ES2231289T3 - Un metodo y un dispositivo para procesar una disolucion, fundido, suspension, emulsion, lechada o solidos en granulos. - Google Patents

Abstract

Un granulador clasificador de lecho fluido, que comprende una cámara de granulación que incluye una cámara de aire de fluidización (7) con un suelo del lecho (10), un techo (3c), una pared final (3d), una entrada de alimentación (5), una entrada de semilla (6), una salida (4) definida por paredes (3a, 3b) para el aire, una salida (9) para los gránulos producidos, donde la cámara de granulación está dividida en una sección de aglomeración y control de semilla (1) y una sección de granulación y clasificación (2), en la que el suelo del lecho (10) está acondicionado para suministrar diferentes cantidades de aire de fluidización a las secciones (1) y (2) mediante perforaciones que tienen diferentes tamaños y en la que dicha sección (2) consiste en uno o más compartimientos consecutivos que tienen un diseño asimétrico provisto de placas tabiques deflectores inclinados (12) y/o un suelo de lecho inclinado (10).

Description

Un método y un dispositivo para procesar una disolución, fundido, suspensión, emulsión, lechada o sólidos en gránulos.

La presente invención se refiere a un método y a un dispositivo para procesar una disolución, un producto fundido, una suspensión, una emulsión, una lechada o sólidos en gránulos de un tamaño clasificado.

La granulación en lecho fluido o granulación en lecho fluidizado es una técnica utilizada en la transformación en partículas de productos fundidos, disoluciones, lechadas, emulsiones, suspensiones o sólidos, por ejemplo en la industria de fertilizantes y alimentaria.

Un proceso de granulación en lecho fluido es la combinación de varias ciencias y tecnologías. Operar adecuadamente una planta de granulación en lecho fluido, requiere conocimiento de la química del producto fundido y la disolución; de las propiedades de cristalización; de los balances totales de masa y de energía; del transporte de masa y energía; del balance de partícula y granulometría; dinámica de fluidos y tecnología de fluidización.

Diseñar y operar estas plantas es difícil debido al hecho de que el balance de masa, el balance de energía y el balance de granulometría deben establecerse correctamente para conseguir el correcto funcionamiento en lo que a capacidad y calidad se refiere. Cada uno de los balances no se puede establecer independientemente puesto que la mayoría de los parámetros de control disponibles para los operadores y diseñadores están afectados por los tres balances. Los balances expresados como un sistema limitado y simplificado de ecuaciones también tendrán varias soluciones, donde el óptimo o la mejor solución son dependientes de las propiedades físicas y químicas del sistema producto, de la calidad del producto y del coste de los servicios y otros factores de entrada.

Sistemas de sales diferentes tienen solubilidades diferentes y calores de cristalización diferentes. En el diseño de un lecho fluido estas diferencias proporcionan una variedad de parámetros de diseño y parámetros de consigna para el flujo y temperatura del aire, flujo y temperatura del reciclo, temperatura y concentración del producto fundido. El factor más importante para el proceso de granulación en lecho fluido es el control de la fase líquida junto con el balance global de energía y el balance de granulometría durante el crecimiento de la partícula y la producción de partículas semilla.

Una partícula semilla se define como una partícula demasiado grande para ser transportada con el flujo de aire de salida a través del granulador; y suficientemente grande como para impedir que se aglomere con otras partículas; y menor que el tamaño del producto deseado.

En un proceso de granulación en lecho fluido convencional, la distribución de tamaños de los gránulos producidos se ha controlado mediante el reciclo de una cierta fracción de gránulos con tamaños inferiores y la rotura de los gránulos con tamaño superior al granulador. Esto facilita la operación y la flexibilidad del proceso, haciendo posible manejar varios sistemas y granulometría, y al tiempo que es capaz de controlar las condiciones en el lecho fluido, esto es, la fase líquida y la relación evaporación - cristalización. El hecho de que un granulador de lecho fluidizado opere como un reactor de mezcla total ha apoyado además el diseño robusto y la filosofía operacional.

Una corriente de reciclo excesiva, de 0,5 a 2 veces el flujo del producto, transportando un exceso de gránulos semilla y flujo másico, limita la influencia de y la sensibilidad a otros parámetros de operación. Esto ha limitado el interés por desarrollar granuladores clasificadores. Los procesos de granulación en lecho fluido son sensibles al número de partículas semilla producidas, puesto que la aglomeración no es deseada y debería ser evitada desde un punto de vista de la calidad del producto y la estabilidad de la operación. La aglomeración genera partículas con resistencia a la rotura inferior y es difícil utilizar la aglomeración para controlar el balance de partículas sin aumentar la relación de reciclo a 3-7. Un diseño robusto con una corriente de reciclo en exceso, como un importante parámetro de control, ha sido preferido por la industria. Un flujo de reciclo bajo sólo es posible cuando los números de partículas semilla se producen en un número preciso y estable.

Un granulador clasificador de lecho fluido se define como un granulador que es capaz de descargar el producto, que es la fracción de gránulo mayor contenida en el lecho. El producto tiene continuamente un tamaño de gránulo que es mayor que los gránulos en el granulador. La eficacia de la clasificación depende de los métodos aplicados para la clasificación y las diferencias de tamaño manejadas por el lecho. Un granulador clasificador en un proceso dinámico proporcionará un tiempo de retención más corto para la fracción de producto deseado de gránulos largos, proporcionando así un tiempo de retención más largo para los gránulos menores, permitiéndoles crecer más antes de alcanzar el tamaño del producto y ser descargados. Un granulador clasificador también será capaz de funcionar como un reactor de flujo pistón ideal, dado un material de alimentación de semilla uniforme. El cribado y reciclado de los gránulos en granuladores de lecho fluido convencionales se hace siempre fuera del lecho, como se describe, por ejemplo, en la patente norteamericana US 4.219.589.

La construcción del cribado mecánico y la rotura dentro o cerca del granulador de lecho fluido se describe en la patente alemana DE 3.248.504-C2 pero se ha visto que no es ventajoso desde un punto de vista operacional.

Sin embargo, la patente norteamericana US 4.790.487 describe un granulador continuo en el que el cribado y el reciclado se hacen en una unidad adyacente, que es un tornillo transportador combinado y un lecho fluido. La patente describe un aparato que comprende un cuerpo de granulador para procesar continuamente materiales pulverulentos en gránulos y un tornillo transportador para descargar los gránulos producidos desde el cuerpo granulador, incluyendo el tornillo transportador dispositivos para clasificar neumáticamente los gránulos producidos mientras que están siendo transportados. El principio patentado sólo será capaz de separar y reciclar el polvo o las partículas finas del flujo de descarga. La eficacia de clasificación en el método se basa en la diferencia en la velocidad de escape entre los gránulos grandes que tengan el tamaño adecuado y la fracción pulverulenta, y no será capaz de separar partículas de 1-2 mm de una masa que contenga partículas de 1-5 mm. La formación de burbujas y el goteo generarán un flujo de partículas de todos los tamaños entre 1-5 mm de vuelta al granulador.

Los efectos de la segregación interna en lechos fluidizados, en lechos en surtidor y en lechos móviles se han descrito en varias publicaciones. Los efectos de la velocidad del aire y de las construcciones para la rotura de burbujas dentro del lecho han proporcionado efectos documentados, alcanzándose una diferencia de tamaño de partícula entre la parte superior y el fondo en un compartimiento individual del lecho. En "Powder Technology 98" (1998) 273-278, el efecto de tabiques deflectores horizontales está descrito y documentado.

El diseño de lecho con los tabiques deflectores internos tiene como resultado un lecho alto de cámara única con la consiguiente alta caída de presión. El movimiento del lecho total se reduce mediante los tabiques deflectores y mediante la geometría, y el lecho alcanza una capacidad inferior, porque la transferencia de calor y de masa requieren turbulencia y movimiento de las partículas.

Otra desventaja, que hace estos principios menos útiles, es la falta de clasificación horizontal. Con un efecto de clasificación vertical solamente, el tamaño y la forma del granulador están limitados en la relación área a altura del lecho y, por lo tanto, se prueba solamente en una cámara individual. A los tabiques deflectores horizontales colocados en la cámara individual del granulador, tal y como se describe en el documento de patente WO 97/02887, se les ha encontrado también una desventaja práctica puesto que proporcionan menos libertad para instalar boquillas rociadoras.

Una desventaja significativa con un proceso de lecho fluido convencional pero robusto, es el alto coste de la inversión en pantallas, trituradores, unidades de disolución, secadores, enfriadores, almacenaje intermedio y transporte de material sólido dentro de la planta. Esto requiere grandes edificios y caras construcciones de acero para facilitar una disposición en planta operativa. Cada elemento mecánico y eléctrico requiere diseño, ingeniería, puesta en marcha, piezas de repuesto, seguimiento, mantenimiento, limpieza y atención por parte de los operadores. En ambientes corrosivos producidos por sales y humedad, la calidad de los materiales incrementa más el coste de la inversión. El número de elementos mecánicos aumenta la velocidad de fallo y el riesgo de caro tiempo de inactividad.

Además, la operación de estas plantas de granulación requiere paradas frecuentes para el mantenimiento del equipo mecánico y eléctrico y la limpieza del equipo de proceso. La recuperación del agua de lavado y el espacio extra dentro de las plantas para actividades de mantenimiento aumenta además el coste para la construcción y operación de dichas plantas. La reducción del flujo de reciclo mediante la optimización de la producción de semilla y el control del proceso de cristalización y solidificación han proporcionado algunas ventajas competitivas para los mejores procesos.

Termodinámicamente es posible diseñar un proceso de lecho fluido sin reciclado de gránulos enfriados o calentados fuera del lecho fluido. Se puede alcanzar un balance de calor óptimo sobre un granulador de lecho fluido cambiando la temperatura del aire o el flujo de aire. De todos modos, se requiere un flujo de aire relativamente grande para la fluidización en sí misma. El balance de calor se puede resolver alternativamente mediante enfriamiento interno o calentamiento en el mismo lecho fluido.

Sin embargo, para operar un proceso de granulación en lecho fluido sin reciclar material se requiere un control del crecimiento del gránulo de una forma diferente a la de los lechos convencionales mencionados anteriormente. El crecimiento del gránulo y la granulometría del producto en lechos convencionales son una función de la distribución de tamaños del material de alimentación o del material reciclado molido; la relación alimento a producto fundido, y los efectos clasificadores en el lecho fluido o el granulador. Los lechos convencionales tienen una baja eficacia de clasificación, operando casi igual que un reactor de flujo mezcla completa. El producto de un reactor de mezcla completa consistirá en una mezcla de alimentación de nueva aportación de bajo tamaño y partículas mayores maduras. Incluso con un reactor de flujo pistón ideal, el producto es en gran parte dependiente de la distribución de tamaños de la alimentación o del material reciclado.

Es un objeto de la presente invención proporcionar un método y un dispositivo que sean capaces de procesar una disolución, un producto fundido, una suspensión, una lechada, una emulsión o sólidos, en gránulos de un tamaño clasificado.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar un método y un dispositivo que sean capaces de procesar una disolución, un producto fundido, una suspensión, una lechada, emulsiones o sólidos en gránulos en una etapa, en un lecho fluidizado, sin cribado, reciclado, molienda y disolución.

Además es otro objeto de la presente invención proporcionar un método y un dispositivo anteriormente mencionados que reduzcan el coste de la inversión para una unidad de granulador en lecho fluido, e incrementen la capacidad cuando se introducen en las plantas existentes.

Los inventores han desarrollado un método y un dispositivo para la granulación en lecho fluido que es capaz de procesar un producto fundido, una disolución, un sólido, una emulsión, una lechada o una suspensión en gránulos de una distribución de tamaños estrecha.

El granulador clasificador de lecho fluido, de acuerdo con la presente invención, comprende una cámara de granulación que incluye una cámara de aire de fluidización 7 con un suelo de lecho 10, un techo 3c, una pared final 3d, una entrada de alimentación 5, una entrada de semilla 6, una salida 4 definida por paredes 3a, 3b para aire, una salida 9 para gránulos producidos. La cámara de granulación está dividida en una sección de aglomeración y control de semilla 1 y una sección de granulación y clasificación 2 en la que el suelo del lecho está acondicionado para proporcionar diferente cantidad de aire de fluidización a las secciones 1 y 2 mediante perforaciones que tienen diferentes tamaños, y donde dicha sección 2 consiste en uno o más compartimientos consecutivos que tienen un diseño asimétrico provisto de placas tabiques deflectores inclinados 12 y/o suelo del lecho inclinado 10.

El método de acuerdo con la presente invención para la granulación en lecho fluido de una alimentación que sea una disolución, una lechada, un producto fundido, una emulsión, una suspensión o sólidos, en gránulos de un tamaño clasificado deseado, comprende que las partículas semilla de entrada que van a ser granuladas con la alimentación se suministren con un tamaño controlado en una sección de aglomeración y semilla por delante de una sección de granulación y clasificación y que la clasificación de los gránulos se realice en compartimientos asimétricos en la sección de granulación y clasificación, en la que se utilizan placas tabiques deflectores inclinados para separar los compartimientos, teniendo como resultado la clasificación de gránulos en cada compartimiento y que las partículas mayores se transporten desde la sección de aglomeración y control de semilla hasta la sección de granulación y clasificación a lo largo del suelo del lecho y las partículas pequeñas se transporten en dirección a la entrada del
lecho.

El granulador consiste en uno, o preferiblemente varios, compartimientos de pulverización y crecimiento de partículas con un diseño asimétrico y con tabiques deflectores de separación inclinados, lo que tiene como resultado la clasificación de partículas en cada compartimiento y el transporte de las partículas grandes en la dirección de la salida y de las partículas pequeñas en la dirección de la entrada del lecho.

El diseño asimétrico, obtenido inclinando los tabiques deflectores de separación e inclinando el suelo del lecho, genera diferencias en el flujo del aire de fluidización en varias partes del lecho y dentro de cada compartimiento.

La propia unidad de granulador clasificador de lecho fluido, de acuerdo con la presente invención, realiza internamente lo que las pantallas y lazo de reciclo hacen en un lazo de granulación convencional. En el lecho fluido clasificador, los gránulos que son menores que el producto deseado se someten a un tiempo de residencia más largo en el interior del lecho, hasta que han crecido hasta el tamaño del producto deseado. Así, no habrá partículas pequeñas que tengan que ser recirculadas. En un lecho convencional, los gránulos más pequeños tienen que ser reciclados de nuevo al lecho para alcanzar un tiempo de retención más largo. En el lecho fluido clasificador, las partículas grandes tendrán un tiempo de residencia corto. Los lechos convencionales no proporcionan a las partículas grandes tiempos de residencia más cortos y a las pequeñas tiempos de residencia más largos. Así, habrá una fracción mayor de partículas demasiado grandes producidas en el lecho. Esto, junto con el balance de crecimiento de gránulo, requiere la rotura continua de las partículas con tamaño mayor.

En el lecho fluido clasificador, sin embargo, se puede introducir una rotura controlada en forma de un rotor con velocidad variable colocado en el compartimiento de aglomeración y control de semilla. Esto será requerido producir suficiente material semilla para el balance de granulometría.

La dependencia de la granulometría de la semilla de alimentación es reducida. Desde el aspecto de la granulometría, básicamente es el número de partículas semilla y el factor de ampliación lo que determina la capacidad.

El efecto de la segregación en una masa deslizante de partículas no homogéneas se conoce pero no se utiliza en el diseño de un granulador de lecho fluido. La segregación en una masa vibrante llamada percolación, en donde el polvo y las partículas menores caen entre los gránulos mayores, tampoco se utiliza. Este efecto es más pronunciado cuando el movimiento es bajo y, en un lecho fluido, se evita o se invierte mediante el flujo de aire.

La segregación en una masa deslizante o móvil se utiliza en la granulación en bandeja y en algunos granuladores tipo tambor, pero los balances de masa y energía para estos procesos de granulación normalmente requieren una cantidad bien definida y grande de material de reciclo con temperatura controlada.

Características importantes del diseño son la asimetría proporcionada por las placas tabiques deflectores inclinados y/o la inclinación del suelo. La mayor velocidad de fluidización en la dirección de la salida del lecho, combinada con el techo inclinado en la dirección de la salida, proporciona un diseño de flujo circular tanto en el lecho total como entre los tabiques deflectores inclinados. La superior velocidad del aire y el aporte de energía cinética en una cara proporcionan un nivel de lecho más alto debido a la menor densidad. Esto tiene como resultado un efecto en el que las partículas pequeñas de la parte superior del lecho flotan de vuelta a la sección de aglomeración y control de semilla, y las partículas mayores flotarán a lo largo del suelo debido al flujo circular entre las bandejas, o dentro de cada cámara, y el flujo circulante global.

Entre compartimientos y por encima de cada placa, se obtiene una clasificación por etapas creando una zona de burbujas y alta velocidad para el material grueso y una zona de baja velocidad para las partículas menores. Con una segregación horizontal interna en cada compartimiento, un intercambio al azar de partículas entre compartimientos proporcionará una clasificación global de compartimiento a compartimiento. Además el movimiento del lecho circular global asegurará un movimiento de las partículas mayores en la dirección de la salida a lo largo del suelo, y de las partículas finas hacia atrás en la dirección de la entrada en la parte superior del lecho.

La geometría de los tabiques deflectores y la forma de la zona de clasificación debe estar hecha a medida para ajustarse al actual sistema de granulación. Los tabiques deflectores suministran un sistema de clasificación multietapas, con una cierta eficacia en cada etapa. Los tabiques deflectores dividen el granulador en una serie de etapas que se parecen a un reactor multietapas. El efecto conseguido se parece a un flujo pistón y, combinado con el reciclo controlado de finos por encima de la parte superior de las placas, proporciona un efecto clasificador multietapa semejante al de una columna de destilación. La distribución de tamaño del producto que abandona el lecho es claramente más estrecha que la distribución de tamaño total del producto contenido en el granulador.

La dirección del flujo de aire en la porción superior de la zona fluidizada en la zona de clasificación, transporta las partículas más pequeñas hacia la zona de crecimiento del lecho, en la cual funcionan como material semilla. El flujo de aire global por encima de la parte superior del nivel del lecho, junto con el diseño mecánico muestrea los gránulos y envía los más pequeños hacia la zona de granulación, permitiendo a las partículas grandes salir como
producto.

Provista una distribución de tamaños uniforme de la semilla del granulador, la distribución de tiempo de retención, también será estrechada, con un diseño de acuerdo con la presente invención.

Hay varias formas de proporcionar semillas a un granulador sin romper una parte del producto. Se ha propuesto una preaglomeración o una pequeña torre de prilling, así como instalar un molino o machacadora dentro del lecho. Se puede utilizar un rotor con una velocidad variable para proveer de material semilla y controlar el tamaño de partícula del producto.

La invención será explicada e ilustrada adicionalmente con las siguientes figuras y ejemplos.

Figura 1 muestra una vista lateral, en una escala reducida, de un diseño del granulador clasificador de lecho fluido, de acuerdo con la presente invención con suelo del lecho inclinado y placas tabiques deflectores inclinados.

Figura 2 muestra una vista lateral, en una escala reducida, de un diseño alternativo del granulador clasificador de lecho fluido, de acuerdo con la presente invención con suelo del lecho horizontal, placas tabiques deflectores inclinados y una cámara de aire fluidizado dividida en compartimientos.

Figura 3 ilustra los efectos de clasificación en el granulador clasificador de lecho fluido de acuerdo con la presente invención.

Figura 4 muestra un croquis de cómo se pueden instalar los tabiques deflectores en forma de V en el granulador, de acuerdo con la presente invención.

Figura 5 ilustra cómo las placas tabiques deflectores en forma de V incrementarán más el efecto de los tabiques deflectores.

Figura 6 muestra una vista lateral de una unidad piloto del granulador de acuerdo con la presente invención.

Figura 7 ilustra el cálculo de la eficacia de la clasificación.

Figura 8 ilustra los resultados de los ensayos dinámicos.

Figura 9 ilustra el cálculo de la eficacia de la clasificación.

Las figuras 1 y 2 muestran un granulador de lecho fluido que comprende una típica sección de aglomeración y control de semilla 1, una sección de granulación y clasificación 2, una cámara de aire a presión 7 y un suelo del lecho inclinado, ascendente y horizontal 10. La sección 2 contiene placas tabiques deflectores inclinados 12. Además, el granulador consiste en una entrada 5 para la alimentación del producto fundido, la disolución, la emulsión, la lechada, los sólidos o la suspensión en la sección 1, una entrada para el material semilla 6, una salida 4 definida mediante las paredes 3a, 3b para descargar el aire, un techo 3c, una pared final 3d y una salida 9 para descargar los gránulos del tamaño deseado producidos.

En la sección de aglomeración y control de semilla 1, la cual puede consistir en uno o más compartimientos consecutivos, el producto fundido, la suspensión, la lechada, los sólidos o la disolución se pulverizan sobre las partículas semilla donde solidifican produciendo aglomeración o recubrimiento. La necesaria producción de semilla se puede hacer fuera o dentro del lecho fluido mediante machacado físico.

El compartimiento o compartimientos en la sección 1 pueden funcionar como un reactor o reactores turbulentos de mezcla total, lo cual es necesario para conseguir alta capacidad de inyección de producto fundido sin crear un exceso de aglomeración o formación de terrones. La baja velocidad del aire produce más aglomeración, reduce la formación de polvo y reduce el arrastre del polvo con el aire que sale del lecho 4. La carga total y la velocidad del aire en la sección 1 pueden, de esta manera, usarse para controlar la producción de semilla y la granulometría del lecho completo. La técnica de pulverización puede ser con boquillas en dos fases o en una fase. La dirección de la boquilla también puede variar dependiendo de las propiedades individuales entre los sistemas fundido o en disolución. El transporte de las partículas más grandes desde la sección 1 a la sección 2 tiene lugar a lo largo del suelo 10, y está causado por la fuerza impulsora rotacional en el lecho total producida por la inclinación del suelo, la diferencia en la velocidad de aire de fluidización y/o por las boquillas direccionales en el suelo del lecho. Algunas partículas grandes también son transportadas sobre la parte superior del lecho donde la rotura de las burbujas envía al azar las partículas en todas las direcciones. Las partículas mayores son menos afectadas por el flujo de aire horizontal en la parte superior del lecho, y se moverán más fácilmente al compartimiento más cercano a la salida, que las partículas más pequeñas que serán llevadas por el flujo de aire horizontal de nuevo al compartimiento existente o al compartimiento más cercano a la salida.

Las velocidades del aire en la sección de granulación y clasificación 2 pueden ser más altas que para la sección de aglomeración y control de semilla 1, y la velocidad del aire también debería ser más alta para cada compartimiento en dirección a la salida 9, como un requerimiento para fluidizar el aumentado tamaño de partícula, pero también como un factor importante para la clasificación global. Una velocidad más alta del aire de fluidización proporciona una presión del aire más alta en el lecho y un nivel más alto en el lecho. El gradiente horizontal en la presión del aire y del lecho produce un componente del flujo del aire horizontal medio en el lecho, el cual ocasiona una segregación horizontal. Las partículas más pequeñas son empujadas hacia atrás en dirección a la sección de aglomeración y control de semilla 1. La cámara de aire 7 puede comprender compartimientos consecutivos. Una forma de alcanzar una velocidad del aire de fluidización más alta en dirección a la salida es reducir la caída de presión sobre el suelo del lecho 10 hacia la salida, o aumentar la presión en los compartimientos de aire consecutivos en dirección a la salida. La caída de presión se puede ajustar por medio del tamaño o del número de aberturas en el suelo del lecho perforado.

La altura del lecho también afectará la velocidad del aire. Un nivel del lecho más alto ocasiona una caída de presión más alta y un flujo de aire inferior para esa zona. Esto se puede conseguir mediante la inclinación del suelo del lecho 10 como se muestra en las figuras 1 y 2. Un flujo de aire más alto en la cámara o cámaras en la sección de granulación 2 en dirección a la salida 9 ocasiona un nivel medio de material más alto en estas secciones y compartimientos, y habrá un transporte de partículas más pequeñas desde la zona superior 3 en estas secciones, hacia atrás a la sección de aglomeración y control de semilla 1. Este efecto es además aumentado por la zona 3 de flujo de aire libre en dirección a la salida de aire 4.

El enfriamiento, si se requiere, se proporciona mediante una baja temperatura del aire de fluidización, y/o con placas de enfriamiento internas o tubos sumergidos horizontal o verticalmente en el material fluidizado en el lecho.

En la sección de granulación y clasificación 2, es importante romper o controlar las burbujas que se forman en un lecho fluidizado de alta densidad. Estas burbujas transportan material grueso desde el fondo hacia la parte superior del lecho. Con la asimetría horizontal tanto en la velocidad del aire como en la geometría, las burbujas, como se muestra en la figura 3, se mueven horizontalmente en dirección al tabique deflector inclinado o a la pared del compartimiento donde cambian de forma 11, dejando el material grueso mientras asciende a lo largo del tabique deflector y se rompe a través de la superficie del material contenido en el lecho. En el momento de la rotura de la burbuja, la eyección del material produce un transporte de finos hacia atrás y de los gruesos hacia delante en el lecho.

En la otra cara del tabique deflector, las partículas más pequeñas se irán concentrando cada vez más en un movimiento descendente. La falta de turbulencia y la inferior velocidad del aire favorecen la reunión de partículas pequeñas. Las partículas más pequeñas se moverán en dirección descendente, por debajo del tabique deflector y hacia el interior de la próxima cámara o sección. La distancia desde el extremo inferior de la placa tabique deflector al suelo del lecho, debería adaptarse para conseguir un movimiento circular estable entre las placas, y transporte suficiente entre las cámaras. El ángulo y la forma de las placas tabiques deflectores son importantes para alcanzar el correcto modelo de flujo. El transporte de partículas en ambos lados de la placa tabique deflector además se puede mejorar confiriendo una forma en V a la placa, haciendo la transferencia entre cámaras incluso mejor, como se muestra en las figuras 4

\hbox{y 5.}

Las burbujas ascendentes del material grueso en la zona 3 transportan material grueso hacia arriba y sobre la zona de finos descendente en 2 en el compartimiento siguiente. De la misma manera, las partículas pequeñas en 2 se transferirán hacia atrás a la zona 3 en el compartimiento previo. En la parte superior y en la parte inferior del lecho, por encima y por debajo de los tabiques deflectores un modelo de movimiento al azar asegurará el intercambio entre el compartimiento.

Ejemplo

Este ejemplo muestra los resultados del ensayo conseguidos con una unidad de granulador clasificador de lecho fluido como se muestra en la figura 6. La unidad se operó con los siguientes parámetros:

\newpage

Material	Gránulos de urea con una densidad aparente de 1.000 kg/m^{3}
Velocidad del aire	1,1 - 1,4 m/s
Temperatura del aire	Ambiente, 20-22º Celsius
Relleno del lecho	32,5 - 37 kg
Inclinación del lecho, \alpha	6º
Inclinación del tabique deflector, \beta	15º

Distribución de tamaño típica del material en el lecho para pruebas que se muestra en la Tabla 1:

TABLA 1

Distribución de tamaños típica en el lecho para pruebas
Por encima de 6 mm	1%
Entre 6,3 - 4,5 mm	9%
Entre 4,5 - 3,5 mm	28%
Entre 3,5 - 2,5 mm	49%
Entre 2,5 - 1,6 mm	11%
Entre 1,6 - 1,0 mm	2%
Entre 1,0 - 0,0 mm	0%

Los ensayos se han llevado a cabo con el objetivo de encontrar el diseño más efectivo, y se ha introducido una medida de la eficacia de clasificación. La medida calcula cómo el D50 del producto de salida se compara con el D50 para el contenido total en el lecho. Si el D50 de la salida es igual al D50 del lecho completo, la eficacia de clasificación es del 0%, lo que significa que no hay ningún efecto comparado con un lecho de mezcla total. Si el D50 de la salida es igual al D90 del lecho total, la eficacia de clasificación es del 80%. El D50 es el diámetro de gránulo que divide la masa en un 50% de los gránulos menores que este diámetro y, por consiguiente, un 50% de los gránulos mayores. El D90 es, de la misma manera, el diámetro que divide la masa en un 90% de los gránulos menores que este diámetro y, por consiguiente, un 10% de la masa de gránulos mayores que este diámetro.

La figura 7 ilustra el cálculo de la eficacia de clasificación.

La eficacia del lecho se ha ensayado tanto en situaciones dinámicas, como estáticas; estática significa que el lecho se ha llenado y operado sin descarga alguna de alimentación o material. El muestreo de la salida se ha realizado solamente para comprobar que se ha alcanzado el estado estacionario.

Los ensayos dinámicos se simularon extrayendo producto en la salida y realimentándolo en la entrada. La carga se había calculado como tiempo de retención. Se ha utilizado un tiempo de retención simulado de 10 minutos en los ensayos dinámicos.

Las figuras 8 y 9 ilustran los resultados de los ensayos. La figura 8 muestra cómo la curva de distribución de tamaños de la salida cambia comparada con el contenido total del lecho. La figura 9 muestra lo mismo para la curva de distribución de tamaños acumulada.

La tabla 2 muestra un extracto representativo de los resultados de la eficacia de clasificación. Los mejores resultados se obtienen con tres tabiques deflectores inclinados 15 grados y un lecho inclinado de 6 a 10 grados. Resultados positivos se alcanzan incluso con varias características como se indica en la tabla.

TABLA 2

1

El ensayo número 10 se hizo con un nivel de lecho más alto, el cual generó un cambio en las condiciones de fluidización en dirección a la salida del lecho debido a restricciones.

La presente invención abrirá para granulación sin cribado y reciclado de los gránulos fuera del lecho, dado solamente un proceso de siembra apropiado o una alimentación de material semilla.

Como ejemplo, el lecho fluido será perfecto para engorde o postgranulación de partículas finas de 1-2 mm a gránulos mayores de 3-7 mm.

Claims (10)

1. Un granulador clasificador de lecho fluido, que comprende una cámara de granulación que incluye una cámara de aire de fluidización (7) con un suelo del lecho (10), un techo (3c), una pared final (3d), una entrada de alimentación (5), una entrada de semilla (6), una salida (4) definida por paredes (3a, 3b) para el aire, una salida (9) para los gránulos producidos, donde la cámara de granulación está dividida en una sección de aglomeración y control de semilla (1) y una sección de granulación y clasificación (2), en la que el suelo del lecho (10) está acondicionado para suministrar diferentes cantidades de aire de fluidización a las secciones (1) y (2) mediante perforaciones que tienen diferentes tamaños y en la que dicha sección (2) consiste en uno o más compartimientos consecutivos que tienen un diseño asimétrico provisto de placas tabiques deflectores inclinados (12) y/o un suelo de lecho inclinado (10).

2. Un granulador clasificador de lecho fluido de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el diseño asimétrico es proporcionado por placas tabiques deflectores (12) en la sección (2) que forman un ángulo que se desvía desde 90º con el plano horizontal.

3. Un granulador clasificador de lecho fluido de acuerdo con la reivindicación 1 o con la reivindicación 2, caracterizado porque el suelo del lecho (10) forma un ángulo con el plano horizontal, que se inclina de forma ascendente en dirección a la salida (9) de los gránulos producidos.

4. Un granulador clasificador de lecho fluido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicación anteriores, caracterizado porque el diseño asimétrico es proporcionado por placas tabiques deflectores (12) que forman un ángulo con el plano horizontal y el suelo del lecho (10) forma un ángulo con el plano horizontal que se inclina de forma ascendente en dirección a la salida (9) de los gránulos producidos.

5. Un granulador clasificador de lecho fluido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la sección de aglomeración y control de semilla (1) está dividida en al menos, un compartimiento.

6. Un granulador clasificador de lecho fluido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cámara de aire (7) está dividida en dos o más compartimientos de aire.

7. Un granulador clasificador de lecho fluido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las placas tabiques deflectores tienen forma de V.

8. Un granulador clasificador de lecho fluido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la pared (3d) y el techo (3c) próximos a la salida (9) se inclinan interiormente.

9. Un método para granulación en lecho fluido de una alimentación que es una disolución, una lechada, un producto fundido, una emulsión, una suspensión o sólidos, en gránulos de un tamaño clasificado deseado, que comprende conferir un tamaño controlado a las partículas semilla de la entrada que van a ser granuladas con la alimentación en una sección de aglomeración y semilla previa a una sección de granulación y clasificación y realizar la clasificación de los gránulos en compartimientos asimétricos en la sección de granulación y clasificación, donde se utilizan placas tabiques deflectores para separar los compartimientos, dando como resultado la clasificación de gránulos en cada compartimiento y que las partículas mayores sean transportadas desde la sección de aglomeración y control de semilla hasta la sección de granulación y clasificación a lo largo del suelo del lecho, y las partículas pequeñas sean transportadas en dirección a la entrada del lecho.

10. Un método para granulación en lecho fluido, de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque se crea una fuerza impulsora rotacional es creada en el lecho fluidizado inclinando el suelo del lecho de forma ascendente en dirección a la salida de los gránulos producidos y/o inclinando la pared final y el techo, proporcionando una diferencia en la velocidad del aire de fluidización para los diversos compartimientos y/o mediante boquillas direccionales en el suelo del lecho.