RU2049541C1

RU2049541C1 - Method of obtaining granules from melt

Info

Publication number: RU2049541C1
Application number: RU94026946A
Authority: RU
Inventors: В.Д. Щугарев; В.А. Чиндяскин
Original assignee: Чиндяскин Вячеслав Александрович
Priority date: 1994-08-03
Filing date: 1994-08-03
Publication date: 1995-12-10
Also published as: RU94026946A

Abstract

FIELD: granulating materials. SUBSTANCE: melt is fed from the top to the working zone as a flat coolant jet directed at 20-35°to the melt jet under pressure. When both of the jets collide the melt are spread and drops are formed. The granules occur downstream of the intersection plane of the jets. The coolant jet is introduced in the region of the contact of the jets to provide the jet ratio of 0.2-0.5. Water serves as a coolant. The mass flows of the melt and water relate as 0.3-1.0. EFFECT: simplified method. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к производству гранулированных материалов из расплавов, в частности серы, неорганических удобрений, полимеров и других материалов, и может быть использовано в химической и смежной с ней отраслях промышленности. The invention relates to the production of granular materials from melts, in particular sulfur, inorganic fertilizers, polymers and other materials, and can be used in chemical and related industries.

Известны способы гранулирования серы из расплава, которые включают диспергирование расплава с последующей кристаллизацией капель в потоке хладагента, в качестве которого используют воздух (П. В. Классен и др. Гранулирование, М. Химия, 1991, с. 221; В. Р. Грунвальд. Технология газовой серы, М. Химия, 1192, с. 243-246; патент СССР N 1623556, B 01 J 2/04, 1991). При таком сухом гранулировании расплав серы разбрызгивают в верхней части грануляционной башни. Распыляемые капли серы падают вниз навстречу потоку охлаждающего воздуха, превращающего капли в гранулы. Known methods for granulating sulfur from a melt, which include dispersing the melt with subsequent crystallization of droplets in a stream of refrigerant, which use air (P.V. Klassen et al. Granulation, M. Chemistry, 1991, p. 221; V. R. Grunwald Technology of gas sulfur, M. Chemistry, 1192, S. 243-246; USSR patent N 1623556, B 01 J 2/04, 1991). With such dry granulation, the sulfur melt is sprayed at the top of the granulation tower. The atomized drops of sulfur fall down towards the flow of cooling air, which transforms the drops into granules.

Недостатком этих способов являются значительные капитальные затраты при создании реализующих эти способы устройств. The disadvantage of these methods are significant capital costs when creating devices that implement these methods.

Другим недостатком является то, что требуется сложная система очистки отходящих газов от пыли. Another disadvantage is that it requires a complex system for cleaning exhaust gases from dust.

Известны способы мокрого гранулирования, в которых для охлаждения используют жидкий хладагент. Охлаждение капель расплава в жидких средах позволяет уменьшить необходимую для их полного затвердевания высоту падения и создать компактные и малогабаритные грануляционные установки. Большое распространение получили способы гранулирования серы Рим (известен также процесс Флетчер) и Сьюпел, в которых в качестве хладагента используют воду (В. Р. Грунвальд. Технология газовой серы. М. Химия, с. 249-250). Wet granulation methods are known in which liquid refrigerant is used for cooling. The cooling of the melt droplets in liquid media makes it possible to reduce the drop height necessary for their complete solidification and to create compact and small-sized granulation plants. Granulation methods for sulfur granulation Rome (also known as the Fletcher process) and Supel, in which water is used as a refrigerant, are widely used (V. R. Grunwald. Gas Sulfur Technology. M. Chemistry, pp. 249-250).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является процесс Сьюпел, используемый в промышленном производстве серы в Канаде. Способ включает подачу расплава в гранулятор, разбрызгивание расплава форсунками. Далее процесс гранулирования проводят в турбулентном потоке воды с добавлением специальных реагентов. Воду вводят в гранулятор под напором. Closest to the technical nature of the invention is the Supel process used in the industrial production of sulfur in Canada. The method includes feeding the melt into the granulator, spraying the melt with nozzles. Next, the granulation process is carried out in a turbulent stream of water with the addition of special reagents. Water is introduced into the granulator under pressure.

Недостатком способа является то, что здесь используют разбрызгивание расплава при помощи специальных устройств, в частности форсунок. В реализующих этот способ устройствах происходит налипание серы на элементах форсунок, что вызывает необходимость остановок для проведения ремонтных работ. The disadvantage of this method is that they use melt spraying using special devices, in particular nozzles. In devices implementing this method, sulfur adheres to the nozzle elements, which necessitates stops for repair work.

Другим недостатком способа является недостаточная производительность реализующих этот способ устройств, связанная с тем, что он требует безударного ввода струй расплава в хладагент и предъявляет высокие требования к струе расплава, которая должна вытекать в ламинарном режиме истечения, тем самым ограничивается скорость течения расплава и диаметр струи. Another disadvantage of the method is the insufficient performance of the devices implementing this method, due to the fact that it requires shockless injection of the melt jets into the refrigerant and places high demands on the melt jet, which must flow in the laminar flow mode, thereby limiting the speed of the melt flow and the diameter of the jet.

Техническим результатом, который может быть получен при использовании предлагаемого изобретения, является повышение производительности и срока безостановочной эксплуатации устройств, реализующих этот способ. The technical result that can be obtained by using the proposed invention is to increase the productivity and term of non-stop operation of devices that implement this method.

Технический результат достигается тем, что в способе получения гранул из расплава, включающем ввод расплава материала и жидкого хладагента в рабочую зону, разбрызгивание расплава материала и охлаждение капель с образованием гранул, формируют плоскую струю хладагента и плоскую струю расплава материала, ввод хладагента осуществляют сверху под острым углом к струе расплава материала, расплав вводят сверху, разбрызгивание расплава осуществляют путем столкновения его струи со струей хладагента в области пересечения их плоскостей, а охлаждение капель с образованием гранул проводят в струе хладагента после ее пересечения струи расплава в области, лежащей ниже линии пересечения струй расплава и хладагента. Струю хладагента вводят под углом 20-35^о к струе расплава. Отношение массовых расходов расплава материала и хладагента, в качестве которого используют воду, составляет 0,3-1,0. Отношение скоростей струй расплава и хладагента в области контакта струй составляет 0,2-0,5.The technical result is achieved in that in a method for producing granules from a melt, including introducing a melt of material and liquid refrigerant into the working zone, spraying the melt of material and cooling drops to form granules, they form a flat stream of refrigerant and a flat stream of melt material, the refrigerant is introduced from above under a sharp angle to the melt stream of the material, the melt is introduced from above, the melt is sprayed by the collision of its stream with a stream of refrigerant in the area of intersection of their planes, and cooling ix droplets to form the granules is carried out in the refrigerant stream after its melt jet in the intersection region lying below the line of intersection of the jets of the melt and coolant. The refrigerant stream is introduced at an angle of 20-35 ^about to the melt stream. The ratio of the mass flow rate of the melt of the material and the refrigerant, which is used as water, is 0.3-1.0. The ratio of the speeds of the jets of the melt and the refrigerant in the area of contact of the jets is 0.2-0.5.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена схема получения гранул из расплава. The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of the production of granules from the melt.

Сверху в рабочую зону подают самотеком расплав материала в виде плоской струи 1 и под углом 20-35^о к струе расплава подают под напором струю хладагента 2. При пересечении обеих струй в области 3 происходит разбрызгивание расплава, т. е. струя расплава разбрызгивается струей хладагента на отдельные капли, которые падают вниз вместе с хладагентом и, охлаждаясь, превращаются в гранулы в области 4, лежащей ниже линии пересечения плоскостей обеих струй.From above the working zone is fed by gravity the molten material in the form of a flat jet 1 at an angle ^of 20-35 to the melt stream is fed under pressure refrigerant stream 2. At the intersection of the two planes in the 3 occurs melt spraying, m. E. The melt jet is sprayed coolant stream into individual drops, which fall down together with the refrigerant and, when cooled, turn into granules in region 4, lying below the line of intersection of the planes of both jets.

Способ опробован при получении гранул из расплава серы. The method was tested upon receipt of granules from a sulfur melt.

П р и м е р 1. В рабочую зону подают сверху расплав серы при температуре 120^оС в виде плоской струи из щелевого отверстия шириной 5 мм и длиной 100 мм, расходом 1 кг/с. В рабочую зону сверху подают воду при температуре 30^оС с массовым расходом 2 кг/с в виде плоской струи с помощью сопла с щелевым отверстием длиной 120 мм и шириной 5 мм. Воду подают под углом 20^о к струе расплава серы. Разбрызгивание расплава серы на капли происходит при столкновении струи расплава и хладагента, а охлаждение капель с превращением в гранулы происходит в струе хладагента ниже зоны разбрызгивания.EXAMPLES EXAMPLE 1. In the working area is supplied from above the molten sulfur at a temperature of ¹²⁰ ° C in the form of flat jets from the slit opening 5 mm in width and 100 mm length, flow rate of 1 kg / s. The working zone is fed from above the water at ³⁰ ° C with a mass flow rate of 2 kg / s as a flat jet via a nozzle with a slotted hole 120 mm long and 5 mm wide. The water is fed at an angle to the jet 20 ^of molten sulfur. Sulfur melt is sprayed onto droplets when a jet of melt and a refrigerant collide, and droplet cooling with transformation into granules occurs in a stream of refrigerant below the spray zone.

Диаметр полученных гранул 2-8 мм, среднестатистический размер гранул 5,1 мм, содержание воды в грануле 1,2% гранулы с диаметром более 5 мм составляют 80% от всей массы гранул. The diameter of the obtained granules is 2-8 mm, the average statistical granule size is 5.1 mm, the water content in the granule is 1.2% of the granules with a diameter of more than 5 mm and make up 80% of the total mass of granules.

П р и м е р 2. Отличается от примера 1 тем, что струю воды подают под углом 30^о. Диаметр полученных гранул от 2 до 6 мм, среднестатистический размер гранул 4,8 мм, содержание воды в грануле 1,2%
П р и м е р 3. Отличается от примеров 1 и 2 тем, что струю воды подают под углом 40^о. Диаметр полученных гранул от 0,5 до 5 мм. Кроме гранул появились чешуйки серы. Содержание воды 1,0% 5% от массы полученных гранул составляют чешуйки.PRI me R 2. It differs from example 1 in that the stream of water is fed at an angle of 30 ^about . The diameter of the obtained granules is from 2 to 6 mm, the average granule size is 4.8 mm, the water content in the granule is 1.2%
PRI me R 3. Differs from examples 1 and 2 in that the stream of water is fed at an angle of 40 ^about . The diameter of the obtained granules is from 0.5 to 5 mm. In addition to granules, sulfur flakes appeared. The water content of 1.0% 5% by weight of the obtained granules is made up of flakes.

П р и м е р 4. Струю воды подают под углом 30^о. Изменяют расход воды через гранулятор в пределах от 0,5 кг/с до 5 кг/с.PRI me R 4. A stream of water is fed at an angle of 30 ^about . Change the flow rate of water through the granulator in the range from 0.5 kg / s to 5 kg / s.

Гранулы, полученные в пределах расхода воды от 1 до 3 кг/с имеют размер от 1 до 6 мм. При расходе воды 3 кг/с 80% гранул имеют диаметр 1-3 мм. При расходе воды 4 кг/с появляются чешуйки серы (5% от общей массы). При расходе воды 5 кг/с увеличивается количество чешуек серы и составляет 15% от общей массы. Granules obtained in the range of water flow from 1 to 3 kg / s have a size of 1 to 6 mm. With a water flow rate of 3 kg / s, 80% of the granules have a diameter of 1-3 mm. At a water flow rate of 4 kg / s, sulfur flakes appear (5% of the total mass). At a water flow rate of 5 kg / s, the number of sulfur flakes increases and amounts to 15% of the total mass.

При уменьшении расхода воды увеличивается размер гранул: при расходе воды 0,5 кг/с 15% от общей массы гранул имеют размер диаметра более 7 мм. When water consumption decreases, the size of the granules increases: at a water flow rate of 0.5 kg / s, 15% of the total mass of granules have a diameter size of more than 7 mm

При использовании углов струями расплава и воды более 35^о гранулометрический состав сдвигается в сторону уменьшения размера гранул и появлению чешуек серы вместо гранул. При использовании углов менее 20^о гранулометрический состав сдвигается в сторону увеличения размера гранул и образованию гранул d>8 мм.When using the melt streams angles and water 35 ^{about the} particle size distribution shifts toward reducing the size and appearance of granules flakes instead sulfur granules. By using angles of less than ^about 20 size distribution shifted towards larger size granules and the formation of granules d> 8 mm.

С увеличением расхода воды появляются чешуйки серы. Так, например, при отношении массового расхода расплава к массовому расходу воды до 1:4 чешуйки составляют 5% а при отношении 1:5-15%
При уменьшении массового расхода воды увеличивается размер гранул, так, например, при отношении массового расхода серы к массовому расходу воды 2:1 гранулы с диаметром более 7 мм составляют 15% от общей массы.With an increase in water flow, sulfur flakes appear. So, for example, with a ratio of the mass flow rate of the melt to the mass flow rate of water up to 1: 4, the flakes are 5% and with a ratio of 1: 5-15%
When the mass flow rate of water decreases, the size of the granules increases, for example, when the ratio of the mass flow rate of sulfur to the mass flow rate of 2: 1 granules with a diameter of more than 7 mm is 15% of the total mass.

Преимуществом предлагаемого способа является то, что он не предъявляет высоких требований в отношении ламинарности истечения и безударного ввода струй расплава в хладагент. The advantage of the proposed method is that it does not impose high requirements with respect to laminar flow and shockless injection of the melt jets into the refrigerant.

За счет изменения угла, при котором происходит контактирование струи расплава и хладагента с прямого (в прототипе) на острый, и проведения процесса в таких условиях, когда струя расплава и струя хладагента текут сверху вниз, устраняется причина такого явления, когда сера мгновенно застывает на поверхности воды и перекрывает доступ к хладагенту следующим каплям. By changing the angle at which the melt and refrigerant stream is contacted from direct (in the prototype) to sharp, and the process is carried out in such conditions when the melt stream and the refrigerant stream flow from top to bottom, the reason for such a phenomenon when sulfur instantly solidifies on the surface is eliminated water and blocks access to the refrigerant in the following drops.

Способ не требует специальных приспособлений для разбрызгивания расплава на капли. Весь процесс происходит во взвешенном состоянии струй без соприкосновения с деталями установки, что исключает налипание материалов, увеличивает срок службы и производительность устройств, реализующих этот способ. The method does not require special devices for spraying the melt into drops. The entire process occurs in a suspended state of the jets without contact with the installation details, which eliminates the sticking of materials, increases the service life and productivity of devices that implement this method.

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING GRANULES FROM MELT, which includes introducing a melt of material and liquid refrigerant into the working zone, spraying the melt of material and cooling droplets to form granules, characterized in that the refrigerant and melt of the material are formed in the form of flat jets, the refrigerant is introduced from above at an acute angle to the melt stream of the material, the melt is introduced from above, the melt is sprayed by the collision of its stream with a stream of refrigerant, and the droplets are cooled with the formation of granules in a stream of refrigerant after e e the intersection of the jet of melt below the intersection of the flat jets of the melt and the refrigerant.

2. The method according to claim 1, characterized in that the stream of refrigerant is introduced at an angle of 20 35 ^o to the stream of melt.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that water is used as the refrigerant, while the ratio of the mass flow rate of the melt of the material and water is 0.3 to 1.0.

4. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the ratio of the speeds of the jets of the melt of the material and the refrigerant in the contact area of the jets is 0.2 0.5.