MXPA06000202A

MXPA06000202A - Proceso y aparato de granulacion de lecho fluidizado.

Info

Publication number: MXPA06000202A
Application number: MXPA06000202A
Authority: MX
Inventors: Gianfranco Bedetti
Original assignee: Urea Casale Sa
Priority date: 2003-06-26
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2006-04-07
Also published as: CN100475326C; ATE348657T1; CA2528854A1; EP1491252A1; MY135801A; PL1635940T3; CA2528854C; BRPI0411977B1; EP1635940B1; UA88447C2; US7637966B2; BRPI0411977A; EP1635940A1; DE602004003817D1; AU2004253238B2; WO2005002716A1; AU2004253238A1; RU2326726C2; US20070020338A1; DE602004003817T2

Abstract

Se describe un proceso para obtener granulos de una sustancia predeterminada en un lecho fluidizado de granulacion F1 del llamado tipo de crecimiento vertical, el lecho siendo formado y conservado por un flujo respectivo de aire de fluidizacion, comprende una fase de transferencia por la caida de los granulos terminados en un espacio presurizado bajo el lecho de granulacion y una fase de recuperacion de los granulos terminados desde el espacio presurizado.

Description

PROCESO Y APARATO DE GRANULACIÓN DE LECHO FLUIDIZADO DESCRIPCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN En su aspecto más general, la presente invención se refiere a un proceso de granulación de lecho fluidizado para la obtención de gránulos terminados de una sustancia predeterminada, comprendiendo una fase de recuperación de dichos gránulos terminados del lecho fluidizado de granulación. En el resto de la descripción y en las reivindicaciones subsecuentes, con el termino "gránulos terminados" se refiere a los gránulos de una sustancia predeterminada de un tamaño predeterminado o, en otras palabras, habiendo predeterminado el tamaño del grano. El proceso de la presente invención es particularmente, pero no exclusivamente recomendado para la granulación en lecho fluidizado de una sustancia como por ejemplo urea, nitrato de amonio, cloruro de amonio y sustancias similares susceptibles a ser granuladas. La invención también se refiere a un aparato de granulación usado para llevar acabo el proceso anteriormente mencionado.

ARTE PREVIO Como es conocido, en un proceso de granulación de lecho fluidizado, la obtención de los gránulos de una sustancia predeterminada tiene lugar por el crecimiento continuo (en volumen y masa) de semillas de esa sustancia, continuamente alimentados en un espacio de granulación, en el cuál un respectivo lecho fluidizado se realiza, al mismo tiempo que un flujo de una sustancia en crecimiento apropiada . Generalmente, la sustancia de crecimiento es de la misma naturaleza que la sustancia a ser granulada y está en forma líquida, adecuada para humedecer, adherirse y solidificarse en la semilla y en los gránulos de crecimiento los cuales, juntos,- constituyen dicho lecho fluidizado. El crecimiento de los gránulos continua hasta que un tamaño del grano predeterminado es obtenido, después el gránulo terminado, asi obtenidos y posiblemente enfriado, es recuperado y colocado para almacenar y/o empacar. También es conocido que el ya mencionado lecho fluidizado de granulación (formado a partir de semillas y gránulos en crecimiento) es realizado y conservado a través de un considerable y controlado flujo continuo de aire creciente, o de otro fluido gaseoso, también conocido como aire de fluidificación. Para obtener como resultado una buena granulación es necesario que solo los gránulos finalizados sean recuperados del lecho fluidizado de granulación y extraídos o al menos descargado del respectivo espacio de granulación. También es conocido el requerimiento, dictado por necesidades comerciales, de realizar y proporcionar un proceso de granulación de lecho fluidizado el cuál garantice la obtención de gránulos terminados monodispersos , es decir, gránulos terminados que tienen un diámetro dentro de un rango estrecho de dimensiones predeterminadas .

Para tal propósito, la solicitud de patente internacional O 02/074427, del mismo solicitante, describe un proceso de granulación de lecho fluidizado del llamado tipo de crecimiento vertical. En un proceso de este tipo los granulos de crecimiento cíclicamente siguen, muchas veces, trayectorias similares cada una, planas y sustancialmente circulares, hasta su salida del lecho fluidizado de granulación a través de la placa base en la cuál se realiza el lecho fluidizado, que en este caso esta equipado con una pluralidad de ranuras adecuadamente dimensionadas , con su tamaño estando correlacionadas (más grande) con el diámetro de los gránulos destinados a ser producidos . En particular, en dicho proceso, mientras progresa la granulación, los gránulos incrementan su tamaño y peso, hasta que el flujo de aire de fluidización el cuál cruza las ya mencionadas ranuras ya no es capaz de soportarlos . En este punto los gránulos terminados dejan el lecho de granulación, cayendo por gravedad" en contracorriente respecto del flujo de fluidización, a través de dichas ranuras . Deberá notarse que el aire de fluidización del lecho fluidizado, así como las ranuras cruzadas por dicho aire, debido a su función de "clasificación" de los gránulos es decir, la selección de los gránulos terminados de todas las semillas y gránulos en crecimiento presentes en el lecho fluidizado, son también llamados aire y ranuras de clasificación, respectivamente. Los gránulos terminados y clasificados los cuales salen del lecho fluidizado de granulación, en un proceso del tipo anteriormente mencionado, pasan a un espacio o zona de recolección, debajo del lecho de granulación, que está necesariamente a una presión mayor que la presión atmosférica ya que está ocupado, es decir, cruzado, por el flujo substancial de aire de fluidización. Para realizar el empaque y almacenamiento de los granulos terminados obtenidos y clasificados en la ruta ya mencionada, estos deben ser recuperados de dicho espacio o zona de recolección, es decir, descargados y extraídos de dicho espacio presurizado. Para tal propósito el arte previo describe sistemas de extracción mecánica, como por ejemplo un elevador de cubo o noria, y otros sistemas de extracción mecánicos semejantes, los cuales, si se usan en casos como el que aquí se considera, proporcionarían el sellamiento en una apertura de descarga de granulos, por ejemplo, en una pared que defina el espacio de recolección. No obstante el uso de tal sistema de extracción involucraría algunos inconvenientes predecibles que no son totalmente aceptables en el costo-eficiencia de los procesos de granulación propuestos a realizar. Lo que es más, una extracción mecánica continua, desde un espacio presurizado, como el antes considerado, para ser capaz de garantizar perdidas de aire limitadas o por lo menos controladas en el espacio de recolección de granulos y por consiguiente para asegurar satisfactoriamente un sello entre el extractor y la abertura de descarga respectiva, debe ser constructivamente muy complejo realizar y requerir onerosos y difíciles operaciones de mantenimiento. Un inconveniente adicional, asociado con la manipulación mecánica de los gránulos terminados y clasificados, consiste del daño de dichos gránulos sometidos a una variedad de tamizamiento o molienda, con la formación de polvos e igualmente con una reducción substancial en el rendimiento del ciclo de producción entero .

SUMARIO DE LA INVENCIÓN El problema técnico subyacente de la presente invención es idear y porporcionar un proceso de granulación para la obtención de granulos terminados de unas sustancia predeterminada en un lecho fluidizado de granulación del tipo también llamado de crecimiento vertical, en donde dicho lecho es formado y conservado por un respectivo flujo de aire de fluidización, comprendiendo una fase de transferencia por la caída de dichos gránulos terminados en un espacio presurxzado debajo de dicho lecho de granulación y una fase de recolección de dichos gránulos de dicho espacio presurizado, donde la recolección de los gránulos terminados tiene lugar en una forma que es simple de realizar, confiable y la cuál no requiere un mantenimiento difícil y onerosa, y al mismo tiempo con características funcionales tal como la garantía del tamaño del grano de dichos gránulos terminados y la integridad del granulo monodisperso terminado así producido . Este problema es solucionado, de acuerdo a la invención, por un proceso de granulación de lecho fluidizado del tipo considerado arriba, caracterizad en que dicha fase de recolección comprende : - La formación en dicho espacio presurizado de un lecho fluidizado de recolección de dichos gránulos terminados, por medio de al menos parte de dicho aire de fluidización; y la extracción en un fluido continuo de dichos gránulos terminados de dicho lecho de recolección y del respectivo espacio presurizado, colocando la placa base de dicho lecho de recolección en comunicación fluida con un pozo, fuera de dicho espacio presurizado, alimentado sustancialmente corriente atrás con los gránulos terminados de dicho lecho de recolección. Las ventajas y características del proceso de granulación de acuerdo a la presente invención serán clarificadas a partir de a descripción detallada de una modalidad ej emplificativa de la misma, hecha en lo sucesivo con referencia a los dibujos adjuntos, para propósitos indicativos y no limitativos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Fig. 1 muestra esquemáticamente una vista axonométrica de un aparato para realizar el proceso de granulación de lecho fluidizado de la presente invención - La Fig. 2 muestra esquemáticamente la vista de una sección del aparato de la Fig. 1. -Figura 3 es una vista de sección esquemática de una modalidad variante del aparato de la Fig. 1.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Con referencia a las figuras antes mencionadas, un aparato para realizar el proceso de la presente invención es esquemáticamente indicado con 1. Tal aparato comprende una estructura auto soportada 2 , teniendo sustancialmente la forma de un contenedor paralelepípedo, el cuál define un espacio A dentro de éste, en donde se pretende realizar dos lechos fluidos Fl y F2 , como puede ser visto más claramente en el resto de la descripción. Dicha estructura contenedora 2 (la cuál en lo sucesivo será simplemente llamada: contenedor 2), tiene paredes laterales largas 3, 4, paredes delantera 5 y trasera 6; y, en el fondo, esta equipada con doble placa base, 7 y 7a, superior e inferior respectivamente. De acuerdo con una característica de la presente invención, la pared delantera 5, de dicho contenedor 2, tiene el lado inferior 5a, espacio de la placa base 7, de dicha doble placa base, con el cuál este define así un pasaje (o puerto) 25, que pone al espacio A en comunicación con el exterior de dicho contenedor 2. Además, de acuerdo con otra característica de la presente invención, las mencionados placa bases 7, 7a, se extienden desde la pared trasera 6, del contenedor 2, hasta más allá de dicha pared frontal 5, a una porción de longitud predeterminada . En sus extremos delanteros, está fijado un panel vertical 35 a las placas base 7,7a, preferiblemente paralelo a la pared 5, con el cuál este define un tipo de ducto o pozo 45, abierto en lo alto, extendiéndose a lo ancho de dicha pared 5 y en comunicación con el espacio A, a través del ya mencionado pasaje 25. Los placa bases 7, 7a de dicha doble placa base, la pared trasera 6 del contenedor 2 y el panel vertical 35, definen la cámara 8 que está en comunicación fluida con el espacio A a través de dicho placa base 7, proporcionada perforada, ranurada o en su caso permeable a los fluidos gaseosos . Dicha cámara 8, se extiende debajo del espacio A y el pozo 45, es de una altura limitada y tiene por objeto constituir una cámara para la distribución uniforme de un flujo gaseoso de aire de fluidización entrando en dicho espacio A y en dicho pozo 45, como mejor resultará comprendido de la siguiente descripción. Venta osamente y de acuerdo con una característica adicional de la presente invención, dicha cámara de distribución 8 tiene un perfil ahusado, iniciando desde la pared trasera 6, del contenedor 2, estrechándose hacia el panel vertical 35. Para tal propósito, la placa base 7a se proporciona inclinada sobre la placa base opuesta 7 y convergiendo sobre ésta hacia el panel vertical 35 antes mencionado. Dentro del contenedor 2 y a una distancia predeterminada de este contenedor 7 se coloca una repisa 9 fijada perimetralmente a las paredes laterales largas 3,4 y a las paredes delantera y trasera 5,6 de dicho contenedor 2. Dicha repisa 9 define, en dicho espacio A, una zona de granulación B, en donde se pretende realizar el lecho fluidizado de granulación Fl de una sustancia predeterminada. Para tal propósito ésta se hace permeable al flujo de aire de fluidización (por ejemplo es perforada o ranurada) necesario para la formación y conservación de dicho lecho Fl . Además, la repisa 9 antes mencionada está equipada con una pluralidad de ranuras 9a, también conocidas como ranuras de clasificación dado que tiene por objeto permitir el paso de los granulos clasificados terminados por el respectivo flujo de clasificación, como mejor resultara de la siguiente descripción. Por la razón antes mencionada dichas ranuras 9a tienen las dimensiones adecuadas con una anchura correlacionada (larga) con el diámetro de los gránulos a ser producidos.

En la Fig. 1, las flechas representadas con 10 y 11 esquematizan la alimentación (realizada por un sistema per se conocido y, por tanto, no representado) de semillas de gránulos de la sustancia a ser granulada, en las paredes laterales opuestas 3 , 4 del contenedor 2 y por toda su longitud. Mientras que los dispositivos de suministro-distribución de sustancia líquida de crecimiento de gránulo son esquematizados con 12 y 13, también conocidos y no representados en detalle, dispuestos en dichas paredes laterales 3 y 4 debajo de la superficie libre del lecho fluidizado de granulación (Fl) , también del tipo conocido y por tanto no representado en detalle . En la Fig. 2, una abertura es esquematizada con 14, asociada con la pared trasera 6,· para la entrada de aire al interior de la cámara 8. Tal apertura 14 está en comunicación fluida con medios per se conocidos y por tanto no representados, para soplar aire dentro de dicha cámara . Con referencia al aparato de las Fig.l y Fig.2 se describirá ahora una modalidad del proceso de granulación de la presente invención. En una condición de inicio, en la repisa 9 se forma un lecho fluidizado de granulación, consistiendo de semillas de gránulos y gránulos de crecimiento. Dicho lecho se obtiene, soporta y conserva por medio de un flujo continuo de aire de fluidización, alimentado en la cámara 8 y desde ahi, a través de la placa base 7 en el espacio A debajo de dicha repisa 9. Cuando los granulos en el lecho fluidizado de granulación alcanzan una dimensión y peso predeterminados, en lo sucesivo llamados gránulos terminados, el flujo de aire de fluidización ya no es capaz de soportarlos y ellos caen por gravedad a través de las ranuras de clasificación 9a. En este punto los gránulos terminados asi obtenidos están afectados por una fase de transferencia por la caída de los gránulos terminados mismos, y solo por su caída, en un espacio presurizado, bajo el lecho de granulación Fl . De conformidad con una característica de la presente invención, dichos gránulos terminados y solo esos forman, en dicho espacio presurizado, un lecho fluidizado de recolección F2 de dichos gránulos terminados, realizado y soportado por medio del mismo flujo de aire de fluidización del lecho fluidizado Fl . De conformidad con una característica adicional de la presente invención, la extracción de los gránulos clasificados y terminados desde dicho lecho fluidizado de recolección F2 es decir desde dicho espacio de recolección presurizado, tiene lugar, substancialmente por medios hidráulicos en flujo continuo, dado que el espacio de recolección, y más precisamente la placa base 7 del lecho F2 realizado en dicho espacio, está en comunicación fluida con el pozo 45. El pozo 45 y dicho espacio de recolección pueden ser considerados "vasos comunicantes", para que en el pozo 45 el nivel de los gránulos terminados, es decir, el nivel del lecho fluidizado F2 en dicho pozo 45, estabilice a una altura (altura piezométrica) correspondiente a la presión interna presente en el espacio de recolección, tal como para contrabalancear dicha presión interna para permitir la descarga continua de los gránulos terminados, al mismo tiempo manteniendo la presión interna necesaria dentro del espacio de recolección para la operación del lecho de fluidización superior Fl .

Una importante ventaja adicional de la presente invención, reside en la mas baja o casi inexistente tensión mecánica a la cuál están sujetos los gránulos terminados, debido al uso de un lecho fluidizado para la recolección y extracción de los gránulos terminados del aparato de granulación, en particular desde el espacio de recolección de los gránulos terminados en donde la presión es de un valor mayor que la presión atmosférica, con una consecuente garantía de la salvaguarda del tamaño de grano e integridad de dichos gránulos terminados y clasificados.

Dichas ventajas, acompañadas por la presente invención se traducen en un sustancial ahorro de energía y un sustancial incremento del rendimiento del ciclo productivo total , En particular, el método de extracción de los gránulos terminados desde un espacio presurizado hacia fuera del granulador es particularmente simple de llevar acabo, confiable aún por largos ciclos de operación y no requiere intervenciones de mantenimiento particulares . Por supuesto una persona con conocimientos medios en la materia con el fin de satisfacer requerimientos contingentes y específicos, puede hacer numerosas modificaciones, todas las cuales están en cualquier caso cubiertas por el alcance de la protección de la invención como se definen en las reivindicaciones. Así, por ejemplo, el proceso de granulación de conformidad con la presente invención, se describirá ahora en una variante modalidad, efectuada en un aparato de granulación mostrado en la fig. 3, en donde los detalles y partes cooperantes que tienen la misma estructura y operación que las monodalidades previas se indicarán con los mismos números de referencia y símbolos.

En tal modalidad variante se realiza un lecho fluidizado de recolección F2 para loe gránulos terminados y clasificados, teniendo una longitud limitada con respecto a aquello que fue previamente descrito para el lecho fluidizado de recolección, y dichos gránulos terminados y clasificados proveniente del lecho fluidizado de granulación Fl, se alimentan a éste por medio de un dispositivo de transportación adecuado por ejemplo un tiro forzado, una banda convergente sin fin y sistemas de transportación similares, colocados en el espacio de recolección de dichos gránulos, debajo de dicha repisa 9 del contenedor 2. Dicho lecho fluidizado de recolección F2 , de conformidad con la presente invención, se extiende en el pozo 45 y dentro del espacio presurizado, más allá de la pared delantera 5 del contenedor 2 , por medio de una porción predeterminada adecuada de longitud limitada. De conformidad con una característica adicional de la presente invención, dicho lecho F2 está fluidizado por medio de solo parte del aire de fluidización del lecho fluidizado de granulación Fl . En particular dicha parte del aire de fluidización del lecho fluidizado de granulación Fl se distribuye hacia el lecho fluidizado de recolección F2 a través de una placa base 7, permeable a los flujos gaseosos, a través de una respectiva cámara 80, equipada con una abertura 80a para alimentar dicho aire de fluidización, extendiéndose debajo de dicho lecho F2 y por la misma dicha longitud limitada. El contenedor 2, con objeto de alimentar la parte restante del aire de fluidización al lecho fluidizado de granulación Fl, se equipa con una abertura 80b, asociada con la pared trasera 6, bajo la repisa 9, para la entrada de aire al espacio A. Las aberturas 80a y 80b están en comunicación fluida con respectivos medios para soplar aire, per se conocidos y no representados, en dicha cámara 80 y en dicho espacio A, respectivamente. De conformidad con una modalidad variante adicional de la presente invención el pozo 45 puede ser realizado con una anchura menor con respecto a la anchura de la correspondiente pared delantera 5 de dicho contenedor 2.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para la obtención de granulos terminados de una sustancia predeterminada en un lecho fluidizado de granulación (Fl) del llamado tipo de crecimiento vertical, dicho lecho siendo formado y conservado por un flujo respectivo de aire de fluidización, comprendiendo una fase de transferencia por la caída de dichos gránulos terminados en un espacio presurizado debajo de dicho lecho de granulación, y una fase de recuperación de dichos gránulos de dicho espacio presurizado, caracterizado en que dicha fase de recuperación comprende : a) la formación en dicho espacio presurizado de un lecho fluidizado de recolección (F2) de dichos gránulos terminados por medio de al menos parte de dicho aire de fluidización; y b) la extracción en flujo continuo de dichos gránulos terminados de dicho lecho de recolección (F2) y desde el espacio presurizado respectivo, colocando la placa base de dicho lecho de recolección (F2) en comunicación fluida con un pozo (45) , fuera de dicho espacio presurizado, alimentado substancialmente corriente atrás, con los granos terminados de dicho lecho de recolección (F2) .

2. El proceso para la obtención de gránulos terminados de una sustancia predeterminada de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que todo el aire de fluidización del lecho fluidizado de granulación (Fl) se usa para la fluidización del lecho fluidizado de recolección (F2) para los gránulos terminados.

3. Un aparato para la obtención de gránulos terminados de una sustancia predeterminada en un lecho fluidizado de granulación (Fl) del llamado tipo de crecimiento vertical , que comprende una estructura de auto soporte (2) , que tiene una forma substancialmente semejante a un contenedor, definiendo un espacio (A) dentro de éste, en el cuál se coloca una repisa (9) , equipada con una pluralidad de ranuras de clasificación (9a) y con objeto de soportar un lecho fluidizado de granulación (Fl) , caracterizado porque comprende, en dicho espacio (A) , una placa base (7) permeable a flujos gaseosos, extendiéndose debajo de y en una relación espaciada predeterminada con dicha repisa (9) , por medio de una porción de longitud predeterminada, extendiéndose dicha placa base hasta más allá de una pared (5) de dicho contenedor (2), dicha placa base (7) teniendo por objeto soportar un respectivo lecho fluidizado de recolección (F2) de gránulos terminados, un pozo (45) abierto en su porción superior extendiéndose fuera de dicho espacio (A) y en comunicación fluida con éste a través de un pasaje (25) provisto en dicha pared (5) en dicha placa base (7) , medios para alimentar (14, 80a) un flujo de aire de fluidización, y una cámara de distribución (8, 80) de dicho aire de fluidización en dicho espacio (A) y en dicho pozo (45) .

. Un aparato de conformidad con la reivindicación 3, en donde dicha pared (5) tiene un lado inferior (5a) , espaciado de dicha placa base (7) definiendo dicho pasaje (25) el cuál pone el espacio (A) antes mencionado en comunicación con el exterior de dicho contenedor (2) .

5. Un aparato de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado en que dicho pozo (45) , comprende un panel vertical (35) , fuera de dicho espacio (A) , en una relación espaciada predeterminada respecto de dicha pared delantera (5) y preferentemente paralela a ésta, fijada a dicha placa base (7) .

6. Un aparato de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado en que, asociado con dicha placa base (7) , en una relación espaciada predeterminada con respecto a éste, hay una segunda placa base (7a) inclinada sobre dicha placa base (7) y convergiendo hacia dicho panel vertical (35) , para definir dicha cámara de distribución (8) de dicho aire de fluidización.

7. Un aparato de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado en que, dicha placa base (7), permeable a los flujos gaseosos, con objeto de soportar un respectivo lecho fluidizado de recolección (F2) , se extiende en dicho pozo (45) y en el lado interno de dicho espacio (A) , yendo más allá de dicha pared (5) por medio de una apropiada porción predeterminada de longitud limitada, dicho aparato comprende dispositivos de transportación (30) de los gránulos terminados, para alimentar dichos granulos terminados, transferidos desde el lecho fluidizado de granulación (Fl) , a dicho lecho fluidizado de recolección (F2) , dichos dispositivos de transportación (30) estando provistos en dicho espacio (A) debajo de dicha repisa (9) del contenedor (2) .