DE949661C

DE949661C - Vorrichtung zum Granulieren hochkonzentrierter Salzloesungen

Info

Publication number: DE949661C
Application number: DEC8366A
Authority: DE
Inventors: Takeo Imamoto; Masao Murakami
Original assignee: Chemical Construction Corp
Current assignee: Chemical Construction Corp
Priority date: 1952-10-25
Filing date: 1953-10-27
Publication date: 1956-09-27
Also published as: GB737540A; FR1090185A

Description

AUSGEGEBEN AM 27. SEPTEMBER 195G

C 8366 IVa/ιό

(Japan)

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Granulieren von hochkonzentrierten Salzlösungen, wie von Harnstoff, Ammoniumnitrat od. dgl.

Gegenstand der Erfindung ist es, einen Granulator derart auszubilden, daß er mit hohem Wirkungsgrad arbeitet und ein sehr gleichmäßiges Granulat liefert.

Es sind bereits derartige Vorrichtungen bekannt, bei denen die Sprühdosen aus kurzen, in einer Platte angeordneten Löchern bestehen. Derartige Lochplatten geben den austretenden Strahlen jedoch nur eine ungenügende Führung und Richtung, so daß der Durchmesser des Turmes sehr groß sein muß. Weiterhin sind Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Trockenstoffen bekannt, bei denen Lösungen oder Schmelzen innerhalb eines feststehenden Behälters mit einer düsenartigen mittleren Bodenöffnung durch Rührarme in eine rasche kreisende Bewegung versetzt werden. Durch Aufoder Abwärtsbewegung der Rührarme oder durch Regelung der Flüssigkeitssäule in diesem Behälter soll ein geeigneter hydrostatischer Druck ein-

gestellt werden, während sich die düsenartige Öffnung in der Mitte der Bodenplatte befindet. Derartige Vorrichtungen sind jedoch verhältnismäßig umständlich in der Bedienung, und das erzeugte Granulat ist verhältnismäß ungleichmäßig.

Weiterhin sind bereits Verfahren bekannt, bei denen mit Preßgas gearbeitet wird, jedoch sind derartige Anlagen durch die erforderliche Preßgasanlage verhältnismäßig teuer in der Herstellung ίο und im Betrieb.

Weiterhin ist die Verwendung von Granulatoren bekannt, die mit einem Rad arbeiten. Bei diesem System taucht ein Rad zur Hälfte in die zu granulierende Lösung ein. Das rotierende Rad verspritzt die zu granulierende Lösung in das Kühlmedium, wodurch ein gewisses Maß an Granulation erreicht wird. Obwohl die Leistungsfähigkeit eines solchen Systems beachtlich größer ist als bei anderen Systemen, so ist die Kornabstufung doch unerao wünscht. Weiterhin ist es vom technischen Standpunkt aus schwierig, das Flüssigkeitsniveau konstant zu halten, und selbst wenn das Niveau durch einen Überlauf konstant gehalten wird, so muß ein Granulator mit Überlauf von Dampf umspült sein. Außerdem treten, weil ein Teil der Lösung bei hoher Temperatur umläuft, unerwünschte Nebenreaktionen auf, die die Qualität des Granulates beeinflussen. So wird beispielsweise das Ammoniumnitrat zersetzt, und beim Harnstoff entsteht in erhöhtem Maße Biuret.

Die erfindungsgemäße Granulationsvorrichtung ist ihrem Aufbau nach ein DüseHgranulator, der mit bestem Wirkungsgrad bei großer Leistungsfähigkeit ein sehr gleichmäßiges Granulat erzeugt. Sie weist die Unzulänglichkeiten der üblichen Granulatoren nicht auf. Die Menge an Ausgangsgut, die von der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Zeiteinheit granuliert wird, ist beachtlich.

Bei den üblichen Düsengranulatoren zur Granulierung von Ammoniumnitrat und Harnstoff wird eine bis in die Nähe des Schmelzpunktes erhitzte, hoch konzentrierte Lösung verwendet. Die Lösung wird in dem Granulationsturm verspritzt, wo sie gekühlt wird, damit sie erstarrt. Die Kornverteilung des Produkts wird jedoch durch verschiedene Faktoren beeinflußt, wie Konzentration der erhitzten Lösung, Ausbildung der Düse, Geschwindigkeit des Versprühens, Geschwindigkeit des Kühlmediums im Granulationsturm und besondere Eigenschaften des zu granulierenden Stoffes. Weil die zu granulierende erhitzte Lösung eine Konzentration von etwa 80 bis 100% hat, so ist die Ausbildung der Düse von größter Wichtigkeit, damit die Granulierung erfolgreich verläuft. Es ist selbstverständlich, daß die Granulierung nicht erfolgreich durchgeführt werden kann, wenn die Lösung unter hohem Druck aus einer verhältnismäßig kurzen Düse verspritzt wird, weil die erhitzte und hoch konzentrierte Lösung, wie aus Ammoniumnitrat oder Harnstoff, beinahe die Viskosität des Wassers aufweist, so daß sie leicht in einen feinen Sprühregen übergeht. Selbst wenn die \⁷ersprühung unter vermindertem Sprühdruck stattfindet, wodurch man auf Leistungsfähigkeit verzdchtet, so berühren sich die versprühten Teilchen gegenseitig und kleben aneinander.

Infolgedessen sind diese Teilchen manchmal groß und manchmal klein, weil durch die Veränderlichkeit der Sprührichtung abweichende Ausbildungen auftreten. Diese Schwierigkeit wird noch vergrößert, wenn eine große Anzahl solcher kurzen Düsen zusammen angeordnet ist und eine Lösung durch sie versprüht wird. Die Ergebnisse werden dadurch nur noch bedeutend verschlechtert.

Man hat jedoch gefunden, daß, wenn die Düsen im Verhältnis zu ihrem Durchmesser sehr lang sind, der Strahl in eine bestimmte vorgesehene Richtung gelenkt wird. Deshalb werden, gerade wenn die zu granulierende Lösung zu gleicher Zeit von vielen Düsen versprüht wird, die obenerwähnten unerwünschten Resultate vermieden, und es wird eine große Leistungsfähigkeit bei gleichmäßigen Granulationsprodukten erreicht. Die Länge dieser Düse im Verhältnis zu ihrem inneren Durchmesser muß groß genug sein, damit sich eine bestimmte Richtung des Strahles ergibt, welche Sprühgeschwindigkeit auch immer verwendet wird, die wiederum von der Anzahl der Düsen abhängt, die verwendet werden, und von der Menge der Lösung, die verarbeitet wird. In so einer langgestreckten Düse kann jedoch die zu granulierende Lösung erstarren und die Düse verstopfen, sogar wenn nur ein kleiner Abfall zwischen der Temperaratur der ankommenden Lösung und'der der Düse selbst vorhanden ist. Der Grund dafür liegt darin, daß eine erhitzte, hochkonzentrierte Lösung versprüht werden muß. Die Düse kann ferner verstopft werden, wenn die Düsenspitze mit dem gasförmigen Kühlmedium, das vom Boden des Granulationsturmes aufwärts strömt, in Berührung kommt. Daher ist es wünschenswert, einen Temperaturabfall zu verhindern und eine Granulationsvorrichtung zu schaffen, die so konstruiert ist, daß irgendeine beliebige Düse ausgeschaltet und im Falle einer Verstopfung entfernt werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Granulieren hochkonzentrierter Salzlösungen, insbesondere von Harnstoff, Ammoniumnitrat od. dgl·, bei der die heiße konzentrierte Lösung durch eine Mehrzahl von Düsen in eine große gekühlte Trockenkammer zerstäubt wird- Diese Vorrichtung weist einen langgestreckten horizontalen Granulatorblock auf, der mit einer längs der horizontalen Achse verlaufenden Mittelführung für die Lösung versehen ist und der an-seinen Enden öffnungen für den Eintritt der heißen Lösung aufweist. Die Auslaßöffnungen sind untereinander parallel, im allgemeinen nach oben gerichtet und im wesentlichen im rechten Winkel zum Block angeordnet. Diese öffnungen führen von der Mittel- iao führung bis zur Außenseite des Blockes, und jede dieser Öffnungen ist mit einer langgestreckten Düse ausgestattet, die abnehmbar an ihr befestigt ist und diese öffnung ausfüllt. Die Düse ist im Vergleich zur Mittelführung so lang, daß der aus dem Ende der Düse austretenden Lösung eine be-

stimmte Richtung erteilt wird. Der Granulatorblock ist weiterhin von mehreren in Längsrichtung verlaufenden Bohrungen durchsetzt, die parallel zur Mittelführung und um diese herum angeordnet sind, ohne daß sie mit den Auslaßöffnungen verbunden sind. Schließlich sind noch an jedem Ende des Granulatorblockes Mittel vorgesehen, die dem Umlauf eines Heizmittels in diesem Block dienen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der ίο Erfindung ist für jede Auslaßöffnung eine Ventilöffnung vorgesehen, die im wesentlichen in der Ebene der Auslaßöffnung liegt und die von der Mittelführung aus durch den Block führt und durch die der Auslaßöffnung gegenüberliegende Fläche aus dem Block herausführt. Weiterhin ist in jeder Ventilöffnung ein Stab vorgesehen, der diese öffnung im wesentlichen ausfüllt und durch eine Dichtung darin so gehalten wird, daß er in Längsrichtung verschoben werden kann. Die Länge des Stabes ist so gewählt, daß er, wenn er ganz eingeführt ist, quer durch die Mittelöffnung geführt wird und den in diese Auslaßöffnung führenden Einlaß abschließt. Auf diese Weise kann die Düse von dem verschlossenen Auslaß abgenommen werden, ohne daß Flüssigkeit verlorengeht.

Weiterhin hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Stab mit einem Gewinde zu versehen, so daß die Entfernung des Stabes vom Einlaß mechanisch eingestellt werden kann.

Eine beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemäßen Granulators ist im folgenden an Hand der Zeichnung dargestellt. In der

Fig. ι ist eine perspektivische Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Granulators dargestellt;
Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Vertikalschnitt der Fig. 1 durch die Düsenkammer und die eingebaute Düse;

Fig. 3 ist ein vergrößerter Vertikalschnitt, der die Vorderseite des Endblockes zeigt, der an den Granulatorkörper angrenzt, und

Fig. 4 zeigt ein Verfahren zum Einbau des erfindungsgemäßen Granulators in einen Granulationsturm.

In Fig. ι liegt der Endblock 1 auf dem Granulatorkörper 2 auf, der durch den Endblock 3 abgeschlossen ist. Ferner zeigt Fig. 1 fünf Düsenkammern 4, wobei die Anzahl der Düsenkammern z. B. auch größer oder kleiner sein kann. Diebeiden Endblöcke 1 und 3 können am Granulatorboden 2 durch die Bolzen 5 gehalten werden, die in Bolzenbohrungen am Endblock und am Grundkörper geführt sind. Der Einlaß 6 für die zu granulierende Lösung liegt an der Vorderseite des Blockes 1, und der Einlaß für das Heizmedium 7 ist an der Seite des Blockes 1 angebracht.

In Fig. 2 ragt die Düse 8 über die Düsenkammer 4, die in Fig. 1 bereits gezeigt ist. Die Bolzen 9 drücken den Düsenhalter 10 nach unten, der wiederum die Düse 8 festhält. Die Kanäle 11 führen das Heizmedium der Länge nach durch den Granulatorkörper 2. Die Kanäle verlaufen dicht bei der Düse 8, die im Körper 2 gelagert ist. Die Kanälen umgeben auch die Kammer 12. Die Kammer 12 führt die zu granulierende Lösung und stellt eine Verbindung zwischen dem Einlaß 6 für die zu granulierende Lösung und den Düsen 8 her· Ein Stab 13 erstreckt sich in die Kammer 12. Der Stab 13 führt vom Boden des Körpers 2 durch die Dichtung 14 und den Stopfbuchsendieckel 15 nach oben. Ein Stütze 16 hält den Stab vermittels eines Schraubengewindes in seiner Lage fest. Durch den Knopf 17 kann der Stab 13 gedreht werden, so daß dieser am oberen Teil der Kammer 12 aufliegt bzw. von ihm Abstand hat. Wenn der Stab 13 aufliegt, so ist ersichtlich, daß die Verbindung zwischen der Kammer 12 undder Düse 8 unterbrochen ist. Diese Anordnung gestattet die Entfernung irgendeiner beliebigen Düse 8, die aus irgendeinem Grunde nicht mehr arbeitsfähig ist. Jeder Düse ist ein eigener Stab zugeordnet. Die verbleibenden Düsen 8a können so weiter arbeiten, selbst wenn eine oder mehrere abgesperrte Düsen entfernt sind.

Fig. 3 zeigt die Innenseite des Endblockes 1, der auf dem Granulatorkörper aufliegt. Die obere Leitung 18 des Heizmediums hat Verbindung mit dem Einlaß 7 für das Heizmedium und damit mit den Kanälen 11.

Der Endblock 3 kann mit Ausnahme des hier nicht gezeigten Auslasses für das Heizmedium abgeschlossen werden. Es ist möglich, zwei oder mehr Granulatorkörper hintereinander einzubauen, bevor sie am Ende durch den Endblock 3 abgeschlossen werden.

Fig. 4 zeigt ein Verfahren zum Einbau der erfindüngsgemäßen Granulationsvorrichtung in einen Granulationsturm.

Ein Beispiel für die Verwendung der erfindungsgemäßen Granulationsvorrichtung zum Granulieren von Harnstoff ist im folgenden dargestellt:

■n j·

Bedingungen:
Harnstoff lösung:

Konzentration 95 %>

Temperatur etwa 120⁰

Düse:

Innendurchmesser 0,78 mm

Länge 10,0 cm

Einspritzwinkel 6o°

Einspritzdruck 4,2 kg/cm²

Kühlluft:

44m³/Minute .. bei 15,6°,

50 "/»Feuchtigkeit

115 Kornverteilung:

über 2,47 mm Durchmesser 0,5%

2,47 bis 1,41 mm Durchmesser 76,6%

1,41 bis 1,13 mm Durchmesser 19,0%

unter 1,13 mm Durchmesser 3,9°/o

Wie in der oben angeführten Kornverteilung ge- iss zeigt ist, beträgt der Anteil der Körner, die über

ι mm Druckmesser aufweisen, 98,5 % der Gesamtmasse, was die hervorragende Qualität der Kornverteilung zeigt, die man mit der erfindungsgemäßen Granulationsvorrichtung erhält.
Jede einzelne bei dem obigen Beispiel verwendete Düse hat eine Leistungsfähigkeit von 0,5 Tonnen pro Tag.

Claims

PATENTANSPRÜCHE;

i. Vorrichtung zum Granulieren hochkonzentrierter Salzlösungen, insbesondere von Harnstoff, Ammoniumnitrat u. dgl., bei der die heiße konzentrierte Lösung durch eine Mehrzahl von Düsen in eine große gekühlte Trockenkammer zerstäubt wird, gekennzeichnet durch Anordnung der Auslaß düsen in einem langgestreckten horizontalen Granulationsblock, der mit einer Mittelführung für die Lösung längs der horizontalen Achse und mit an seinem Ende ange-

ao geordneten Öffnungen für den Eintritt def heißen Lösung in diesen Block ausgestattet ist, wobei der Block eine Mehrzahl von parallelen Auslaßöffnungen aufweist, die im allgemeinen nach oben gerichtet sind und im wesentlichen im

as rechten Winkel zum Block angeordnet sind und von der Mittelführung zur Außenseite des Blokkes führen und jede dieser Auslaßöffnungen eine langgestreckte Düse aufweist, die abnehmbar in ihr befestigt ist und diese öffnung ausfüllt, wobei die Düse in bezug auf die kleine Mittelführung so ausreichend lang ist, daß sie der aus ihrem Ende austretenden Lösung eine bestimmte Richtung erteilt, und durch eine Mehrzahl von Bohrungen, die in Längsrichtung durch den Block, parallel zu und um die Mittelführung herum angeordnet sind, ohne daß sie mit den Auslaßöffnungen verbunden sind, und durch Mittel an jedem Ende des Granulatorblocks, die für den Umlauf eines Heizmittels durch diesen Block vorgesehen sind.
2. Vorrichtung mit einem Granulatorblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Auslaßöffnung in diesem Block eine Ventilöffnung vorgesehen ist, die im wesentlichen in einer Ebene mit ihr liegt und von der Mittelführung aus durch den Block führt und durch die der Auslaßöffnung gegenüberliegende Fläche aus dem Block herausführt, und daß in jeder Ventilöffnung ein Stab vorgesehen ist, der diese Ventilöffnung im wesentlichen ausfüllt und durch eine flüssigkeitsdichte Dichtung darin gehalten wird und zur Längsbewegung in dieser Ventilöffnung angeordnet ist, wobei der Stab genügend lang ist, um, wenn er ganz eingeführt ist, quer durch die Mittelführung geführt zu werden und den von dieser Mittelführung in die entsprechende Auslaßöffnung führenden Einlaß abschließen zu können, wodurch die Düse von dem auf diese Weise verschlossenen Auslaß ohne Flüssigkeitsverlust entfernt werden kann.
3. Granulationsblock nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab mit einem Gewinde versehen ist, so daß die Entfernung dieses Stabes vom Einlaß mechanisch eingestellt werden kann.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 559627, 381 715, 023;

britische Patentschrift Nr. 315 262.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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