UA127225C2

UA127225C2 - Method for obtaining granular materials from free-dispersed systems and installation for its implementation

Info

Publication number: UA127225C2
Application number: UAA202006926A
Authority: UA
Inventors: Всеволод Іванович Склабінський; Всеволод Иванович Склабинский; Микола Петрович Кононенко; Николай Петрович Кононенко; Максим Сергійович Скиданенко; Максим Сергеевич Скиданенко; Олександр Олександрович Ляпощенко; Александр Александрович Ляпощенко; Іван Володимирович Павленко; Иван Владимирович Павленко; Андрій Романович Наталуха; Андрей Романович Наталуха
Original assignee: Сумський Державний Університет; Сумской Государственный Университет
Priority date: 2020-10-28
Filing date: 2020-10-28
Publication date: 2023-06-14

Abstract

Винахід належить до галузі хімічної технології та хімічного машинобудування і може бути використаний в хімічній, харчовій та інших галузях промисловості при виготовленні, наприклад, носіїв каталізаторів, сфер ядерного палива, гранульованої сірки тощо. Установка для отримання гранульованих матеріалів з вільнодисперсних систем, яка містить встановлені в технологічній послідовності і з'єднані трубопроводами апарат для приготування вільнодисперсної системи, дозуючий пристрій з соплами для формування крапель вільнодисперсної системи, розташовану під соплами колону для формування та затвердіння гранул з вхідним отвором для подачі рідини для затвердіння в колону та вихідним отвором для відводу рідини для затвердіння з гранулами, розташованим в нижній частині колони, сепаратор для відділення потоку рідини для затвердіння від гранул, ємність для збору гранул та ємкість для приймання рідини для затвердіння і насос для її подачі в колону. Установка характеризується тим, що містить вібраційний пристрій, встановлений на трубопроводі перед дозуючим пристроєм або на дозуючому пристрої, а вхідний отвір для подачі рідини для затвердіння в колону виконаний в циліндричному розподільнику, що встановлений у верхній частині колони та складається з коаксіально розміщених зовнішньої та внутрішньої оболонок, і на внутрішній оболонці, по всій її боковій поверхні, виконані вертикальні прорізи з направляючими лопатями, встановленими під кутом від 5° до 30° до бокової поверхні внутрішньої оболонки. Винахід забезпечує підвищення монодисперсності гранулометричного складу гранул.The invention belongs to the field of chemical technology and chemical engineering and can be used in the chemical, food and other industries in the manufacture of, for example, catalyst carriers, nuclear fuel spheres, granular sulfur, etc. The installation for obtaining granulated materials from freely dispersed systems, which contains an apparatus for preparing freely dispersed system installed in a technological sequence and connected by pipelines, a dosing device with nozzles for forming drops of freely dispersed system, a column for forming and solidifying granules located under the nozzles with an inlet for feeding solidification liquid into the column and an outlet for the removal of solidification liquid with granules located at the bottom of the column, a separator for separating the flow of solidification liquid from granules, a container for collecting granules and a container for receiving solidification liquid and a pump for supplying it to the column . The installation is characterized by the fact that it contains a vibrating device installed on the pipeline in front of the dosing device or on the dosing device, and the inlet for the supply of solidification liquid to the column is made in a cylindrical distributor, which is installed in the upper part of the column and consists of coaxially placed outer and inner shells , and on the inner shell, along its entire side surface, vertical slits are made with guide vanes set at an angle of 5° to 30° to the side surface of the inner shell. The invention provides an increase in the monodispersity of the granulometric composition of granules.

Description

відводу рідини для затвердіння з гранулами, розташованим в нижній частині колони, сепаратор для відділення потоку рідини для затвердіння від гранул, ємність для збору гранул та ємкість для приймання рідини для затвердіння і насос для її подачі в колону. Установка характеризується тим, що містить вібраційний пристрій, встановлений на трубопроводі перед дозуючим пристроєм або на дозуючому пристрої, а вхідний отвір для подачі рідини для затвердіння в колону виконаний в циліндричному розподільнику, що встановлений у верхній частині колони та складається з коаксіально розміщених зовнішньої та внутрішньої оболонок, і на внутрішній оболонці, по всій її боковій поверхні, виконані вертикальні прорізи з направляючими лопатями, встановленими під кутом від 5" до 30" до бокової поверхні внутрішньої оболонки. Винахід забезпечує підвищення монодисперсності гранулометричного складу гранул. терня У,solidification liquid outlet with granules located at the bottom of the column, a separator for separating the flow of solidification liquid from granules, a container for collecting granules and a container for receiving solidification liquid and a pump for supplying it to the column. The installation is characterized by the fact that it contains a vibrating device installed on the pipeline in front of the dosing device or on the dosing device, and the inlet for the supply of solidification liquid to the column is made in a cylindrical distributor, which is installed in the upper part of the column and consists of coaxially placed outer and inner shells , and on the inner shell, along its entire side surface, vertical slots are made with guide vanes set at an angle from 5" to 30" to the side surface of the inner shell. The invention provides an increase in the monodispersity of the granulometric composition of granules. thorn U,

М хM. H

М. С -е- х 9 /ї у " 7 и і ; | тир їй с /й дит 2 Х Тай І ра юне й Тк в / 23 ше /7 ; хM. S -e- x 9 /i y " 7 i i ; | tyr her s /y child 2 X Tai I ra younge and Tk v / 23 she /7 ; x

Й .Y.

Б хі / 2 - Й нн / У дно он І"B hi / 2 - Y nn / In the bottom of it I"

ЙAND

/2 г/2 g

Кл 2 2 -- тт яр х / Б, 79 -Cl 2 2 -- tt yar x / B, 79 -

Фіг. 2Fig. 2

Взаємозв'язана група винаходів належить до галузі хімічної технології та хімічного машинобудування, зокрема стосується способу та обладнання з виробництва гранульованих матеріалів з вільнодисперсних систем, і може бути використана в хімічній, харчовій та інших галузях промисловості при виготовленні, наприклад, носіїв каталізаторів, сфер ядерного палива, гранульованої сірки тощо.The interconnected group of inventions belongs to the field of chemical technology and chemical engineering, in particular, relates to the method and equipment for the production of granular materials from freely dispersed systems, and can be used in the chemical, food and other industries in the manufacture of, for example, catalyst carriers, nuclear fuel spheres , granular sulfur, etc.

Відомий спосіб для отримання гранульованих матеріалів з вільнодисперсних систем, що містить стадії приготування вільнодисперсної системи, дозування крапель та їх формування в гранули в нерухомій рідині для затвердіння, сепарації потоку рідини від гранул, приймання рідини і її подачі на стадію формування гранул (патент на винахід РФ 2152746, опубл. 20.07.2000р.|.There is a known method for obtaining granular materials from freely dispersed systems, which includes the stages of preparing a freely dispersed system, dosing drops and forming them into granules in a stationary liquid for solidification, separating the flow of liquid from granules, accepting the liquid and feeding it to the stage of forming granules (invention patent of the Russian Federation 2152746, published on July 20, 2000 |

За цим способом неможливо отримати якісні монодисперсні гранули, оскільки на стадіях дозування і формування гідродинамічні умови контакту фаз крапля вільнодисперсної системи - рідина для затвердіння приводить до порушення процесу гранулоутворення та до утворення некондиційних отверділих часток. Краплі, що продукуються на стадії дозування, надходять на стадію формування безперервно і, потрапляючи на частки, які знаходяться в поверхневому шарі рідини, або розбиваються на них, або укрупнюються. Описане явище унеможливлює стабільний процес гранулоутворення та отримання якісних гранул монодисперсного фракційного складу та ведення процесу грануляції в цілому.Using this method, it is impossible to obtain high-quality monodisperse granules, because at the stages of dosing and formation, the hydrodynamic conditions of contact between the phases of a drop of a freely dispersed system - a liquid for hardening lead to a violation of the process of granulation and the formation of substandard hardened particles. Drops produced at the dosing stage enter the forming stage continuously and, falling on particles that are in the surface layer of the liquid, either break on them or aggregate. The described phenomenon makes it impossible to have a stable process of granulation and obtaining high-quality granules of monodisperse fractional composition and conducting the granulation process as a whole.

Відомий спосіб для отримання гранульованих матеріалів з вільнодисперсних систем, вибраний як прототип, що містить стадію приготування вільнодисперсної системи, стадію дозування краплями та стадію формування гранул в рідині для затвердіння, з подачею цієї рідини на початок стадії формування та відведення її надлишку з агломерованими некондеційними частинками та після завершення стадії формування з гранулами на стадію їх сепарації для відділення рідини від гранул, приймання гранул та рідини і її подачі на стадію формування гранул (патент на винахід РФ Мо 2096977, опубл. 27.11.1997).A known method for obtaining granular materials from freely dispersed systems, selected as a prototype, containing the stage of preparing the freely dispersed system, the stage of dosing with drops and the stage of forming granules in a liquid for solidification, with the supply of this liquid at the beginning of the formation stage and the removal of its excess with agglomerated non-condensing particles and after completion of the stage of formation with granules to the stage of their separation to separate liquid from granules, receiving granules and liquid and feeding it to the stage of formation of granules (invention patent of the Russian Federation Mo 2096977, publ. 27.11.1997).

На стадії дозування утворення крапель вільнодисперсної системи відбувається за рахунок безпосереднього накладання вібрації на рухомий пристрій для їх формування, який має можливість переміщуватись у вертикальній та горизонтальній площинах. Наявність рухомих складових на стадії дозування крапель вільнодисперсної системи приводить до виникненняAt the dosing stage, the formation of droplets of the freely dispersed system takes place due to the direct application of vibration to the mobile device for their formation, which has the ability to move in vertical and horizontal planes. The presence of mobile components at the stage of dosing drops of a freely dispersed system leads to the occurrence

Зо неробочих частот гармонік, що впливають на процес утворення крапель, і, як результат, до погіршення монодисперсності крапель (гранул).From non-operating frequencies of harmonics affecting the process of formation of drops, and, as a result, to deterioration of monodispersity of drops (granules).

На стадії формування гранул, входження крапель вільнодисперсної системи відбувається в поверхневий шар рідини для затвердіння. При цьому в рідині для затвердіння організований ламінарний поверхневий потік, який призначений для відведення агломерованих часток, які утворилися при руйнуванні деяких крапель вільнодисперсної системи при їх входженні в рідину для затвердіння. Однак, своєчасне відведення агломерованих та подрібнених часток з поверхні рідини для затвердіння не завжди відбувається вчасно, том, краплі вільнодисперсної системи при зіткненні з ними зливаються або подрібнюються, що перешкоджає отриманню монодисперсного гранулометричного складу гранул. Це пояснюється тим, що при малих значеннях швидкості потоку поверхневого шару рідини на початку стадії формування частки не встигають видалятися з поверхневого шару і краплі, що надходять безперервно на цю стадію, потрапляючи на ці частки або розбиваються, стикаючись з ними, або укрупнюються, процес гранулоутворення порушується. Підвищення швидкості потоку рідини на початку стадії формування призводить до розбивання гранул в результаті взаємодії з інтенсивним гідродинамічним потоком, тим самим, порушуючи процес гранулоутворення, що в цілому також погіршує якість та монодисперсність гранулометричного складу гранул. Окрім цього, швидкість руху рідини для затвердіння в поверхневому шарі не постійна і має більші значення в центральній частині потоку і застійні зони на периферії. Це також призводить до неповного видалення агломерованих часток з поверхневого шару рідини і, як результат, призводить до втрат матеріалу вільнодисперсної системи, погіршує монодисперсність гранулометричного складу гранул.At the stage of granule formation, drops of the freely dispersed system enter the surface layer of the liquid for solidification. At the same time, a laminar surface flow is organized in the curing liquid, which is designed to remove agglomerated particles that were formed during the destruction of some drops of the freely dispersed system when they enter the curing liquid. However, the timely removal of agglomerated and crushed particles from the surface of the liquid for solidification does not always happen in time, that is, the drops of the freely dispersed system merge or are crushed upon contact with them, which prevents the monodisperse granulometric composition of the granules from being obtained. This is explained by the fact that at low values of the flow rate of the surface layer of the liquid at the beginning of the stage of particle formation, the particles do not have time to be removed from the surface layer, and the drops that continuously enter this stage, falling on these particles, either break, collide with them, or aggregate, the process of granulation is violated An increase in the liquid flow rate at the beginning of the formation stage leads to the breaking of granules as a result of interaction with an intense hydrodynamic flow, thereby disrupting the process of granulation, which in general also worsens the quality and monodispersity of the granulometric composition of the granules. In addition, the speed of solidification liquid movement in the surface layer is not constant and has greater values in the central part of the flow and stagnant zones on the periphery. This also leads to incomplete removal of agglomerated particles from the surface layer of the liquid and, as a result, leads to loss of material of the freely dispersed system, worsens the monodispersity of the granulometric composition of the granules.

Відома установка для отримання гранульованих матеріалів з вільнодисперсних систем, що містить встановлені в технологічній послідовності і з'єднані трубопроводами: апарат для приготування вільнодисперсної системи, дозуючий пристрій, в якому сопла для диспергування цих матеріалів встановлені з можливістю вертикального переміщення, розташовану під цими соплами колону з рідиною для формування та затвердіння гранул, сепаратор для відділення потоку цієї рідини від гранул, ємність для приймання рідини і насос для її подачі в колонуA known installation for obtaining granular materials from freely dispersed systems, which contains, installed in a technological sequence and connected by pipelines: an apparatus for preparing a freely dispersed system, a dosing device in which nozzles for dispersing these materials are installed with the possibility of vertical movement, a column located under these nozzles with liquid for the formation and solidification of granules, a separator for separating the flow of this liquid from the granules, a container for receiving liquid and a pump for supplying it to the column

ІАвторське свідоцтво СРСР Мо 1641252, опубл. 15.04.911.IAuthor's certificate of the USSR Mo 1641252, publ. 15.04.911.

На цій установці неможливо отримати якісні монодисперсні гранули, оскільки відбувається бо утворення плаваючих на поверхні нерухомої рідини отверділих часток. Краплі, що надходять в колону безперервно, потрапляючи на ці частки або розбиваються на них, або укрупнюються, процес гранулоутворення порушується. Описане явище унеможливлює отримання якісних гранул, вимагає зупинок установки для видалення цих часток-агломератів з поверхні рідини для затвердіння.It is impossible to obtain high-quality monodisperse granules at this installation, because solidified particles floating on the surface of a stationary liquid are formed. Drops entering the column continuously, falling on these particles either break on them, or aggregate, the granulation process is disrupted. The described phenomenon makes it impossible to obtain high-quality granules, requiring plant stops to remove these particles-agglomerates from the surface of the solidifying liquid.

Відома, вибрана як прототип, установка для отримання гранульованих матеріалів з вільнодисперсних систем, яка містить встановлені в технологічній послідовності і з'єднані трубопроводами апарат для приготування вільнодисперсної системи, розміщений над колоною дозуючий пристрій з соплами для формування крапель вільнодисперсної системи, при цьому дозуючий пристрій підвішений на штоках та з'єднаний з приводом за допомогою кривошипа, розташовану під соплами колону з рідиною для формування та затвердіння гранул, яка має у верхньому торці сполучений з її порожниною горизонтальний канал з двома симетрично розташованими на його кінцях камерами. Вхідний отвір для подачі рідини для формування та затвердіння гранул виконаний в одній з камер, друга камера через отвір в нижньому торці сполучена з сепаратором для відведення надлишку рідини для затвердіння з агломерованими частинками. Колона, в нижній частині має вихідний отвір для відводу рідини для затвердіння з гранулами, сепаратор для відділення потоку рідини для затвердіння від гранул, ємність для збору гранул матеріалу та ємність для приймання рідини для затвердіння, і насос для Її подачі в колону (патент на винахід РФ Мо 2096977, опубл. 27.11.1997).It is known, selected as a prototype, an installation for obtaining granular materials from freely dispersed systems, which contains an apparatus for preparing a freely dispersed system installed in a technological sequence and connected by pipelines, a dosing device with nozzles for forming drops of a freely dispersed system placed above the column, while the dosing device is suspended on rods and connected to the drive by means of a crank, a column with liquid for forming and solidifying granules located under the nozzles, which has a horizontal channel connected to its cavity at the upper end with two chambers symmetrically located at its ends. An inlet for supplying liquid for forming and solidifying granules is made in one of the chambers, the second chamber is connected through a hole in the lower end to a separator for draining excess liquid for solidification with agglomerated particles. The column, in the lower part, has an outlet for draining the liquid for solidification with granules, a separator for separating the flow of liquid for solidification from the granules, a container for collecting material granules and a container for receiving liquid for solidification, and a pump for feeding it into the column (patent on the invention RF Mo 2096977, published on November 27, 1997).

При роботі установки, рідина для формування та затвердіння гранул подається через камеру каналу в колону. Одночасно включається привод, який за допомогою кривошипа передає дозуючому пристрою з соплами циклічний рух по колу в межах площини колони. Краплі вільнодисперсної системи, які утворюються на виході із сопел, падають вниз на поверхню рідини для формування та затвердіння гранул в колоні. Кожна крапля повинна входити в рідину по своїй траєкторії, але повністю виключити руйнування та зіткнення крапель неможливо, тому утворюються острівки агломерованих часток, які видаляються за рахунок організації поверхневого ламінарного потоку при надходження рідини для затвердіння гранул. Рідина для затвердіння гранул переливається в камеру, захоплюючи з собою агломеровані частки.During the operation of the installation, the liquid for forming and solidifying the granules is fed through the channel chamber into the column. At the same time, the drive is turned on, which, with the help of a crank, transmits a cyclic movement in a circle within the plane of the column to the dosing device with nozzles. Drops of the freely dispersed system, which are formed at the exit from the nozzles, fall down to the surface of the liquid to form and solidify the granules in the column. Each droplet must enter the liquid along its own path, but it is impossible to completely exclude the destruction and collision of drops, therefore, islands of agglomerated particles are formed, which are removed due to the organization of the surface laminar flow when the liquid enters to solidify the granules. The liquid for solidifying the granules is poured into the chamber, taking the agglomerated particles with it.

Наявність у верхній частині колони вхідного отвору для подачі рідини для затвердіння гранул та отвору для відведення її надлишку з агломерованими частинками не дає можливості повністю очистити поверхню рідини від плаваючих отверділих часток.The presence in the upper part of the column of an inlet opening for supplying liquid for solidification of granules and an opening for removing its excess with agglomerated particles does not make it possible to completely clean the surface of the liquid from floating solidified particles.

Крім того, сопла для диспергування вільнодисперсної системи встановлені з можливістю горизонтального та вертикального переміщення, і подача крапель відбувається з сопел рухомого дозуючого пристрою. В результаті цього, до матеріалу вільнодисперсної системи передаються вібрації, які з'являються за рахунок роботи кривошипно-шатунного механізму приводу дозуючого пристрою. Це спричиняє їх накладання на процес розпаду струменів матеріалу та утворення крапель, підвищує нерівномірність розміру крапель, що утворюються, і, як результат, погіршує монодисперсність гранулометричного складу гранул, що отримуються.In addition, the nozzles for dispersing the free-dispersing system are installed with the possibility of horizontal and vertical movement, and the supply of drops occurs from the nozzles of the mobile dosing device. As a result of this, vibrations are transmitted to the material of the freely dispersed system, which appear due to the operation of the crank mechanism of the dosing device drive. This causes them to be superimposed on the process of disintegration of jets of material and the formation of droplets, increases the non-uniformity of the size of the droplets formed, and, as a result, worsens the monodispersity of the granulometric composition of the resulting granules.

В основу першого із групи винаходів поставлено задачу удосконалення способу отримання гранульованих матеріалів з вільнодисперсних систем при гранулюванні в рідину, шляхом зміни умов формування крапель на стадії їх дозування та гідродинамічних параметрів руху рідини для затвердіння на стадії формування гранул, що дасть змогу поліпшити монодисперсність крапель та умови їх розподілу на поверхні рідини для затвердіння, запобігти потраплянню крапель одна на одну та їх злиттю на поверхні розподілу фаз крапля вільнодисперсної системи -» рідина для затвердіння.The first of the group of inventions is based on the task of improving the method of obtaining granulated materials from freely dispersed systems during granulation into a liquid, by changing the conditions for the formation of droplets at the stage of their dosing and the hydrodynamic parameters of the movement of the liquid for solidification at the stage of the formation of granules, which will make it possible to improve the monodispersity of the drops and conditions their distribution on the surface of the liquid for hardening, to prevent drops from falling on each other and their merging on the surface of the distribution of phases of a drop of a freely dispersed system -" liquid for hardening.

В основу другого із групи винаходів поставлено задачу удосконалення установки для отримання гранульованих матеріалів з вільнодисперсних систем шляхом зміни (Її конструктивних елементів, що дозволить поліпшити гідродинамічні характеристики руху рідини для затвердіння в колоні, поліпшити механізм гранулоутворення та підвищити монодисперсність крапель (гранул).The second of the group of inventions is based on the task of improving the installation for obtaining granular materials from freely dispersed systems by changing its structural elements, which will improve the hydrodynamic characteristics of the movement of the liquid for solidification in the column, improve the granulation mechanism and increase the monodispersity of the drops (granules).

Перша поставлена задача вирішується тим, що в способі для отримання гранульованих матеріалів з вільнодисперсних систем, що включає стадію приготування вільнодисперсної системи, стадію дозування її краплями, стадію формування гранул у рідині для затвердіння, стадію відведення гранул з рідиною для затвердіння на сепарацію з наступним відведенням рідини для затвердіння на стадію формування гранул, згідно з винаходом, на стадії дозування утворення крапель відбувається завдяки вібрації вільнодисперсної системи, а на стадії формування гранул входження крапель вільнодисперсної системи здійснюється в поверхневий шар рідини для затвердіння, яка має обертальний рух відносно свого центра.The first task is solved by the fact that in the method for obtaining granular materials from freely dispersed systems, which includes the stage of preparing the freely dispersed system, the stage of dosing it with drops, the stage of forming granules in the liquid for solidification, the stage of removing the granules with the liquid for solidification for separation with the subsequent removal of the liquid for solidification at the stage of granule formation, according to the invention, at the dosing stage, the formation of droplets occurs due to the vibration of the freely dispersed system, and at the stage of granule formation, drops of the freely dispersed system enter the surface layer of the liquid for solidification, which has a rotational movement relative to its center.

Передача вібрації з безпосереднім накладанням вібрації на матеріал вільнодисперсної системи на стадії дозування запобігає виникненню неробочих частот гармонік, які впливають на бо процес утворення крапель, і, як результат, підвищується монодисперсність крапель (гранул).The transmission of vibration with the direct application of vibration to the material of the free-disperse system at the dosing stage prevents the occurrence of non-operating frequencies of harmonics that affect the droplet formation process, and as a result, the monodispersity of the drops (granules) increases.

Завдяки організації обертового руху рідини для затвердіння відносно свого центра кожна наступна крапля вільнодисперсної системи потрапляє на поверхню розподілу фаз газ -» рідина на відстані від попередньої краплі. Процес утворення крапель вільнодисперсної системи на стадії дозування та перехід їх на стадію формування гранул пояснюється на фіг. 1, де схематично зображено механізм отримання гранул. На вільнодисперсну систему передається вібрація та формуються краплі діаметром дкр з частотою Ї (частота вібраційного пристрою).Due to the organization of the rotational movement of the liquid for solidification relative to its center, each subsequent drop of the freely dispersed system falls on the surface of the gas-liquid phase distribution at a distance from the previous drop. The process of formation of droplets of a freely dispersed system at the dosing stage and their transition to the stage of granule formation is explained in fig. 1, which schematically shows the mechanism of obtaining granules. A vibration is transmitted to the freely dispersed system and drops with a diameter of dkr are formed with a frequency Y (the frequency of the vibrating device).

Крапля за час Т проходить відстань І: від сопла дозуючого пристрою до поверхневого шару рідини для затвердіння. За цей час попередня крапля, завдяки обертовій швидкості рідини для затвердіння Моє проходить відстань !/2. 2 - це відстань між попередньою та наступною краплями, які досягли поверхневого шару рідини для затвердіння. Таким чином, обертовий рух рідини для затвердіння сприяє тому, що кожна наступна крапля потрапляє на поверхневий шар рідини для затвердіння на відстані від попередньої краплі, за рахунок цього краплі уникають зіткнення та злиття.During time T, the drop passes the distance I: from the nozzle of the dosing device to the surface layer of the solidifying liquid. During this time, the previous drop, due to the rotational speed of the solidifying liquid, travels a distance of !/2. 2 is the distance between the previous and next drops that reached the surface layer of the solidification liquid. Thus, the rotational movement of the solidification liquid contributes to the fact that each subsequent drop falls on the surface layer of the solidification liquid at a distance from the previous drop, due to which the drops avoid collision and coalescence.

Крім того, обертовий рух рідини для затвердіння прискорює надходження крапель на стадію формування гранул у рідину для затвердіння, завдяки виникненню додаткової до горизонтальної складової швидкості руху крапель ще й окружної складової швидкості.In addition, the rotational movement of the liquid for solidification accelerates the arrival of drops to the stage of granule formation in the liquid for solidification, thanks to the emergence of a circumferential component of the speed in addition to the horizontal component of the droplet movement speed.

Друга поставлена задача вирішується тим, що в установці для отримання гранульованих матеріалів з вільнодисперсних систем, яка містить встановлені в технологічній послідовності і з'єднані трубопроводами апарат для приготування вільнодисперсної системи, дозуючий пристрій з соплами для формування крапель вільнодисперсної системи, розташовану під соплами колону для формування та затвердіння гранул з вхідним отвором для подачі рідини для затвердіння в колону та вихідним отвором для відводу рідини для затвердіння з гранулами, розташованим в нижній частині колони, сепаратор для відділення потоку рідини для затвердіння від гранул, ємність для збору гранул та ємність для приймання рідини для затвердіння і насос для її подачі в колону, згідно з винаходом, установка містить вібраційний пристрій, встановлений на трубопроводі перед дозуючим пристроєм або на дозуючому пристрої, а вхідний отвір для подачі рідини для затвердіння в колону виконаний в циліндричному розподільнику, що встановлений в верхній частині колони та складається з коаксіально розміщених зовнішньої та внутрішньої оболонок, і на внутрішній оболонці, по всій їїThe second task is solved by the fact that in the installation for obtaining granular materials from freely dispersed systems, which contains an apparatus for preparing a freely dispersed system installed in a technological sequence and connected by pipelines, a dosing device with nozzles for forming drops of a freely dispersed system, a column located under the nozzles for forming and solidification of granules with an inlet for supplying liquid for solidification to the column and an outlet for removing liquid for solidification with granules located at the bottom of the column, a separator for separating the flow of liquid for solidification from granules, a container for collecting granules and a container for receiving liquid for solidification and a pump for supplying it to the column, according to the invention, the installation includes a vibrating device installed on the pipeline in front of the dosing device or on the dosing device, and the inlet for supplying solidification liquid to the column is made in a cylindrical distributor installed in the upper part of the column and consists of coaxially placed outer and inner shells, and on the inner shell, throughout its

Зо боковій поверхні, виконані вертикальні прорізи з направляючими лопатями, встановленими під кутом від 5" до 30" до бокової поверхні внутрішньої оболонки.From the side surface, vertical slits are made with guide vanes set at an angle from 5" to 30" to the side surface of the inner shell.

Завдяки тому, що рідина для затвердіння подається під тиском в колону через циліндричний розподільник, в якому вона спочатку потрапляє між зовнішньою та внутрішньою оболонками, а потім через вертикальні прорізи, взаємодіючи з направляючими лопатями, забезпечується її обертальний рух відносно дозуючого пристрою з соплами, при цьому краплі потрапляють на поверхню розподілу фаз газ -» рідина на відстані одна від одної, що улоеможливлює попадання крапель одна на одну, і, відповідно, їх злиття та дроблення, що призводить до підвищення монодисперсності гранулометричного складу гранул.Due to the fact that the solidification liquid is supplied under pressure to the column through a cylindrical distributor, in which it first enters between the outer and inner shells, and then through vertical slots, interacting with the guide vanes, its rotational movement relative to the dosing device with nozzles is ensured, while drops fall on the surface of the gas-liquid phase distribution at a distance from each other, which makes it possible for the drops to hit each other, and, accordingly, their merging and crushing, which leads to an increase in the monodispersity of the granulometric composition of the granules.

Окрім цього, встановлення вібраційного пристрою на трубопроводі подачі вільнодисперсної системи до дозуючого пристрою або на нерухомому дозуючому пристрої дає можливість передавати вібрацію на матеріал вільнодисперсної системи без послаблення амплітуди та виникнення додаткових гармонік коливання. Це пояснюється тим, що при передачі вібрації в системі вібраційний пристрій - вільнодисперсна система відсутні пристрої (механізми), завдяки яким можуть виникати додаткові гармоніки неробочих частот вібрацій та спотворюватися параметри робочої частоти вібрації та її амплітуди.In addition, the installation of a vibrating device on the supply pipeline of the free-dispersing system to the dosing device or on a stationary dosing device makes it possible to transmit vibration to the material of the free-dispersing system without weakening the amplitude and the occurrence of additional vibration harmonics. This is explained by the fact that during the transmission of vibration in the system of a vibrating device - a freely dispersed system, there are no devices (mechanisms) due to which additional harmonics of non-operating vibration frequencies can arise and the parameters of the operating frequency of vibration and its amplitude can be distorted.

Приклад конкретного виконання способу:An example of a specific implementation of the method:

На стадію приготування вільнодисперсної системи подають порошок гідроксиду оксиду алюмінію (АІСОН) в кількості 0,2285 масових частин, азотну кислоту, в кількості 0,0240 масових частин (в перерахунку на 100 95 НМОз) та воду - решта, де їх змішують протягом 30 хвилин.At the stage of preparation of the free dispersion system, aluminum oxide hydroxide (AISON) powder in the amount of 0.2285 mass parts, nitric acid in the amount of 0.0240 mass parts (in terms of 100 95 NMOz) and water - the rest, where they are mixed for 30 minutes, are fed .

Після цього отриману вільнодисперсну систему подають по трубопроводу, вібруючи її з частотою ї 60 Гц, на стадію дозування крапель, де отримана вільнодисперсна система у вигляді крапель, з швидкістю витікання 0,4 м/с витікає через сопла діаметром 0,001 м. При такому складі вільнодисперсної системи сформовані краплі, діаметр яких дкр-1,9х103 м, а частота формування - 1-60 Гц падають на поверхневий шар рідини для затвердіння стадії формування гранул в колону, в яку подається аміачна вода концентрацією 15 95 МНз в кількості 0,003 м/с, що забезпечує швидкість обертання поверхні рідини для затвердіння Моб-:0,5 м/с. Відстань між краплями на поверхні рідини для затвердіння становить бх103 м. Час формування гранул в колоні становить 15 с.After that, the obtained free-dispersed system is fed through the pipeline, vibrating it with a frequency of 60 Hz, to the droplet dosing stage, where the obtained free-dispersed system in the form of drops flows out through a nozzle with a diameter of 0.001 m at a flow rate of 0.4 m/s. With this composition of the free-dispersed the system formed drops, the diameter of which is dkr-1.9x103 m, and the frequency of formation - 1-60 Hz falls on the surface layer of the liquid for the solidification stage of the granule formation in the column, into which ammonia water with a concentration of 15 95 MNz is supplied in the amount of 0.003 m/s, which ensures the speed of rotation of the liquid surface for hardening Mob-:0.5 m/s. The distance between the drops on the surface of the liquid for solidification is х103 m. The formation time of the granules in the column is 15 s.

Сформовані гранули разом з аміачною водою з стадії формування гранул безперервно відводяться на стадію відведення гранул, де відбувається розподіл на гранули та аміачну воду, яка повертається на стадію формування гранул.Formed granules together with ammonia water from the stage of granule formation are continuously taken to the stage of removal of granules, where there is a division into granules and ammonia water, which returns to the stage of granule formation.

Ступінь монодисперсності гранул продукту діаметром 1,8-2,0 мм становить понад 98 95.The degree of monodispersity of product granules with a diameter of 1.8-2.0 mm is more than 98 95.

Суть винаходу установки пояснюється кресленнями, де на фіг. 2 схематично зображений загальний вигляд установки, на фіг. З схематично зображений варіант виконання циліндричного розподільника.The essence of the invention of the installation is explained by the drawings, where in fig. 2 schematically shows the general view of the installation, in fig. C schematically depicts a version of the cylindrical distributor.

Установка містить (фіг. 2, фіг. 3) апарат 1 для приготування вільнодисперсної системи, в якому встановлений штуцер 2 для подачі вільнодисперсної системи по трубопроводу З до насоса 4 та дозуючого пристрою 5. На трубопроводі З між насосом 4 та дозуючим пристроєм 5 або на нерухомому дозуючому пристрої 5 встановлений вібраційний пристрій 6. В дозуючому пристрої 5 виконані сопла 7, для подачі вільнодисперсної системи до колони 8. В колоні 8 встановлений патрубок 9, який знаходиться на циліндричному розподільнику 10, який являє собою коаксіально розміщені циліндричні оболонки: зовнішню 11 та внутрішню 12. Внутрішня циліндрична оболонка 12 має вертикальні прорізі 13 з направляючими лопатями 14.The installation includes (Fig. 2, Fig. 3) apparatus 1 for preparing a freely dispersed system, in which a fitting 2 is installed for supplying a freely dispersed system through the pipeline C to the pump 4 and the dosing device 5. On the pipeline C between the pump 4 and the dosing device 5 or on a vibrating device 6 is installed in the stationary dosing device 5. In the dosing device 5, nozzles 7 are made for supplying the freely dispersed system to the column 8. In the column 8, a nozzle 9 is installed, which is located on a cylindrical distributor 10, which is a coaxially placed cylindrical shell: the outer 11 and inner 12. The inner cylindrical shell 12 has vertical slots 13 with guide vanes 14.

Направляючі лопаті 14 встановлені вертикально по всій окружності внутрішньої циліндричної оболонки 12 під кутом від 5" до 30" до бокової поверхні внутрішньої оболонки.Guide blades 14 are installed vertically along the entire circumference of the inner cylindrical shell 12 at an angle of 5" to 30" to the side surface of the inner shell.

Колона 8 в нижній частині має вихідний отвір 15 для відведення рідини для затвердіння з гранулами за допомогою трубопроводу 16 через пристосування 17 до сепаратора 18.The column 8 in the lower part has an outlet 15 for draining liquid for solidification with granules using a pipeline 16 through a device 17 to a separator 18.

Пристосування 17 являє собою переливний засіб, що забезпечує задану швидкість руху рідини для затвердіння з гранулами по трубопроводу 16 і заданий рівень цієї рідини в колоні 8.The device 17 is an overflow device that ensures the specified speed of movement of the liquid for solidification with granules along the pipeline 16 and the specified level of this liquid in the column 8.

Сепаратор 18 з'єднаний за допомогою трубопроводу 19 з ємкістю 20 для рідини для затвердіння та з ємністю 21 гранул.The separator 18 is connected by means of a pipeline 19 to a capacity 20 for a liquid for hardening and to a capacity 21 of granules.

Ємність 20 рідини для затвердіння з'єднана з насосом 22 та патрубком 9 колони 8 трубопроводом 23.The capacity 20 of the liquid for hardening is connected to the pump 22 and the nozzle 9 of the column 8 by the pipeline 23.

Установка відповідно до винаходу працює наступним чином.The installation according to the invention works as follows.

З апарата 1 для приготування вільнодисперсної системи через штуцер 2 вільнодисперсна система подається по трубопроводу З до насоса 4 та до дозуючого пристрою 5. Вібраційний пристрій 6, який встановлений на трубопроводі З або безпосередньо на дозуючому пристрою 5, накладає вібрацію на потік вільнодисперсної системи. Вільнодисперсна система надходить до дозуючого пристрою 5 і через сопла 7 подається у вигляді крапель до колони 8. Завдяки вібраційному пристрою 6 краплі мають однаковий розмір.From the apparatus 1 for the preparation of the freely dispersed system through the fitting 2, the freely dispersed system is fed through the pipeline C to the pump 4 and to the dosing device 5. The vibrating device 6, which is installed on the pipeline C or directly on the dosing device 5, imposes vibration on the flow of the freely dispersed system. The freely dispersed system enters the dosing device 5 and through the nozzles 7 is supplied in the form of drops to the column 8. Thanks to the vibrating device 6, the drops have the same size.

Рідину для затвердіння в колону 8 подають з тиском через патрубок 9, що знаходиться на зовнішній циліндричній оболонці 11 циліндричного розподільника 10. З патрубка 9 рідина надходить у простір між зовнішньою циліндричною оболонкою 11 та внутрішньою циліндричною оболонкою 12 та через прорізі 13 внутрішньої циліндричної оболонки 12 та завдяки направляючим лопатям 14 отримує обертальний рух, потрапляючи в колону 8.The liquid for solidification is supplied to the column 8 with pressure through the nozzle 9 located on the outer cylindrical shell 11 of the cylindrical distributor 10. From the nozzle 9, the liquid enters the space between the outer cylindrical shell 11 and the inner cylindrical shell 12 and through the slot 13 of the inner cylindrical shell 12 and thanks to the guide vanes 14 receives a rotational movement, entering the column 8.

Завдяки обертальному руху рідини для затвердіння краплі вільнодисперсної системи з сопел 7 дозуючого пристрою 5 потрапляють на поверхню рідини на відстані одна від одної.Thanks to the rotational movement of the liquid for hardening, the drops of the freely dispersed system from the nozzles 7 of the dosing device 5 fall on the surface of the liquid at a distance from each other.

Проходячи колону 8, краплі вільнодисперсної системи вступають у взаємодію з рідиною для затвердіння та перетворюються в гранули. Гранули з рідиною для затвердіння через вихідний отвір 15, що знаходиться в нижній частині колони 8, по трубопроводу 16 надходять до пристрою 17. За допомогою висоти розміщення цього пристрою регулюється надходження гранул з рідиною до сепаратора 18, в якому відбувається розподіл потоку на рідину для затвердіння та гранули. Рідина для затвердіння по трубопроводу 19 надходить до ємності 20, з якої насосом 22 по трубопроводу 23 знову подається до патрубка 9 колони 8.Passing through the column 8, the drops of the freely dispersed system interact with the solidification liquid and turn into granules. Granules with liquid for hardening through the outlet 15, which is located in the lower part of column 8, through the pipeline 16 enter the device 17. Using the height of the placement of this device, the flow of granules with liquid to the separator 18 is regulated, in which the flow is divided into the liquid for hardening and granules. The liquid for hardening through the pipeline 19 enters the container 20, from which the pump 22 through the pipeline 23 is again supplied to the nozzle 9 of the column 8.

Гранули з сепаратора 18 надходять до ємності 21.Pellets from the separator 18 enter the container 21.

Claims

FORMULA OF THE INVENTION

The installation for obtaining granulated materials from freely dispersed systems, which contains an apparatus for preparing freely dispersed system installed in a technological sequence and connected by pipelines, a dosing device with nozzles for forming drops of freely dispersed system, a column for forming and solidifying granules located under the nozzles with an inlet for feeding liquid for solidification into the column and an outlet for draining liquid for solidification with granules located at the bottom of the column, a separator for separating the flow of liquid for solidification from granules, a container for collecting granules and a container for receiving liquid for solidification and a pump for supplying it to the column , which differs in that the installation contains a vibrating device installed on the pipeline in front of the dosing device or on the dosing device, and the inlet for supplying the solidifying liquid in