DE2409362B2 - Verfahren zum Prillen - Google Patents
Verfahren zum PrillenInfo
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- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
- B01J2/18—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic using a vibrating apparatus
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- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05C—NITROGENOUS FERTILISERS
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Description
p-1000
folgt und im Bereich zwischen 100 und 2000 Hz liegt,
dadurch gekennzeichnet, daß sägezahnförmige Druckschwankungen angewendet werden.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Gehäuse, in dessen
Boden eine Lochplatte starr befestigt ist, sowie mit einem als Schwingplatte ausgebildeten und mit
einem Schwingungserzeuger verbundenen Vibrator parallel zur Lochplatte und im Abstand von
derselben, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) spiralförmig mit einem tangentialen Einlaß (2)
ausgebildet ist und radial zum Mittelpunkt der Lochplatte (4) Strömungsleitkörper, vorzugsweise
Lamellen (12), angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Einlaß (2) für die
Flüssigkeit in das Gehäuse (1) und der Lochplatte (4) Filter oder Siebe, vorzugsweise ein die Strömungsleitkörper
(12) umgebendes zylindrisches Sieb (3), eingebaut sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, mit einer innerhalb des Flüssigkeitsstandes im Gehäuse nach
der Lochplatte angeordneten und mit Löchern versehenen Schwingplatte, dadurch gekennzeichnet,
daß die Löcher der Schwingplatte (13) einen größeren Durchmesser als die Löcher (6) in der
Lochplatte (4) aufweisen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prillen einer Flüssigkeit, insbesondere einer Schmelze, durch Zerteilen
der Flüssigkeit in gleichmäßig große Tröpfchen, wobei die Flüssigkeit durch eine Lochplatte geleitet
wird, während auf sie vor Durchfluß durch die Lochplatte periodische Druckschwankungen in Durchflußrichtung
ausgeübt werden, deren Frequenz in Abhängigkeit von der Austrittsgeschwindigkeit ν in
m/sek und vom Lochdurchmesser d in mm angenähert der Beziehung
f-
v 1000
folgt und im Bereich zwischen 100 und 2000 Hz liegt.
Bei bekannten Prillverfahren, z. B. bei der Erzeugung
von geprilltem Ammonnitrat, wird üblicherweise die
Ammonnitratschmelze über brauserähnlichen Düsen in einen Schacht gesprüht, in dem die Tröpfchen im Fallen
erstarren; sie werden nach Abkühlung unten als harte Prills ausgetragen. Die durch die abgegebene Wärme
erwärmte^ Luft wird am Oberteil des Schachtes
abgesaugt
Beim Zerfall des aus den Düsenlöchern austretenden Strahles in die Prilltröpfchen bilden sich flüssigkeitsmechanisch
bedingt zusätzlich immer sehr kleine Tröpfchen, die infolge ihres geringen Gewichtes vom
Luftstrom im Schacht mitgerissen und durch die Ventilatoren als Staubauswurf ausgetragen werden.
Dieser Staubauswurf beträgt bei den üblichen Anlagen etwa 2 Promille der Produktion und fällt zwar als
Produktionsverlust kaum ins Gewicht, verursacht jedoch durch seine Aggressivität Schäden an Gebäuden;
er richtet auch infoige seines hohen Stickstoffgehaltes
schwere Flurschäden an.
Es ist bekannt, fadenförmige Flüssigkeitsstrahlen in
Schwingungen zu versetzen, um eine gleichmäßigere Zerteilung in Tröpfchen zu erhalten. So ist es nach der
deutschen Auslegeschrift Nr. 18 03 724 bekannt, eine kreisförmige Lochplatte als Boden eines Behälters oder
Gehäuses elastisch einzuspannen und über einen seitlich angeschweißten Stiel mittels eines Vibrators zum
Schwingen zu erregen. Dadurch baut sich oberhalb der Platte eine Druckwelle aus, die mit der Plattenfrequenz
moduliert und periodische Störungen auf die Flüssigkeit aufbringt, welche die Einschnürung und den anschließenden
Zerfall des Strahles bewirken. Diese bekannte Einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß die Schwingungsfrequenz
auf die Eigenfrequenz der Lochplatte abgestimmt sein muß, und daß die Erregerkraft durch
den angeschweißten Stiel einseitig eingebracht wird, wodurch sich ein Biegemoment ergibt. Dadurch kommt
es zu einer ungleichmäßigen Amplitudenverteilung auf der Lochplatte und stellenweise zu Oberschwingungen,
so daß für die verschiedenen Strahlen verschiedene Verhältnisse vorliegen, die Unregelmäßigkeiten und
Feinkornanteil zur Folge haben. Weitere Nachteile bestehen auch darin, daß durch die Einspannung der
Platte ein Leistungsverlust auftritt und daß die Abdichtung entlang der Einspannung unverläßlich ist,
da die Berührungsflächen zwischen Lochplatte und Gehäuse metallisch sein müssen. Auch die Reinigung
der Lochplatte ist schwierig.
Aus den französischen Patentschriften Nr. 11 68 178
und Nr. 1179177 ist es weiters bekannt, die zu
zerteilenden Flüssigkeiten unter Druck durch eine Lochplatte zu leiten, während auf sie vor Durchfluß
durch die Lochplatte periodische Druckschwankungen in Durchflußrichtung ausgeübt werden. Auch bei diesen
bekannten Verfahren ist es nicht gelungen, eine gleichmäßige Körnung mit einem engen Kornspektrum
zu erreichen.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der angeführten Nachteile und Schwierigkeiten und stellt
sich die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei welchen eine gleichmäßige Körnung mit
einem engen Kornspektrum unter Vermeidung von Feinkornbildung sowie von Produktionsverlusten und
Schäden an Gebäuden und Fluren erreicht werden kann.
f>5 Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der
eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sägezahnförmige Druckschwankungen angewendet
werden. Durch die sägezahnförmigen Druck-
Schwankungen wird eine asymmetrische Vorverformung der die Lochplatte verlassenden Strahlen erreicht,
die eine Vergleichmäßigung der aus den Strahlen entstehenden Tröpfchen unter Vermeidung der Bildung
sehr kleiner Tröpfchen ermöglicht
Eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zum Prillen einer Flüssigkeil,
insbesondere einer Schmelze, durch Zerteilen der Flüssigkeit in gleichmäßig große Tröpfchen, wobei die
Flüssigkeit durch eine Lochplatte geleitet wird, während
auf sie vor Durchfluß durch die Lochplatte periodische Druckschwankungen in DurchfluSrichtung ausgeübt
werden, welche ein Gehäuse umfaßt, in dessen Boden eine Lochplatte starr befestigt ist, sowie mit einem als
Schwingplatte ausgebildeten und mit einem Schwingungserzeuger verbundenen Vibrator parallel zur
Lochplatte und im Abstand von derselben, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse spiralförmig mit
einem tangentialen Einlaß ausgebildet ist u. .d radial zum Mittelpunkt der Lochplatte Strömungsleitkörper, vorzugsweise Lamellen, angeordnet sind
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß zwischen dem
Einlaß für die Flüssigkeit in das Gehäuse und der Lochplatte Filter oder Siebe, vorzugsweise ein die
Strömungsleitkörper umgebendes zylindrisches Sieb, eingebaut sind.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, bei welcher innerhalb des Flüssigkeitsstandes im
Gehäuse nach der Lochplatte eine mit Löchern versehene Schwingplatte vorgesehen ist, weisen erfindungsgemäß die Löcher der Schwingplatte einen
größeren Durchmesser auf als die Löcher in der Lochplatte.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigt die
F i g. 2 einen Horizontalschnitt nach der Linie H-II der F i g. 1. In den
Fig.3 und 4 ist in gleicher Darstellung eine abgewandelte Ausführungsform erläutert
F i g. 5 veranschaulicht die bei der Ausführungsform nach F i g. 1 und 2 entstehende Druckwelle,
Fig.6 zeigt eine gleiche Darstellung bei der Ausführungsform nach den F i g. 3 und 4.
Die Einrichtung umfaßt ein spiralförmig ausgebildetes Gehäuse 1 mit einem tangentialen Einlaß 2, in
welches ein zylinderförmiges Filter oder Sieb 3 zentral eingebaut ist, so daß dieses Sieb zwischen dem
Innenraum des Gehäuses und der spiralig verlaufenden Gehäuseaußenwand liegt. Der Boden des Gehäuses
wird von dem peripheren Einlaßbodenteil 5 und der zentralen Lochplatte 4 gebildet, die an dem Teil 5 starr,
d. h. nicht schwingend befestigt ist. Die Lochplatte weist eine Vielzahl von Löchern 6 auf, aus welchen in noch zu
beschreibender Weise die zu prillende Flüssigkeit austritt. Am peripheren Einlaßobertei) 7 ist eine
Schwingplatte 8 mit einer elastischen Ringdichtung 9 verbunden, so daß sich die Schwingplatte im Abstand
von der Lochplatte und parallel zu dieser befindet Die Schwingplatte 8 ist mit einem Stößel 10 starr mit dem
Vibrator oder Schwingungserzeuger 11 verbunden. Zwischen dem Sieb 3 und der Lochplatte 4 besitzt der
Einlaufteil 5 radial angeordnete Lamellen 12, die zur Führung der Flüssigkeit und Vermeidung von Querströmungen dienen. Wenn die Schwingplatte in Schwingungen versetzt wird, läuft von ihr periodisch eine
Druckwelle aus, die an der Lochplatte reflektiert wird,
wieder zur Schwingplatte läuft und dort wieder
reflektiert wird, wobei die Schwingungsstärke mit jeder Reflektion rasch abklingt Die irzeugten und reflektierten Druckwellen überlagern sich und es resultiert eine
s auf die Lochplatte wirkende Druckwelle, die gegenüber den Schwingungswellen der Schwingplatte etwas
phasenverschoben ist Dabei hängt die Größe der Phasenverschiebung von der Entfernung der Lochplatte
zur Schwingplatte und der Schallgeschwindigkeit in der
ίο Flüssigkeit ab. Sie beträgt beispielsweise 30 Winkelgrade. Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Beziehung
zwischen Frequenz, Austrittsgeschwindigkeit und Lochdurchmesser erreicht man, daß die aus den Löchern
austretenden Flüssigkeitsstrahlen eine sehr gleichmäßi
ge rotationssymmetrische Wellung aufweisen. Die
Einschnürungsstellen stellen die vorgegebenen Zerfallslängen dar. Die Verformung der Strahlen ist dabei so
stark, daß die vorgeformten Tröpfchen aneinandergereiht, ähnlich wie eine Perlenschnur, mit nur sehr
schmalen Verbindungen untereinander, die Löcher der Lochplatte verlassen und sehr schnell ohne Bildung von
Feinkorn zerfallen.
F i g. 5 veranschaulicht schematisch durch die Pfeile das Fortschreiten der Druckwelle D beim Betrieb der
beschriebenen Einrichtung.
Die Ausführungsform nach den F i g. 3 und 4, in der die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen
versehen sind, unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, daß die Schwingplatte 8 in
nahem Abstand über der Lochplatte 4, also im Innenraum des Gehäuses angeordnet ist wobei der
Stößel 10, der die Verbindung zum Vibrator 11 herstellt,
durch die den Oberteil des Gehäuses abdeckende elastische Dichtung 9 geführt ist die gegenüber dem
Einlaßoberteil 7 abdichtet Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß die Schwingplatte 8 mit Löchern 13
versehen ist Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden Querströmungen
an der Lochplatte vermieden und es ergibt sich eine
bessere Druckfortpflanzung sowie eine geringere
Phasenverschiebung zwischen Schwingplatte und Lochplatte. Die Druckwelle hat die in Fig.6 dargestellte
Form.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die beschriebe
ne Vorrichtung wird mit Vorteil bei der Herstellung von
künstlichem Dünger angewendet. Die folgenden Beispiele erläutern das Prillen von Ammonnitrat und von
Harnstoff.
Ammonnitrat mit einem Schmelzpunkt von 183° wird
geschmolzen, beim Vordruck von 3 m Flüssigkeitssäule in die Vorrichtung eingeführt Es ergibt sich eine
mittlere Austrittsgeschwindigkeit von 4,3 m/sek, der Durchmesser der Löcher in der Lochplatte beträgt
1,25 mm. Darüber hinaus ergibt sich die anzuwendende Schwingungsfrequenz mit
4,3 χ 1000
1,25 χ π
= 1100 Hz.
Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise optimale Prillergebnisse erreicht werden können, d. h. man
bekommt sehr gleichmäßige Körner mit einem mittleren Durchmesser von 2,1 mm praktisch ohne Feinkorn.
Harnstoff mit einem Schmelzpunkt von 145° wird geschmolzen in die Vorrichtung beim Vordruck von 2 m
Flüssigkeitssäule eingeführt; die daraus resultierende mittlere Austrittsgeschwindigkeit beträgt 3,5 m/sek; der
Lxjchdurchmesser ist 1 mm; die Frequenz ergibt sich aus
der Beziehung
3,Sx 1000 * ~ 1,0 χ π
= 1120Hz.
Auch hier wurden sehr gleichmäßige Körner mit einem mittleren Durchmesser von 1,7 mm erhalten,
wobei kein Staubanteil festzustellen war.
Claims (1)
1. Verfahren zum Prillen einer Flüssigkeit, insbesondere einer Schmelze, durch Zerteilen der
Flüssigkeit in gleichmäßig große Tröpfchen, wobei die Flüssigkeit durch eine Lochplatte geleitet wird,
während auf sie vor Durchfluß durch die Lochplatte periodische Druckschwankungen in Durchflußrichtung
ausgeübt werden, deren Frequenz in Abhängigkeit von der Austrittsgeschwindigkeit ν in m/sek und
vom Lochdurchmesser d in mm angenähert der Beziehung
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