PT1042056E - Metedo e dispositivo para formar granulado a partir de uma fusao de produtos quimicos - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "MÉTODO E DISPOSITIVO PARA FORMAR GRANULADO A PARTIR DE UMA FUSÃO DE PRODUTOS QUÍMICOS" A invenção refere-se a um método para formar granulado a partir de uma fusão de produtos químicos, que compreende ejectar o produto fundido a partir de uma câmara, que tem uma parede dc câmara na forma de uma placa munida de aberturas, através destas aberturas para dentro de uma câmara vertical do tubo de descarga, formando, assim, numa região superior da câmara do tubo de descarga, finas gotículas que, durante a sua queda livre na câmara do tubo de descarga, são arrefecidas por meio da aplicação de um sistema de arrefecimento, e retirar o granulado assim formado pelo arrefecimento de uma região inferior da câmara do tubo de descarga, assim como a um dispositivo onde se processe o referido método. A partir do pedido de patente US-A 3 552 566 conhece-se um método como o que é referido no parágrafo precedente. Aqui, a fusão é introduzida na câmara do tubo de descarga por meio de um bico de pulverização, sendo o meio de arrefecimento, por exemplo, água ou álcool, atomizado através de bicos de pulverização dispostos lateralmente, em redor das gotículas que saem do bico nebulizador. Assim, com um tubo de descarga de 3 m de altura, é possível obter granulado consistindo em grânulos com um diâmetro na gama dos 0,3 a 5 mm. É um objecto da invenção fornecer o granulado formado numa gama de diâmetros substancialmente mais pequenos, em combinação com uma maior redução da altura do tubo de descarga.

De acordo com a invenção, isto consegue-se por meio de um método do tipo descrito no parágrafo de abertura se a fusão for ejectada numa direcção vertical, ou substancialmente vertical, e o meio de arrefecimento usado for um fluido de arrefecimento profundo, que seja introduzido na câmara do tubo de descarga em simultâneo com a fusão ejectada, e seja descarregado na porção inferior da câmara do tubo de descarga como gás ou vapor. Ao se adoptarem estas medidas, todas as gotículas são ejectadas em vias paralelas e verticais, ou seja, vias que nem sequer por aeção da gravidade sc intersectam entre si, de modo que o risco de duas ou mais gotículas aderirem umas às outras é reduzido ao mínimo.

Além disso, a alimentação simultânea do meio de arrefecimento mantém as condições de queda livre iguais para as diferentes gotículas e evita que o padrão de vias paralelas seja perturbado, de modo que o risco de as gotículas aderirem umas às outras e, consequentemente, aumentarem a gama de diâmetros do granulado a ser formado é mínima. A utilização de um fluido de arrefecimento profundo como meio de arrefecimento, dando-se preferência a um gás líquido, como azoto, resulta num revestimento solidificado que, por assim dizer, é imediatamente congelado em redor dc uma gotícula. Isto garante que, por um lado, as condições sob as quais as gotículas podem aderir umas às outras são removidas tão rapidamente quanto possível e, por outro lado, ao se formar o revestimento solidificado em redor do núcleo ainda mole, por evaporação do fluido de arrefecimento profundo, consegue-se uma forma externa de granulado sólido em tão pouco tempo que é possível reduzir ao mínimo a altura do tubo de descarga.

Para fazer com que a altura da descarga fosse tão pequena quanto possível, o efeito de arrefecimento exercido pelo fluido de arrefecimento profundo sobre as gotícuias deveria ser óptimo, ou seja, tão rápido e intenso quanto possível. Para este efeito, é preferido, de acordo com um outro modelo de realização da invenção, que as aberturas na placa estejam dispostas num padrão anular, sendo o fluido de arrefecimento profundo fornecido quer centralmente, dentro e ao longo da circunferência do padrão anular. Assim, pode ser suficiente um tubo de dcscarga com uma altura da ordem de 1 a 2 m.

Para estreitar ainda mais a gama de diâmetros do granulado formado, de acordo com outro modelo de realização da invenção, c preferido que, por meio de um diafragma, seja verticalmente exercida uma vibração sobre a fusão na câmara. Ao adoptar estas medidas, a vibração vertical faz com que um jacto a partir de uma abertura seja separado em gotículas que, devido à frequência natural imposta, têm todas, em relação umas às outras, um tamanho substancialmente igual de modo a se obter um granulado que é muito uniforme no que respeita a diâmetros.

Com tubos de descarga de alturas tão pequenas, os grânulos visualmente duros têm ainda, muitas vezes, um núcleo mole a líquido. Neste contexto, é mais preferido que, de acordo com a invenção, o granulado, que pelo menos parcialmente se formou na câmara do tubo de dcscarga devido ao arrefecimento e à solidificação, saia da extremidade inferior da câmara do tubo de descarga para dentro de outro espaço onde se dê maior solidificação e arrefecimento pelo contacto intensivo com um gás frio. Devido à forma do grânulo exteriormente duro, parte da solidificação e do arrefecimento, que ocorreram primeiro durante a queda livre, podem agora ser efectuados de maneira regulada e controlada com precisão num leito fluido de arrefecimento que, relativamente à altura total, é compacto. A invenção também se refere a um dispositivo onde se processe um método para formar granulado a partir de uma fusão de produtos químicos, dispositivo esse que compreende uma câmara tendo uma parede de câmara na forma de uma placa provida de aberturas, cujas aberturas descarregam para dentro de uma extremidade superior de uma câmara do tubo de descarga, a qual, próximo de uma extremidade inferior, está munida com uma válvula de saída do granulado, estando a câmara do tubo de descarga munida, próximo da placa, com meios para fornecer um sistema de arrefecimento e, próximo da válvula de saída do granulado, com um sistema para descarregar o fluido transformado em gás por evaporação, tal como é conhecido a partir du pedido de patente US-A 4 552 566. Para, por um lado, manter a gama de diâmetros do granulado formado e, por outro, a altura relativamente pequena do tubo de descarga, propõe-se, de acordo com a invenção, que a placa tenha uma forma plana perpendicular à direcção longitudinal da câmara do tubo de descarga e as aberturas de que a placa está provida são perfurações cujos eixos são paralelos à direcção longitudinal da câmara do tubo de descarga, sendo os meios para fornecer um sistema de arrefecimento dispostos de maneira a introduzir na câmara do tubo de descarga um fluido de arrefecimento profundo substancialmente paralelo à direcção longitudinal dessa câmara. Ao adoptar estas medidas, cada gotícula desloca-se na sua própria via e no seu próprio plano sem estabelecer contacto com uma gotícula noutra via ou noutro plano. Parcialmente devido a isto, uma gotícula formada pode ser rápida e efectivamente rodeada com um revestimento duro que arrefece por meio de um fluido de arrefecimento profundo, em particular se a placa estiver munida com um padrão anular de aberturas, existindo um sistema para fornecer o fluido, tanto centralmente dentro desse padrão como ao longo da parede circunferencial interior da câmara do tubo de descarga. As gotículas assim formadas podem ser arrefecidas muito eficiente e uniformemente com um fluido de arrefecimento atomizado de maneira que, depois de se formar o revestimento duro, cada gotícula formada passa a comportar-se, quase imediatamente, como uma partícula sólida individual que mostra pouca tendência, se alguma, para aderir a outra partícula e, ainda por cima, como as gotículas são mantidas em vias e planos separados, evita-se que o revestimento, rapidamente formado e que, no início, ainda é certamente fino, seja danificado.

Se, de acordo com outro modelo de realização da invenção a câmara tiver outra parede oposta e paralela à parede formada pela placa, que, pelo menos parcialmente, consiste num diafragma que funcionará por meio de uma unidade de vibração que o faça vibrar com uma amplitude na direcção da placa, obtêm-se gotículas com um tamanho e massa mutuamcntc iguais de maneira que todas elas caiam na câmara do tubo de descarga num padrão mutuamente inalterável de maneira que se obtenha uma outra protecção contra o contacto mútuo e que a gama de diâmetros do granulado formado seja reduzido a um mínimo.

Ao criar rapidamente um revestimento duro em redor de uma gotícula, a altura da câmara do tubo de descarga pode ser mantida muito pequena, por exemplo, entre 1 e 2 m. Embora as partículas que então chegam à extremidade inferior da câmara do tubo de descarga tenham um exterior duro, podem ainda ter um núcleo mole a líquido de modo que pode ser desejável proceder-se a mais arrefecimento e solidificação. Isto pode ser efectuado num arrefecedor de leito fluido relativamente baixo em relação à altura total, sendo preferido, de acordo com outro modelo de realização da invenção, que a válvula de saída do granulado descarregue para dentro de uma câmara em anel de um arrefecedor, compreendendo essa câmara em anel uma parede superior fechada, um fundo em anel perfurado e paredes circunferenciais, interior e exterior, cilíndricas, sendo a parede circunferencial exterior formada a partir do fundo em anel, sobre pelo menos parte da sua altura, por pás dirigidas tangencialmente, comunicando o fundo em anel e parte da parede circunferencial formada por pás com um espaço fechado munido com um sistema para fornecer um gás de arrefecimento, estando a câmara em anel munida, na sua região superior, com um sistema para descarregar o gás de arrefecimento, e estando o fundo próximo da parede circunferencial interior munido com uma válvula de saída do granulado. Nesse tipo de arrefecedor, as partículas são mantidas pelo ar fornecido num leito de fluido centrífugo, sendo criada uma banda turbulenta circular de partículas que efectua um arrefecimento rápido e apropriado num dispositivo cuja altura total é relativamcnte baixa.

Tanto a altura total da câmara do tubo de descarga como a do arrefecedor são de molde que, mesmo se o arrefecedor estiver situado por baixo da câmara do tubo de descarga, a altura global total mantém-se relativamente baixa de modo que o tamanho de todo o dispositivo seja mantido numa dimensão relativamente pequena. Este efeito de compactação pode mesmo ser aumentado se existirem várias câmaras de tubos de descarga, com as suas válvulas de saída do granulado, a comunicarem com a câmara de anel de maneira que, sem aumentar a altura global, a capacidade do aparelho possa ser multiplicada.

Com referência a um modelo de realização exemplar apresentado nos desenhos, o método e o dispositivo de acordo com a invenção será aqui explicado e ilustrado em mais pormenor. Nestes desenhos: A Fig. 1 é uma vista lateral diagramática de um dispositivo para formar granulado a partir de uma fusão de produtos químicos; A Fig. 2 é um corte transversal tirado na linha II-II na Fig. 1; e A Fig. 3 é um corte transversal tirado na linha III-III na Fig. 1.

Na Fig. 1, é apresentada uma câmara do tubo de descarga 1, compreendendo uma parede circunferencial na forma de um tubo 2 de secção circular que é fechada na extremidade superior por uma placa 3 tendo uma forma plana e situada perpendicularmente ao eixo do tubo 2 e formando a parede inferior de uma câmara 4 que é introduzida com uma fusão de produtos químicos através de uma linha 5. Λ extremidade superior da câmara 4 é, pelo menos parcialmente, formada por um diafragma que deverá ser instalado para vibrar com uma amplitude vertical através da unidade dc vibração 6. Tal como está explicitamcnte apresentado na Fig. 2, a placa 3 está munida com um grande número de aberturas 7 dispostas num padrão anular, consistindo em foros cilíndricos cujos eixos são verticais. Colocados centralmente dentro do padrão anular existe uma cabeça 8 que, como acontece com uma linha de anel 9, serve para fornecer um fluido de arrefecimento profundo a partir de uma linha 10 em direcção vertical descendente. A extremidade inferior da câmara do tubo de descarga 1 é aberta e descarrega para dentro de uma câmara em anel 11 de um arrefecedor 12. A câmara em anel 11 está rodeada por uma parede superior 13 que é fechada, excepto na sua ligação à extremidade inferior da câmara do tubo de descarga 1, uma porção de parede cilíndrica fechada 14, uma porção de parede ligada à mesma, definida por pás dispostas tangencialmente 15, uma placa de fundo anular perfurada 16, e uma parede interior cilíndrica fechada 17. A placa de fondo perforada 16 está incluída num espaço fechado 18 que envolve ainda a porção de parede definida pelas pás 15. A câmara em anel 11 está munida com uma válvula de saída do granulado 19 e com uma válvula de saída do meio de arrefecimento 20. O espaço fechado 18 está munido com um abastecimento de gás de arrefecimento tangencialmente dirigido 21.

Para obter um granulado a partir de uma fusão de produtos químicos, pode ser adoptado o seguinte processo. A fusão é introduzida, através da linha 5, na câmara 4. A parede superior da câmara 4 é montada de maneira a vibrar com uma amplitude vertical pela unidade de vibração 6, de maneira que a fusão pressionada em jactos através das aberturas 7 é quase imediatamente subdividida em gotículas, todas de tamanho e massa similares. Visto a placa plana 3 ter uma disposição horizontal e as aberturas consistirem em furações cilíndricas com eixos verticais, as gotículas assim formadas cairão para dentro do tubo 2 da câmara do tubo de descarga 1 puramente verticalmente e sem se influenciarem umas às outras. A partir da cabeça 8 e da linha de anel 9, um fluido de arrefecimento profundo como, por exemplo, azoto líquido, é introduzido na câmara do tubo de descarga 1 em simultâneo com as gotículas, ou seja, numa direcção vertical descendente. Ao ejectar as diferentes gotículas sucessivamente em planos diferentes e adjacentes umas às outras em paredes verticais paralelas e não permitindo que o meio de arrefecimento introduzido perturbe este padrão, é garantido que, durante a sua queda livre na câmara do tubo de descarga, as diferentes gotículas não entram em contacto umas com as outras de maneira que as gotículas, inicialmente todas ejectadas em tamanho e massa similares, resultam num granulado de diâmetro quase uniforme. A energia fria que se forma durante a evaporação do fluido de arrefecimento profundo faz com que se forme um revestimento quase imediatamente solidificado em redor de cada gotícula formada. Durante a sua queda na câmara do tubo de descarga 1, este revestimento ainda aumentará um pouco, uma vez que o fluido de arrefecimento profundo assegurará que, também quando a altura do tubo de descarga é relativamente pequena, o revestimento seja suficientemente espesso para manter-se intacto na válvula de saída do granulado onde entrará em contacto com outras partículas de maneira que, também aí, as partículas não podem aderir umas às outras e o diâmetro uniforme do granulado é mantido.

As gotículas, pelo menos parcialmente solidificadas, passam, assim, juntamente com o fluido de arrefecimento evaporado, da câmara do tubo de descarga 1 para a câmara em anel 11 do arrefecedor 12. Nesta câmara de anel 11, através do fundo perfurado 16 e entre as pás tangencialmente dispostas 15, é introduzido um gás de arrefecimento no espaço fechado 18 através da válvula de admissão 21. Este passo de abastecimento é efectuado de maneira a formar, na câmara cm anel 11, um leito de fluidu que, cm parte devido à disposição tangencial das pás 15, adquire a forma de uma banda turbulenta circular de partículas com uma superfície superior que, pela acção de centrifugação, está inclinada para baixo a partir da parede exterior 14, 15 na direcção da parede interior 17. Produzem-se, assim, solidificação e arrefecimento completos e eficazes. O fluido de arrefecimento evaporado e o gás de arrefecimento saem da câmara em anel 11 através da válvula de saída 20, enquanto o granulado é extraído da câmara em anel 11 através da válvula de saída 19. Não carece de explicação o facto de, no âmbito da invenção, serem possíveis muitas modificações e variantes tal como é determinado nas reivindicações em anexo. Assim, por exemplo, podem estar presentes várias câmaras de tubos de descarga descarregando, todas, para dentro da câmara em anel do arrefecedor. Embora se dê preferência ao arrefecedor apresentado, claro que também é possível usar qualquer outro tipo de arrefecedor adequado. Além disso, o invólucro tubular da câmara do tubo de descarga pode ter qualquer outra secção adequada e o padrão de aberturas pode, igualmente, ser efectuado de muitas outras maneiras, o que acontece também com a disposição e o desenho do -10- sistema destinado a introduzir o fluido de arrefecimento profundo.

Lisboa, 20 de Dezembro de 2001 LU'S Agente Ofiessi c alho rua ViCTOR CORDON, 14

1200 LISBOA

Claims (11)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Um método para formar granulado a partir de uma fusão de produtos químicos, que compreende ejectar a fusão, a partir de uma câmara (4) tendo uma parede de câmara na forma de uma placa (3) munida com aberturas (7), através destas aberturas, para dentro de uma câmara do tubo de descarga (1), formando assim, numa região superior da câmara do tubo de descarga, finas gotículas que, durante a sua queda livre na câmara do tubo de descarga, são arrefecidas por um meio de arrefecimento aí introduzido e, retirando o granulado assim formado pelo arrefecimento numa região inferior da câmara do tubo de descarga, é caracterizado pelo facto de a fusão ser ejectada em direcção vertical ou substancialmente vertical e o meio de arrefecimento usado ser um fluido de arrefecimento profundo que é introduzido na câmara do tubo de descarga simultaneamente com a fusão ejectada e é descarregado na região inferior da câmara do tubo de descarga como gás ou vapor.
2. 2. Um método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o fluido de arrefecimento profundo usado ser um gás líquido, como o azoto.
3. 3. Um método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo facto de as aberturas (7) na placa (3) estarem dispostas num padrão anular, sendo o fluido de arrefecimento profundo introduzido tanto centralmente dentro da circunferência como ao longo da circunferência do padrão anular.
4. 4. Um método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de se exercer, verticalmente, uma vibração sobre a fusão na câmara (4) por meio de um diafragma.
5. 5. Um método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de o granulado, pelo menos parcialmente formado na câmara do tubo de descarga (1) por arrefecimento e solidificação ser introduzido, a partir da extremidade inferior da câmara do tubo de descarga, num outro espaço (11) onde se produzem solidificação e arrefecimento adicionais pelo contacto intensivo com um gás frio.
6. 6. Um dispositivo, para cfcctuar um método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores e munido com uma câmara (4) tendo uma parede de câmara na forma de uma placa (3) munida com aberturas (7), cujas aberturas descarregam para dentro de uma extremidade superior de uma câmara do tubo de descarga (1) que, próximo da extremidade inferior, está munida com uma válvula de saída do granulado (1), estando a câmara do tubo de descarga, junto à placa, equipada com meios (8, 10) para abastecer um sistema de arrefecimento e, próximo da válvula de saída do granulado, com meios para descarregar o fluido que, por evaporação, passou a ser gasoso, caracterizado pelo facto de a placa (3) ter uma forma plana, projectando-se perpendicularmente à direcção longitudinal da câmara do tubo de descarga (1) e as aberturas (7) produzidas na placa sâo fuiações com eixos paralelos à direcção longitudinal da câmara do tubo de descarga, estando os meios para abastecer um sistema de arrefecimento dispostos de maneira a introduzirem na câmara do lubo de descarga um fluido de arrefecimento profundo substancialmente paralelo à direcção longitudinal dessa câmara.
7. 7. Um dispositivo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo facto de a placa (3) estar munida com um padrão anular de aberturas (7), sendo ambos os meios (8, 10) para abastecer o fluido fornecidos -3- centralmente dentro desse padrão e ao longo da parede circunferenoial interna da câmara do tubo de descarga (1).
8. 8. Um dispositivo de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo facto de a câmara (4) ter outra parede oposta e paralela à parede formada pela placa (3) que, pelo menos em parte, consiste num diafragma a ser instalado numa unidade de vibração (6) para vibrar com uma amplitude na direcção da placa.
9. 9. Um dispositivo, dc acordo com qualquer uma das reivindicações 6-8, caracterizado pelo facto de a válvula de saída do granulado descarregar numa câmara de anel (11) de um arrefecedor (12), cuja câmara em anel compreende uma parede superior fechada (13), um fundo em anel perfurado (16) e paredes circunferenciais cilíndricas interiores e exteriores (14, 15, 17), sendo a parede circunferencial exterior formada, a partir do fundo em anel sobre pelo menos parte da sua altura, por pás dirigidas tangencialmente (15), comunicando o fundo em anel e a parte da parede circunferencial formada por pás com um espaço fechado (18) munido com meios (21) para fornecerem um gás de arrefecimento, sendo a câmara em anel provida, na região superior, com meios (20) para descarregar o gás de arrefecimento, e sendo o fundo junto à parede circunferencial inleiioi provido com uma válvula de saída do granulado (19).
10. 10. Um dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo facto de o arrefecedor (12) estar disposto por baixo da câmara do tubo de descarga (1).
11. 11. Um dispositivo, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, -4- caracterizado pelo facto de várias câmaras de tubos de descarga (1) com as suas válvulas dc saída de granulado (19) comunicarem com a câmara em anel (11). Lisboa, 20 dc De/embro de 2001 LUÍS SILVA CARVALHO Agente Oficiai da Propriedade industrial RUA VÍCTOR CORDON, 14 1200 LISBOA