandovatelných materiálov prekonajú miešaním súdržné sily, ktoré viažu jeho částice a umožní sa prúdu expanzného média při vhodných rýchlostiach vytvoriť homogennú expandovaná vrstvu s dostačujúcim volným pohybom častíc spracovávanej látky. Tomu prispieva i geometrie priehradky /roštu/, ktorá sama osebe má miešací efekt. Rozšiřuje sa teda významné paleta materiálov, spracovatelných technologií expandovanéj vrstvy, ktorá je mnohokrát jediným vhodným prostriedkom k dosiahnutiu žiadaných výsledných vlastnosti produktu, ako je tomu například pri dehydratácii kvapalných vakcín na tuhých časticiach látky toho istého druhu alebo na pomocnom nosiči a obdobných materiálov, kde sa vo finálnom výrobku požaduje vysoká biologická aktivita, připadne pri spracovaní látok semiplastickej konzistencie, u kto rých nemožno doterajŠími spdsobmi a zariadeniami fluidizovanú vrstvu vdbec dosiahnuť.

Salšou výhodou aplikácie spdsobu a zariadenia podlá vynálezu je zvýšenie ekonomiky procesov a zvýšenie výťažku.

Příklady možného praktického uskutočnenia spdsobu podlá vynálezu sú uvedené jednak všeobecne, jednak sú interpretované opisom spracovania niekolkých konkrétných typov materiálov. Příklad praktického uskutočnenia zariadenia podlá vynálezu je schematicky znázorněný na přiložených obrázkoch. Ob. 1 představuje nákres zariadenia, obr. 2 jeho bokorys

V zásadě sa při uskutečňovaní spdsobu podl’a vynálezu postupuje tak, že sa do vrstvy spracovávanej látky na priehradke 2 vháňa otvormi v priehradke plyn alebo kvapalina, připadne zmes plynu a kvapaliny, ktoré sa privádzajú do spodnej časti skrine 1. Súčasne miešadlo _4 premiešava vrstvu spracovávanej látky a to takou intenzitou, aby spojeným pdsobením miešadla a expanzie vrstvy plynom, kvapalinou alebo ich zmesou sa dosiahlo uvolnenie častíc spracovávanej látky tak, že každá častica vykonává volný pohyb v systéme častíc,

2oi aoi ktorý sa pohybuje pdaobsním lopatiek od vstupu spracovávanej látky do zariadenia k jej výstupu zo zariadenia. Ak je to pre dokonalé uvolněnie častíc potřebné, možno volbou rýchlosti otáčania a konštrukciou miešadla dať expandovaný systém spracovávanej látky ešte do otáčavého pohybu a vodorovnou osou otáčania.

Rýchlosť prúdenia expanzného média sa volí podlá charakteru spracovávanej látky; aby sa zamedzilo nepřijatelné vysokému úletu, mdže byť i nižšia, ako je příslušná prahová rýchlosť fluidizačná.

Pokial' je apracovávanou látkou kvapaline, mdže byť dávkovaná rdznym apdaobom, například vo formě hnily rozptylovanéj bu3 z hornej časti skrine 1, z bočných stien alebo priamo do vrstvy tuhých častíc. V tomto případe xde predovšetkým o spracovanie roztokov a suspenzi! na podklade tuhej fázy tej istej látky alebo na pomocnom nosiči.

Ak to vyžaduje daná technologie, možno vychádzajúci materiál spracovávať postupné médiom o odlišných fyzikálnych alebo chemických vlastnostiach; postupuje aa tak například pri obdukcii tuhého materiálu A kvapalným materiálom B. Při tom aa použije zariadenie, ktorého spodná časť je vybavená komorami X, 8, £ pre oddělený přívod expanzného a pracovného média.

Komorou χ vstupuje vzduch o vyššej teplote /například 150 °C/, ktorý predhreje tuhé částice materiálu A, na ktorý sa privádza roztavený materiál B, například vatupným hrdlom 10 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 achladí vzduchom o teplote 20 °C, vstupujúcim komorou 9·

Expanzně a pracovně médium po přechode vrstvou spracovávanej látky, připadne produkty reekcie sa apolu a úletom odvádzajú hrdlami 14 zo zariadenia, za ktorým aa zbavujú úletu v cyklonoch alebo filtroch. Před výstupom zo zariadenia je vfičšinou výhodné expandovaná vrstvu ukludniť.

Konkrétným príkladom uakutočňovania postupu podlá vynálezu mdžu byť tieto technologie: Konverzia hydinového kalu na proteinové krmivá.

Vo velkovýkrmniach hydiny s kapacitóu 250 000 až 500 000 chovaných kusov odpadajú kaly v množatvách niekolkých deaiatok ton denne. Vzhladom k neefektívne pracujúcemu zažívaciemu traktu hydiny predstavujú tieto odpady vysokohodnotné zložky proteinových krmív, vhodných najmfi pre hovfidzí dobytok. Surovina vo formě suspenzie 8 obsahom 85 - 92 % vody je čerpaná do zariadenia, kde v pracovnom priestore rotuje expandovaná vrstva produktu s obsahom vlhkosti 30 - 40 %. Vstupné teplota vzduchu je 400 - 600 °C pri lineárnej rýchlosti cca 1 m.a^-\ pri ktorej nenastává fluidizácia. Miešadlo sa otáča frekvenciou 80 až 120 otáčok za minútu. Výsledným produktom aú hnědé částice podlhovastého tvaru porovnatelné a řezaným tabakom, zbavené merkaptanických a iných zložiek, dezodorizované, s obsahom vody pod 10 %, s kalorickou hodnotou na úrovni obilných zrn.

Dehydratácia chlórkaučuku.

Surovina je biela, valtai 1’ahká, hrubozrnné hmota, po stlačení v ruke slabo súdržná, ob201 301 sah vody cez 75 %. Má mimoriadny sklon k tvoreniu kanálov a je látkou, kde rozdiel medzi prahovou rýchlostou fluidócie a rýchlostou úletu častíc je velmi malý. Teplota vzduchu pod roštom 150 °C, lineárna rýchlost vzduchu pod 0,2 m/sec. pri frekvencii otáčania 30 otáčok za minútu. Teplota spracováváného produktu pri výstupe 65 - 70 °C, výstupná vlhkost pod 0,3 %.

Dehydratácia bentonitov.

Produkty patria do skupiny hydratovaných kremičitanov hlinitých. Spracovávané vzorky představovali nehomogénny materiál o rdznej velkosti častíc od 0,1 do 20 mm· Hornina bole obohatená potřebným množstvom icnov Na⁺. Spracovávali sa vzorky neupravené, mechanicky predupravené 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 zariadeni bola maximálně 65 °C, lineárna rýchlost vzduchu cca 1 m.s\ frekvencia otáčania 60 otáčok za minútu. Vstupné vlhkosti boli v rozsahu požiadaviek prevádzky pod 10 %. Dehydratácia vakcín na podklade 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, frekvencia otáčania 120 otáčok za minútu.

Zariadenie podTa vynálezu sa zhoduje s obr. 1 a obr. 2. Tvoři ho skriňa 1 smerom hoře sa rozširujúca. V zúženej časti je skriňa 1 rozdělená zakřivenou dierovanou priehradkou /alebo iným typom zakřiveného roštu/ 2 na horný, pracovný priestor a spodnú část pře přívod expana ných a pracovných médií. Táto spodná část mdže byt rozčleněná na oddělené komory χ, 8, 2» usporiadané po celej dížke zariadenia, slúžiaceho k samostatnému privédzaniu uvedených médií odlišných vlastností. Bezprostředné nad priehradkou 2 je usporiadaný miešací systém, pozostávajúci z otočného hriadeTa a z radu na nom upevněných lopatiek Hriadel’ £ prechádza 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 stěnách hornej časti skrine 1 sú umiestnené hrdlá 14 pre odvádzanie expanzného a pracovného média prechádzaného spracovávanou látkou a připadne produktov reakcie. Hrdlo 6 pre vypúštanie hotového produktu je zamontované na zadnej čelnej stene skrine, spodná časť skrine, připadne jej jednotlivé komory Xj £ sú opatřené hrdlami 11, 12, 1J pre přísun expanzných a pracovných médií. Hrdlá 14 mdžu byť napojené na cyklony alebo filtre.

Skriňa 1 musí byť v hornej časti rozšířené natoTko, aby plocha víka bole troj- až pfitnásobkom plochy priehradky 2.

Miešací systém mdže byť podTa potřeby zložený z viacerých hriadelov s lopatkami, usporiadanými vedl’a seba v smere predlženej osi skrine 1. Lopatky 4 mdžu mať atieracie pružné nástavce.

Priehradka 2 mdže byt vytvořená v tvare válcového výseku. Cast priehradky 2> na straně výstupu hotového produktu mdže byť nedierovaná, čím sa vytvoří ukluidnovacia zóna.

201 301

Hrdlá 2» 10 pre príeun spracovávaných látok mažu byť umiestnené tiež na bočných stěnách 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, připadne ak je látok viac hrdlom 10, alebo inými prívodnými hrdlami v bočnej stene skrine 1, připadne v priehradke 2 a súčeane sa do vznikajúcej vrstvy tuhých častíc vhána zo spodnej časti skrine 1 expanzně e pracovně médium. Pósobenim miešadla £ sa vrstva tuhej látky homogenizuje připadne rozdružuje. Pod účinkom miešadla sa celý expandovaný systém volné sa pohybujúcich častíc posunuje amerom k výstupu zo zariadenia* Rýchlosť posunu sa volí podlá potrebnej zdržnej doby pri danom type spracovania a materiálu.

Počas postupu cez zariadenie sa volné pohybujúce částice mdžu v rdznych úsekoch, vymedzených šířkou komdr χ, 8, % podrobovat nerovnakému druhu spracovania.

Prúd expanzného a pracovného média prechádzajúceho vrstvou spracovávsnej látky postupuje do rozšírenej časti skrine 1, kde stráca na rýchlosti, a preto vfičšina připadne strhávaných častí, spracovávanej látky padá spfiť do vrstvy, fialej potom vystupuje, spolu s najjemnejšími úletmi hrdlami 14 zo zariadenia do cyklonových odlučovačov alebo filtrov.

Spdsob a zariadenie podlá vynálezu je použitelné vo farmaceutickom a potravinárskom priemysle, pri výrobě hnojiv, cementu, v priemysle plastických hmdt a pod.

Claims (2)

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 epracovávajú prúdom plynového a/ alebo kvapalného média o rovnakých alebo postupné sa meniacich fyzikálnych a/ alebo chemických vlastnostiach, pričom sa celý systém volné sa pohybujúcich častíc připadne nútene posúva v smere postupu spracovania, vyznačujúci se tým, že sa částice spracovávanej látky dávajú do volhého pohybu kombinovaným pósobenim prúdu plynového a/ alebo kvapalného expanzného média, privádzaného do spracovávanej látky rýchlosťou β výhodou rovnakou alebo nižšou ako je rýchloať fluidizačná a miešania regulovatelnou rýchlosťou, riadiacej sa druhom spracovávanej látky, například s frekvenciou 10 až 200 otáčok miešadla za minútu a celý systém volné sa pohybujúcich častíc sa miešaním připadne ešte dává do otáčavého pohybu s vodorovnou alebo šikmou osou otáčania.

2. Zariadenie k uskutočnoveniu spdsobu podlá bodu 1», vytvárané smerom hoře sa rozširujúcou alebo zvislou skriňou, ktorej horný pracovný priestor je fluidizačným roštom, s výhodou dierovanou priehradkou oddělený od spodnej časti pře přísun pracovného média, vybavené připadne komorami pře príeun médií rovnakých alebo odlišujúcich sa vlastností, pričom pracovný priestor má hrdlá pre přísun spracovávaných látok a odvod hotového produktu a pracovných médií vyznačujúce sa tým, že fluidizačný rošt, s výhodou dierovaná priehradke /2/ oddelujúca pracovný priestor od spodnej časti je zakřivená, s výhodou v tvare vodorovné alebo šikmo umiestneného válcového výseku, celkom alebo čiastočne

201 301 dierovaná, kde nad fluidizačným roštom, a výhodou dierovanou priehradkou /2/ je umiestnený miešací systém, majilci 1 až 5 vodorovných alebo šikmých regulovatelné otočných hriadel’ov /3/, opatřených lopatkami /4/ dosahujiicimi připadne presne k fluidizečnému roštu, s výhodou dierovanej priehradke /2/, pričom hrdlá /14/ pre odvod pracovných médií, připadne hrdlá /5, 10/ pre přísun apracovávaných látok sú usporiadané na bočných stěnách hor nej čaeti skrine /1/.