HU226352B1 - Process and apparatus for pelleting or granulating of fluidic or paste materials - Google Patents

Description

A leírás terjedelme 8 oldal (ezen belül 3 lap ábra)

HU 226 352 Β1

A találmány eljárás és berendezés folyékony vagy pasztaszerű anyagok pelletálására vagy granulálására cseppfolyósított alacsony forráspontú hűtőközegben, ahol az anyagot a hűtőközeg áramába bevezetjük, és a hűtőközeggel együtt egy elválasztóberendezésbe juttatjuk, ahol az anyagot a hűtőközegtől elválasztjuk, és ez utóbbit újra az eljárási körfolyamatba visszavezetjük.

Ilyen eljárás és berendezés ismeretes az US-PS 4,655,047 számú leírásból. A folyadékból pelleteket úgy állítanak elő, hogy egy fúvókán keresztül a folyadékot egy kriogén folyadékáramba juttatják, amely egy ferde teknőben fut, és a bejuttatást cseppenként végzik, és a folyadékáramot az előállított pelletekkel együtt egy rázószitára juttatják. A kriogén folyadékot visszavezetik, és a pelleteket a szitáról egy gyűjtőtartályba juttatják. A berendezés a rázószita tartományában és a gyűjtőtartály tartományában már nincs szigetelve. Az eljárás feltételezi, hogy a pelletek át vannak fagyva, mielőtt azok a szitára jutnak, különben a pelletek megsérülnének. A folyadékáram-szakasznak viszonylag nagynak kell lennie, hogy megfelelő tartózkodási időt biztosítson arra, hogy a pelletek átfagyjanak.

A találmány feladata olyan eljárás és berendezés létesítése pelletek előállítására, ahol nagy térfogatú pelletek vagy granulátumszemcsék problémamentesen, jó hatásfokkal állíthatók elő, és az ismert eljárások hátrányai kiküszöbölhetők.

A találmány tehát berendezés folyékony vagy pasztaszerű anyagok pelletálására vagy granulálására, folyékony hűtőközeggel, amely berendezésnek szivattyúja van a folyékony hűtőközeg számára, egy vezetőszakasza van a folyékony hűtőközeg számára, egy behordóberendezése a pelletálandó vagy granulálandó anyag számára, és visszavezető berendezése a folyékony hűtőközeg számára. A találmány lényege, hogy a berendezés egy gázcsatomával rendelkezik egy gáz alakú hűtőközeg gázárama számára, ahol a gázcsatorna egy szállítószalaggal ellátott szállítóberendezéssel rendelkezik a pelletált anyag számára.

A találmány továbbá eljárás pellet vagy granulátum előállítására folyékony vagy pasztaszerű anyagokból folyékony hűtőközeg segítségével, míg a pelletezendő vagy granulálandó anyagból álló folyadékcsöppecskéket folyékony hűtőközeg áramában hűtjük, és ezáltal szilárdítjuk. A találmány szerinti eljárás lényege, hogy a folyékony hűtőközeggel történő érintkeztetéssel még nem átfagyott részecskéket állítunk elő, melyeket egy szállítóberendezéssel egy gázcsatornához vezetjük, ahol a részecskéket a szállítóberendezésen vagy -berendezésben gáz alakú hűtőközeggel kifagyasztjuk.

A pelletezendő anyag általában folyékony vagy pasztaszerű anyag. Például ilyen anyagok a jégkrém vagy más élelmiszer előállítására szolgáló folyékony vagy pasztaszerű anyagok.

A berendezésnek a folyékony hűtőközeg számára tehát egy tartálya van, egy szállítóberendezése a hűtőközeg továbbítására, egy bevezetőberendezése a pelletezendő anyag számára, a hűtőközeg számára egy folyási szakasza, például egy vályú vagy teknő formájában, valamint a hűtőközeg visszavezetésére egy berendezése, amely a hűtőközeget a tartályba juttatja vissza, valamint egy szállítóberendezése, mint például szállítószalagja a pelletek megragadására és szállítására. A pelleteket vagy egy szállítóberendezésen vagy egy szállítóberendezésben gáz alakú hűtőközeggel kifagyasztjuk.

A folyékony hűtőközeg előnyösen egy kriogén folyadék, mint például hideg cseppfolyósított gáz, különösen cseppfolyósított nitrogén (LN₂).

Gáz alakú hűtőközeg lehet például hideg nitrogén, hideg levegő, hideg nemesgázok, mint például hélium vagy argon, vagy hideg szén-dioxid-gáz. A gáz alakú hűtőközegnek előnyösen -196 °C-tól 0 °C-ig terjedő hőmérséklete lehet, különösen előnyösen -196 °C-tól-40 °C-ig. A gáz alakú hűtőközeget előnyösen a folyékony hűtőközeggel hűtjük le, vagy a folyékony hűtőközegből alkotjuk, például lecsapódott hűtőközegből. Ha a gáz alakú hűtőközeg például hideg nitrogén, amelyet folyékony nitrogénből, mint folyékony hűtőközeget alkotjuk, vagy hideg nitrogéngáz keveréke levegővel. Különösen előnyösen a hideg atmoszférát - amely a levegőben, különösen a folyékony hűtőközeg számára szolgáló tartály tartományában, és a vályú tartományában van - gáz alakú hűtőközeggel biztosítjuk. A hideg atmoszférát, mint használt levegőt is jelölhetjük.

Szállítóberendezésként előnyösen alkalmazhatunk szállítószalagot a pelleteknek egy gyűjtőedénybe vagy gyűjtőtartályba történő szállítására. A szállítószalag kíméletes szállítást biztosít a még nem teljesen kifagyott pelletek számára, amelyek mechanikusan könnyen megsérülhetnek vagy deformálódhatnak. A szállítószalag előnyösen a folyékony hűtőközeg számára áteresztő anyagból készül, például egy hálószerű szalaganyagból, vagy rács alakú szalagból, vagy lyuggatott szalagból. A szállítószalag állhat mozgatható fémtagokból. A szállítószalag általában egy sík szalag, azonban helytakarékos felépítésre célszerű lehet szállítószalagként spirál alakban vezetett úgynevezett spirálszalagot alkalmazni. A szállítószalag például rozsdamentes acélból készülhet. A szállítási út, amely a szállítószalag hosszának felel meg, általában mintegy 2-3 m, különösen azonban 2-2,5 m.

A részecskék vagy pelletek teljes kifagyása a szállítóberendezésen vagy szállítóberendezésben, különösen a szállítószalagon gáz alakú hűtőközeg segítségével történik, különösen használt hideg levegővel. A gáz alakú hűtőközeget a tökéletesen kífagyasztandó részecskékkel vagy pelletekkel érintkezésbe hozzuk. Előnyösen a gáz alakú hűtőközeg áramát a kifagyasztandó pelletek felett vezetjük. A gáz alakú hűtőközeg árama például egy gázelszívó berendezés révén jön létre. A gázelszívó berendezés például egy elszívóventilátor formájában lehet kialakítva.

A berendezés előnyösen nemcsak a folyékony hűtőközeg alkalmazási tartományában, azaz a hűtőközeg tartály és a folyási szakaszán van hőszigetelve, hanem a szállítóberendezés tartományában is. Különösen előnyösen a szállítószalag egy alagútszerű hőszigeteléssel, azaz hőszigetelt házzal van körülvéve. Az alagútszerű hőszigetelt ház a szállítóberendezést, előnyösen

HU 226 352 Β1 a szállítószalagot magában foglalja, és egyidejűleg gázcsatornát alkot, amelyen keresztül a gáznemű hűtőközeg kerül vezetésre. A gázcsatorna általában szállítóberendezést is tartalmaz. A gáz alakú hűtőközeg megfelelő intézkedésekkel úgy is vezethető, hogy a gázcsatoma - amelyet primer gázcsatomának nevezünk - magasságában például a szállítószalag felületével és a hőszigetelt házzal van határolva. A primer gázcsatorna magassága például 2-30 cm, előnyösen 2-10 cm, különösen előnyösen 2-5 cm között van. A gázcsatorna magassága révén, különösen a primer gázcsatorna magassága révén kerül a gáz alakú hűtőközeg gázáramának sebessége meghatározásra. A gázáram nagy sebessége előnyös a pelletek Illetve szállított anyag hűtése szempontjából. A gáz alakú hűtőközeg sebessége például 1-50 m/s közötti érték lehet, előnyösen azonban 10-30 m/s, de különösen előnyösen 15-25 m/s.

A találmány szerinti berendezés és eljárás esetén a pelletálandó anyagot a folyékony hűtőközeg lamináris áramába egy helyen bevezetjük, mégpedig egy, a hűtőközeget szállító szivattyú révén, és egyidejűleg gondoskodunk arról, hogy az áramlás a behordási helyen lamináris legyen. Az általában folyékony vagy pasztaszerű anyagok bevezetése például úgy történhet, mint ahogy azt az US 4, 655,047 számú leírás ismerteti. A beadagolandó anyagot egy lamináris hűtőközeg áramlási szakaszba juttatjuk egy vályúban vagy egy lapos teknőben, hogy így a bevitt anyag gömb alakját rögzítsük. Előnyösen csak egy bizonyos szilárd bevonatot képezünk. Az anyagból képzett részecskéknek, pelleteknek a teljes kifagyása csak a szállítóberendezésen vagy szállítóberendezésben történik gáz alakú hűtőközeg segítségével.

Előnyösen a pelletálóberendezés hőszigetelése és a szállítóberendezés, különösen a szállítószalag egységet képeznek, például egy egységes összefüggő ház révén.

Ilyen módon nagy térfogatú pelletek alakíthatók ki az anyagból. A nagy térfogatú pelletek nagymértékű kinyerése biztosítható. A keletkező hideg gázok hőjének illetve hidegségének kihasználása a berendezés üzeme alatt azt eredményezi, hogy a berendezés kompakt módon építhető fel, és jelentős energiamegtakarítás érhető el vele.

A találmányt részletesen kiviteli példák kapcsán a rajzok alapján ismertetjük, ahol az

1. ábra egy találmány szerinti berendezés függőleges metszete, a

2. ábra a találmány szerinti berendezés sematikus felülnézete több vályúval, amelyek a szállítószalagra keresztirányban vannak elrendezve. Ezen az ábrán nincs kijelölve a vályú és a szállítószalag hőszigetelt háza. A berajzolt nyilak a vályúban a folyásirányt és a szállítószalag szállítási irányát jelölik. A

3. ábra a találmány szerinti berendezés sémáját szemlélteti függőleges metszetben, ahol azonban csak a különleges részek és azok elrendezése látható, a bejelölt nyilak a vályúban a folyásirányt és a szállítószalag szállítási irányát szemléltetik, a

4. ábra sematikus felülnézetben egy berendezés felülnézetét szemlélteti egy vályúval, amelynek ferdített vége van. Nincs ábrázolva a vályú és a szállítószalag hőszigetelt háza. A bejelölt nyilak a vályú folyási irányát és a szállítószalag szállítási irányát szemléltetik.

Az 1. ábrán folyékony vagy pasztaszerű anyagok pelletálására szolgáló teljes berendezés látható sematikusan. Egy hőszigetelt 3 házban egy 1 tartály van, mégpedig egy alacsony forráspontú cseppfolyósított hűtőközeg, előnyösen folyékony nitrogén LN₂ számára és ennek a tartálynak a töltési állapota egy mérőberendezéssel ellenőrizhető, és automatikusan egy tartalék tartályból utántölthető. Egy 2 szállítóberendezés segítségével - amely a kiviteli példánál egy szivattyú - a cseppfolyósított hűtőközeget az 1 tartályból egy felfelé nyitott vízszintes vagy ferdén elhelyezett 5 vályúban oly módon szállítjuk, hogy az 5 vályúban a hűtőközeg lamináris áramlása jön létre. A 2 szállítóberendezés, illetve szivattyú kiömlőoldalán a hűtőanyag áram felett az 5 vályúban egy 4 behordóberendezés van a pelletálandó anyag számára. A 4 behordóberendezés az 5 vályúnak az 1 tartály felé eső tartományában van elrendezve. A 4 behordóberendezésnek általában legalább egy fúvókája van. Az anyagot itt a hűtőáramba becsepegtetjük, és a hűtőanyagárammal az 5 vályú másik végéhez továbbítjuk. A hűtőanyagáram hossza, azaz az 5 vályú hossza úgy van méretezve, hogy a folyékony hűtőközeg a pelletálandó anyagból annyi energiát von el, míg a 9 pelletek külső hüvelye megfagy, de a magja még mindig folyékony. Eközben a hűtőközeg egy része elgőzölög. Az 5 vályú alsó végén az egész áramot - amely a maradék folyékony hűtőközeget és a félig megfagyott pelleteket tartalmazza - 7 szállítószalagra juttatjuk. Ez a 7 szállítószalag olyan, hogy a maradék folyékony hűtőközeg a szállítószalag anyagán átfut, míg a megfagyott pelletek a 7 szállítószalagon maradnak, és az azokat továbbszállítja. A maradék hűtőközeget egy 6 visszafolyó vályú visszajuttatja az 1 tartályba. Az 5, 6 vályúk és a 7 szállítószalag egy hőszigetelő 3 házzal oly módon vannak körülvéve, hogy a 7 szállítószalag végén lévő 10 füstgázelszívó - jelen esetben ventilátor - az egész berendezésben keletkező és elgőzölögtetett folyékony hűtőközeget a 7 szállítószalag fölött egyenáramban a pelletek szállítási irányában megszívja, azaz a gáz alakú 8 füstgáz vagyis hűtőközeg áramlási irányában, amely megfelel a 7 szállítószalagon a pelletek szállítási irányának. A gáz alakú hűtőközeg ezen útszakasz mentén energiát von el a pelletekből, és felmelegszik. A szállítószalag hossza és sebessége, valamint az elgőzölgött hűtőközegáram áramlási viszonyai úgy vannak megválasztva, hogy a pelletek a szállítószalag végén teljesen át vannak fagyva. A 7 szállítószalag amellett az 5 vályú vonalában visszafutóan vagy merőlegesen lehet elrendezve. Egy keresztirányú elhelyezés esetén a 7 szállítószalag több vályúhoz alkalmazható (2. ábra). Amennyiben az 5 vályú több rövidebb vályúra van felosztva

HU 226 352 Β1 (3. ábra), amelyeknél a folyékony hűtőanyagáram/pelletáram ide-oda folyik, az előnyös, például helytakarékos építési mód számára.

A 4. ábra a berendezés felülnézetét szemlélteti egy vályúval, amelynek leferdített vége van. Az ábrán csak a lényeges részek vannak jelölve. Egy úgynevezett csöpögtetőgerendán, mint 4 behordóberendezésen keresztül, amelynek több fúvókája van, a pelletálandó anyagcseppek az 5 vályúra jutnak, miközben a golyószerű cseppek külső tartományban, azaz a felületük tartományában megfagynak. Az 5 vályúk a 7 szállítószalag felé eső felületükben le vannak ferdítve úgy, hogy a megfagyott pelletek nem egy vonalban jutnak a 7 szállítószalagra, hanem a szállítószalag szélességében elosztva.

Egy kb. 300 kg pelletet előállító berendezés számára az alábbi értékek adódnak: fagyasztásra kerül egy olyan vizes szuszpenzió, amelynek szilárdanyag-része 5%, és a pelletek mintegy 6 mm átmérőjűek lesznek. Folyékony hűtőközegként szolgál a folyékony nitrogén. Az 5 vályúban az áramlási sebesség mintegy 0,5 m/s. A vályú szélessége 1 m és hossza 3 m. A folyékonynitrogén-fogyasztás mintegy 2,4 kg/pellet termék kg. A pelletek tartózkodási ideje a szállítószalagon 30 s. Hosszabb tartózkodási idő általában ugyanazt az eredményt adja. A pelletek maghőmérséklete a szállítószalag végén, mégpedig a 11 gyűjtőtartály felé eső végén -20 °C. A nitrogén füstgáz hőmérséklete az 5 vályú végén mintegy -185 °C. Közvetlenül a 10 elszívó előtt a nitrogén hőmérséklete -40 °C.

Claims (12)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Berendezés folyékony vagy pasztaszerű anyagok pelletálására vagy granulálására, folyékony hűtőközeggel, amely berendezésnek szivattyúja (2) van a folyékony hűtőközeg számára, egy vezetőszakasza van a folyékony hűtőközeg számára, egy behordóberendezése (4) a pelletálandó vagy granulálandó anyag számára, és visszavezető berendezése (6) a folyékony hűtőközeg számára, azzal jellemezve, hogy egy gázcsatornája van egy gáz alakú hűtőközeg gázárama számára, ahol a gázcsatornában egy szállítószalaggal ellátott szállítóberendezés (7) van a pelletált anyag számára.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szállítóberendezés (7) egy sík vagy spirál szállítószalag.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a sík szállítószalag vagy spirál szállítószalag a folyékony hűtőanyag számára átengedő kivitelű.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a folyékony hűtőközeg egy hideg, cseppfolyósított gáz vagy gázkeverék.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szállítóberendezés (7) egy alagútszerű hőszigetelt házban van elrendezve.
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a vezetőszakasz a folyékony hűtőközeg számára egy vályú (5) vagy egy lapos teknő.
7. 7. A 6. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szállítóberendezés egy vagy több vályúra (5) keresztben van elrendezve.
8. 8. A 6. vagy 7. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy két vagy több vályú (5) van kombinálva.
9. 9. Eljárás pellet vagy granulátum előállítására folyékony vagy pasztaszerű anyagokból, folyékony hűtőközeg segítségével, míg a pelletezendő vagy granulálandó anyagból álló folyadékcsöppecskeket folyékony hűtőközeg áramában hűtjük, és ezáltal szilárdítjuk, azzal jellemezve, hogy a folyékony hűtőközeggel történő érintkeztetéssel még nem átfagyott részecskéket állítunk elő, melyeket egy szállítóberendezéssel (7) egy gázcsatornához vezetjük, ahol a részecskéket a szállítóberendezésen vagy -berendezésben gáz alakú hűtőközeggel kifagyasztjuk.
10. 10. A 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gáz alakú hűtőközeget egy gázelszívóval (10) a gázcsatornán át vezetjük.
11. 11. A 9. vagy 10. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gáz alakú hűtőközeget egyenáramban vezetjük a szállítóberendezésen szállított részecskékkel.
12. 12. A 9-11. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy gáz alakú hűtőközegként elgőzölögtetett folyékony hűtőközeget, előnyösen levegőt alkalmazunk.