NO142738B - Fremgangsmaate og apparat for behandling av granuler - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for behandling av granuler som nærmere angitt i innledningen til krav 1.

Oppfinnelsen angår også et apparat for utførelse av fremgangsmåten, som nærmere angitt i innledningen til krav 2.

Det er kjent å benytte fluidiserte lag for forskjellige behandlinger, såsom tørking, brenning eller oksydering av partikkel formede eller granulerte produkter, eller for beleg-ging av korn hvis overflate er viskøs og dekkes med et tynt lag av det faste, pulveriserte materiale i det fluidiserte lag. Det er også foreslått å granulere materialer i pulverform ved suspensjon i en væske som innføres i et varmt, fluidisert lag i form av dråper, idet væskens fordampning medfører partikkel-dannelse eller granulering. Det er videre kjent å utsette fluidiserte lag for vibrasjonsbehandling.

Ved alle disse prosesser må de granulerte produkter separeres fra det pulveriserte, faste materiale etter behandling. Ved de tidligere kjente fremgangsmåter oppnås dette i alminne-lighet ved å tilbaketrekke en del av innholdet i det fluidiserte lag, sortere dette og resirkulere pulvermaterialet. Det er ofte nødvendig å gjenoppvarme pulvermaterialet før det re-sirkuleres ettersom separeringen nødvendigvis følges av et kaloritap. Oppfinnelsen tar sikte på å unngå slike opera-sjoner som er kostbare med henblikk på energi og varme og for-ringer produktenes kvalitet, og formålet med oppfinnelsen er å -tilveiebringe en ny fremgangsmåte og et nytt apparat hvorved de granulerte produkter separeres i selve det fluidiserte lag.

Ifølge oppfinnelsen oppnås dette formål ved en fremgangsmåte og et apparat av den innledningsvis nevnte art, og med de nye og særegne trekk som er angitt i karakteristikken til henholdsvis krav 1 og 2.

I en modifisert utføringsform påvirker organene for vibrering av reaktoren veggen på sistnevnte og retter vibrasjonene rettlinjet vesentlig i et aksialt plan i laget med en vinkel fra 0 til 80° i forhold til horisontalplanet, organene for vibrering av laget består av stive elementer forbundet med reaktorens vegg, og siktorganene er anordnet ved lagets topp-parti, i en ikke-fluidisert del, og de samme organer er slik anordnet at de bevirker uttømming fra beholderen, ved hjelp av vibrasjoner av materiale som gjenholdes på siktene. Vibrasjonene tilsettes fortrinnsvis i en retning som løper gjennom tyngdepunktet til den totale apparatur.

Det foretrekkes videre at vibrasjonsretningen og siktens middelplan danner en spiss vinkel på en slik måte at siktvib-rasjonene bidrar til utstrømmingen av de granulerte produkter, og at siktorganene og vibreringsorganene er anordnet overfor hverandre på reaktoren. Siktenes helningsvinkel bestemmes i hvert tilfelle i samsvar med forskiftene på området. I denne modifiserte utføringsform utsettes hele laget for en lineær vibrasjon med moderat amplitude (fortrinnsvis 0,2-3 mm) og med tilstrekkelig høy frekvens, som for enkelhets skyld kan være lik 5 0 Hz.

Ifølge en annen modifisert utføringsform omfatter siktorganene en utstikkende skrueformet rampe, anordnet på beholderens innerflate og forsynt med sikthuller i det minste over en viss lengde, og vibrasjonsgeneratoren frembringer omkretsmessige støt eller sjokk i beholderen og transporterer de på den skrueformede rampe tilbakeholdte produkter i retning oppover.

Sistnevnte utføringsform benytter således en kjent fremgangsmåte hvor en sylindrisk beholder forsynt med en skrueformet rampe, utsettes for omkretsmessige støt i beholderen, idet disse støt transporterer de produkter som"har nådd den skrueformede rampe i retning oppover. I en beholder av denne type oppviser små objekter, det vil i dette tilfelle si korn eller partikler, en oppadrettet sentrifugalbevegelse på rampen. En rekke beholdere for sikting, sortering og fordeling av små biter benytter en slik fremgangsmåte. Slik anvendelse er også kjent ved tørking av granulerte materialer. Anvendel-sen av støt eller sjokk for fremdrift og sortering av materialer på en sikt er også kjent. Disse sjokk eller vibrasjoner frembringes ved hjelp av maskiner med rotasjonsmasser i uba-lanse eller magnetiske vibrasjonsgeneratorer som begge er tidligere kjent per se.

De skrueformede ramper er fortrinnsvis forsynt med en kant eller innfatning, og en skrueformet deflektor er anordnet under skrueformet rampe.

Ved alle utføringsformer av oppfinnelsen, under den forut-setning at et parti av laget i samsvar med oppfinnelsen ikke utsettes for virkningen av fluidiseringsmiddelet, oppnås sir-kulasjonen av produktet i laget og på siktorganene overras-kende ved hjelp av den kombinerte virkning av fluidiseringen og vibreringen. Dersom vibreringen elimineres eller dersom hele laget utsettes for virkningen av fluidiseringsmiddelet, kan ingen sirkulasjon av produktet observeres. Dersom fluidiseringen elimineres, vil produktet momentant akkumuleres i en vilkårlig sone, og sikting og transport av kornene på siktorganene kan ikke lenger observeres.

Det ligger innenfor oppfinnelsens ramme til beholderen i en av dens utføringsformer å føye en vertikal innvendig del-vegg som adskiller fluidiseringssonen fra den ikke-fluidiserende sone, forutsatt at denne vegg ender henholdsvis ved toppen og bunnen og med en viss avstand fra beholderens bunn og med en viss avstand fra den operative sone i sistnevnte, slik at den ikke påvirker utstrømmingen av materialene, som antydet med piler på tegningen.

Andre fordeler og trekk vil fremgå av følgende beskri-velse av eksempler på foretrukne utføringsformer av oppfinnelsen, under henvisning til vedlagte tegninger, hvor: Fig. 1 og 2 er henholdsvis et skjematisk vertikalsnitt og grunnriss av et apparat ifølge oppfinnelsen av sylindrisk type med en rett sikt. Fig. 3 og 4 er henholdsvis et skjematisk vertikalsnitt og grunnriss av et apparat ifølge oppfinnelsen av parallellepipedisk type. Fig. 5 og 6 er henholdsvis et skjematisk tverrsnitt og grunnriss av et apparat ifølge oppfinnelsen av sylindrisk type med en skrueformet rampe, og Fig. 7 og 8 er henholdsvis et skjematisk tverrsnitt og grunnriss av en variant av et apparat ifølge oppfinnelsen med skrueformet rampe.

I fig. 1 og 2 er vist en sirkulær fluidiseringsreaktor 10 omfattende et fluidiseringsgassinnløp 2 og stive elementer forbundet med veggene til reaktoren 10, f.eks. en rist 4, og ved bunnpartiet en vibrasjonsgenerator eller vibrator 3 som skaper vibrasjoner i retning av pilen f. Den viste reaktor er åpen i toppen, men det er mulig å benytte hvilken som helst annen kjent reaktortype med henblikk på forhold som følge av temperaturen i fluidet, de frigjorte gasser, og det medføl-gende støv. Ved toppen av reaktoren er anordnet en svakt hellende sikt 7 med avløp ved et overløpspunkt 8. Vibrasjonene antydet ved pilen f, er vesentlig rettet mot sikten 7. Bare et midtre parti av risten 4 tilføres fluidiseringsmiddel, f.eks. ved å tildekke en ringformet omkretssone ved hjelp av en ringformet deflektor 9. Reaktoren anvendes så for behandling av produkter i korn- eller partikkelform i et lag med annet pulverisert faststoffmateriale. I disse tilfelle kan granuleringen frembringes i laget fra det pulveriserte fast-stof fmateriale.

Produktet som skal behandles, innføres så ved 1 ved toppen, og gassen eller fluidiseringsmiddelet innføres ved 2. Vibrasjonene tilsettes i den retning som er antydet med pilen f, og det fluidiserte lag etableres over det midtre parti på risten 4 som er laget av et tilstrekkelig stivt materiale for overføring av vibrasjonene til hele laget. Lagets omkretssone blir ikke fluidisert, da risten er dekket av den ringformede deflektor 9 eller da risten 4, i en variantutførelse, har en uperforert, ringformet sone for å bevirke en god fordeling av fluidiseringsfluidet i reaktorens midtre parti. Uansett hvilke midler som anvendes, er det vesentlig at flui-diseringsmiddelfordeleren 2', som mates av røret 2, har avløp inn i reaktoren med et mindre tverrsnitt enn tverrsnittet i sistnevnte. Som følge av vibrasjonsvirkningen oppstår sir-kulasjonsstrømmer angitt ved piler, så som 6, i det fluidiserte lag. Sikten 7, som er festet til den øvre del av apparatet, bevirker separasjon av det andre pulveriserte fast-stoff materiale som passerer gjennom den, vesentlig fra toppen til bunnen og det kornformede produkt, som på grunn av vibrasjonsvirkningen forflyttes på overflaten til sikten 7, og strømmer ut ved 8, hvor det oppsamles.

I fig. 3 og 4, som viser en utføringsform av oppfinnelsen hvor det anvendes et parallellepipedisk fluidiserende lag, er brukt samme henvisningstall som i fig. 1 og 2. I dette tilfelle er derfor anordnet to sikter 2 som fører, til to over-løpspunkter 8, idet siktene i dette tilfelle er anordnet langs sidene. I reaktorens sidepartier må det fluidiserte lag da selvsagt ha en ikke-fluidisert sone 5 som oppnås ved på risten 4 å anordne en uperforert sidesone eller langsgående deflektor som begrenser fluidiseringsmiddelets virkning til den midtre sone mellom de to sidesoner 5.

I fig. 5 - 8 er vist en sirkulær fluidiseringsbeholder 10, omfattende et fluidiseringsgassinnløp 2 som fører inn i et vindkammer 2', samt stive elementer som er forbundet med reaktorens 10 vegger og utgjør bunnen av apparatets sylindriske parti. Produktet innføres ved 1.

I fig. 5 og 6 utgjøres bunnen i det sylindriske parti av en midtre rist 4 anordnet i midten av en fluidtett ring 5. Fluidet som kommer fra vindkammeret 2', utsetter kornene og det pulveriserte faststoffmateriale for fluidisering, men dette skjer bare i det midtre parti og ikke langs apparatets omkrets. En skrueformet rampe 11 med en kant eller innfatning er anordnet på de innvendige vegger til beholderen 10 og har ved topp-partiet avløp til en tut 8. Denne rampe 11 er forsynt med perforeringer 11' i det minste i det parti av rampen som trenger ned i det fluidiserte lag og på et parti som ikke trenger ned i det sistnevnte, og således virker som en sikt som tilbakeholder kornene og tillater det pulveriserte faststoffmateriale å passere gjennom. Rullene i sikten 11' er runde eller avlange. Under rampen 11 er anordnet en skrueformet deflektor 12 hvis formål er å tilbakeføre det pulveriserte faststoffmateriale til behandlingssonen.

Symmetrisk i forhold til dets sokkel 13 er apparatet forsynt med to ubalanserte motorer 3 som frembringer omkretsrettede støt eller sjokk som bevirker at kornene stiger på rampen 11 som tidligere angitt.

Dersom vibrasjonsinnretningen 3 nå settes i gang og gasstrømmen innstilles ved 2 for fluidisering av den midtre sone, vil en finne at det produkt som skal behandles og som innmates ved 1 - 19 av apparatet, faller ned i det fluidiserte parti hvor det gjennomgår den ønskede behandling og når omkretsen hvor det strømmer ut sammen med' en del av det pulveriserte produkt ved hjelp av de skrueformede ramper 11. Siktene 11' separerer kornene eller partiklene fra finmaterialet, idet de førstnevnte føres opp gjennom toppen av beholderen, mens sistnevnte faller tilbake til midten av beholderen og ned i den fluidiserte sone. I dette apparatet forla-ter ikke finmaterialet, hvis maksimale dimensjon er avhengig av utformingen av de anvendte sikter, apparatet og blir kon-tinuerlig resirkulert, mens partiklene lett uttrekkes.

Apparatet vist i fig. 7 og 8 adskiller seg fra det ovenfor beskrevne bare ved at det ringformede parti i bunnen foreligger i form av én rist, mens det midtre parti er ugjen-nomtrengelig for fluidiseringsgassen.

Dette arrangement, som er nøyaktig motsatt det tidligere arrangement, med to konsentriske soner i laget, nemlig en ikke-fluidisert sone i midten og en fluidisert, ringformet sone langs omkretsen, muliggjør likeledes behandling av korn eller partikler i et fluidisert lag samt separasjon av disse partikler fra det pulveriserte materiale. Dette arrangement er egnet for skjøre produkter for hvilke det kreves en kort gjennomløpstid i fluidiseringsfasen og hvis det er ønskelig å unngå at de passerer gjennom den tette vibrasjonsfase.

Ved de anvendelser hvor fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen benyttes, kan det videre være nødvendig å tilføre varme til det fluidiserte lag. Dette kan oppnås enten ved å varme opp gasstrømmen eller ved å trekke ut ved hjelp av egnede organer en del av det pulveriserte faststoffmateriale, varme dette opp og resirkulere det.

Som følge av den enkle separeringsmåte kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes i alle tilfeller hvor det i et fluidisert lag er ønskelig å utføre separasjon basert på par-tiklenes størrelse (granulometri).

Uten at dette utgjør noen begrensning, skal nevnes alle prosesser for tørking, kjemisk behandling, varmebehandling eller belegning av produkter i kornform i et fluidisert lag.

Fremgangsmåten og apparatet ifølge oppfinnelsen kan også anvendes ved separasjon av granulerte produkter. Som et ek-sempel ble en blandings-kunstgjødsel inneholdende 10 % nitro-gen, 15 % fosforsyre, og 20 % kaliumkarbonat malt til partikler mindre enn 300 ^u og deretter utblandet i 25 vektprosent vann. Denne suspensjon, oppdelt i dråper på ca. 5 mm diameter, ble tilsatt et fluidisert lag av det samme kunstgjødsel-pulver som var oppvarmet til en temperatur på 180°C. Harde, tørre korn eller partikler med en diameter på fra 5 til 10 mm fremkom. Det anvendte apparat var det som er vist i fig. 1 og 2, med en gass-regenerator-oppsamler.

Det var også mulig å granulere gips (plaster) ved å dryppe vanndråper, som etter valg kunne inneholde et over-flateaktivt stoff og/eller aluminiumsulfat, ned i et fluidisert gipslag ved omgivelsestemperatur. Det anvendte apparat er vist i fig. 3 og 4. Korn med diameter på ca. 10 mm ble oppnådd.

En leirmasse inneholdende 30 % vann og tildannet av skifer i pudderform, ble også granulert ved å dryppe massen i form av dråper ned i et fluidisert lag av sand ved 250°C.

Det anvendte apparat var det som er vist i fig. 1 og 2, med en gass-regenerator-oppsamler. Pellets av ekspandert skifer med en diameter på fra 1 til 5 mm fremkom.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan også anvendes for granulering av næringsmidler i pulverform, såsom kakao, kaffe, tørrmelk, pulverformede cerealier, stivelse og hydrolysepro-dukter av disse. Vanndråper etter valg tilsatt sukker, smaksmidler, fargemidler og ekspansjonsmidler, kan dryppes ned i et fluidisert lag av pulveret som skal granuleres, idet dette lag holdes på en passende temperatur, eller det stoff som skal granuleres, kan blandes eller oppløses i vann og dryppes i form av dråper ned i det oppvarmede fluidiserte lag.

I de vedlagte tegninger tilsvarer det ikke-fluidiserte parti de ringformede soner, sidesonene, eller de midtre soner i beholderen. Selv om disse utgjør de mest fordelaktige ut-føringsformer av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er det selvsagt mulig å fremstille apparatur hvor det ikke-fluidiserte parti ikke nødvendigvis tilsvarer en omkretssone, en sidesone eller en midtsone.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for behandling av granuler hvor behand-lingen skjer i en beholder inneholdende et lag av pulvermateriale som utsettes for samtidig fluidisering og vibrering samt for separering etter størrelse av granulene fra pulvermaterialet, karakterisert ved at laget oppdeles vertikalt i en fluidisert sone og en ikke-fluidisert sone, at granulene i laget og pulvermaterialet utsettes for vertikale og tverrløpende sirkulasjonsstrømmer som følge av den samtidige fluidisering og vibrasjon, at sir-kulas jonsstrømmen samtidig utnyttes for i selve beholderen å mate de behandlede granuler fra pulvermaterialet til en separeringsinnretning, samt at vibrasjonene utnyttes for å bevirke utstrømning av granulene fra separeringsinnretningen til utsiden.

2. Apparat for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1, omfattende en beholder (10) inneholdende et lag av pulvermateriale som utsettes for samtidig fluidiserings- og vib-ras jonsbehandling, og med innløp (2) for innføring av et fluidiseringsmiddel gjennom en i beholderens bunn anbragt rist (4), samt en bevegelig vibrasjonsgenerator (3), karakterisert ved at overflaten av beholderens (10) bunn utgjøres dels av risten (4) og dels av minst ett lineært eller sirkulært bevegelig deflektororgan (5) for opprettelse av en fluidisert søyleformet sone over risten ved hjelp av fluidiseringsmidlet og minst én ikke-fluidisert vertikal sone over den resterende del av beholderbunnen med en retning som svarer til det eller de av fluidiseringsmidlet upåvirkede deflektororganer, at apparatet omfatter organer (7, 11) for separasjon og utstrømning i form av minst én hellende anordnet sikt for uttømming av det i beholderens indre siktede produkt mot et overløp (8) til utsiden, samt at vibrasjonene (f) forløper i det vesentlige i retning av ut-strømningssikten (7, 11).

3. Apparat som angitt i krav 2, karakterisert ved at vibreringsgeneratoren (3) virker på beholderens (10) vegger og retter vibrasjonene rettlinjet stort sett i et aksialplan i laget med en vinkel på fra 0 til 80° i forhold til horisontalplanet.

4. Apparat som angitt i krav 2 eller 3, karakterisert ved at siktorganene (7) og vibrasjonsgeneratoren (3) er anordnet rett overfor hverandre på beholderen (10) .

5. Apparat som angitt i et av kravene 2 til 4, karakterisert ved at siktorganene omfatter en utstikkende, skrueformet rampe (11), anordnet på beholderens (10) innerflate og forsynt med sikthuller (11') i det minste over en viss lengde, og at vibrasjonsgeneratoren (3) tilfører beholderen (10) omkretsrettede støt eller sjokk som bevirker at de på den skrueformede rampe (11) gjenliggende granuler føres i retning oppover.

6. Apparat som angitt i krav 5, karakterisert ved at den skrueformede rampe (11) er forsynt med en kant eller innfatning.

7. Apparat som angitt i krav 5 og 6, karakterisert ved at en skrueformet deflektor (12) er anordnet under den skrueformede rampe (11).

8. Apparat som angitt i et av kravene 2 til 7, karakterisert ved at det er forsynt med en vertikal, indre delevegg som avgrenser den fluidiserte sone og ender ved henholdsvis bunnen og toppen, i en viss avstand fra beholderens bunn og i en viss avstand over overflaten til laget med pulvermateriale.